[科普中國]-硼酸鎂晶須

硼酸鎂晶須于1953年作為天然礦物“suanite”在韓國南部首次被發(fā)現(xiàn)。到20世紀60年代，已經(jīng)合成出片狀和棱柱狀的硼酸鎂晶體。它的價格僅是碳化硅晶須的1/20～1/30，是當今復(fù)合材料最有希望廣泛應(yīng)用的晶須之一。1

硼酸鎂晶須性能指標

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硼酸鎂晶須的發(fā)展現(xiàn)狀硼酸鎂晶須是在1953年作為天然礦物“suanite”在韓國南部首次被 發(fā)現(xiàn)的，suanite是一種單晶的晶須團塊形式。到60年代，人們已經(jīng)合成出片狀和棱柱狀的硼酸鎂晶須。80年代之前，單晶的、三晶的硼酸鎂晶須都已經(jīng)合成出來，但不是晶須狀形式。直到80年代，日本四國工業(yè)技術(shù)研究所成功合成晶須狀硼酸鎂。

從硼酸鎂晶須合成后，美國，日本已經(jīng)成功將晶須用于航空航天，軍事，汽車等一系列行業(yè)，我國的硼酸鎂晶須卻一直于實驗室狀態(tài)。直到2010年10月，青海中信國安科技發(fā)展有限公司成都分公司經(jīng)過不懈努力建成國內(nèi)第一條年產(chǎn)600噸硼酸鎂晶須的生產(chǎn)線，并以順利投入試生產(chǎn)，填補了該產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的國內(nèi)空白，為中國復(fù)合材料工業(yè)的發(fā)展跨出了決定性的一步。2

硼酸鎂晶須制備方法硼酸鎂晶須的制備主要有2種方法，一種是以氧化鎂、硼酸為原料，在氯化鉀助熔劑存在下進行熔融，得到不含塊狀物的晶須，晶須大小采用添加晶種的方式進行控制；另外一種是以氯化鎂和硼酸為原料；經(jīng)充分混合，添加適量水混煉成型，在750-950℃的溫度下，加熱1-50h，使晶須成長，得到的硼酸鎂晶須生成物冷卻后用水處理即可。2

硼酸鎂晶須性能與用途硼酸鎂晶須具有輕量化、高強度、高彈性模量、高硬度，耐高溫、耐腐蝕以及良好的機械強度和電絕緣性等優(yōu)異性能，無毒無害無污染。其用途主要是作為材料增強體，可增強增韌聚合物基(如塑料、樹脂)、金屬基（如鋁基、鎂基）、陶瓷基等復(fù)合材料。

（一）塑料增強

硼酸鎂晶須增強塑料成型流動性好，接近于無填充的樹脂，晶須可達到部件的任意角落，并且表面平潔光滑，成型精度高，部件尺寸穩(wěn)定性強。機械加工性能優(yōu)越，其增強的工程塑料適宜制作精小的零部件和超薄部件，如手表，照相機等的內(nèi)部塑件和耐磨部件，如滑輪，軸承及體育用品；硼酸鎂晶須耐強堿，在溶劑中具有良好的分散性，適合進一步表面處理。

（二）鎂、鋁合金增強

硼酸鎂晶須具有優(yōu)良的力學性能，其耐熱性應(yīng)用在鋁、鎂基合金中，能使鋁基、鎂基合金材料力學性能顯著提高,可利用其輕質(zhì)、高韌、耐磨、耐蝕的特點,將其應(yīng)用到如發(fā)動機活塞、連桿、壓縮機氣缸、摩擦片等耐熱、耐磨部件上。

（三） 陶瓷基復(fù)合材料增強

硼酸鎂晶須用于增強陶瓷和玻璃可提高材料的沖擊強度、彈性模量、硬度和拉伸強度等。到目前為止，晶須增強增韌的陶瓷材料已成功地應(yīng)用在切削刀具、耐磨件、宇航及軍用零件上。

（四）用途廣泛：在發(fā)達國家以晶須增強的復(fù)合材料被廣泛應(yīng)用在軍事、航空航天材料、建筑、機械、橋梁、汽車、高分子材料、體育器材以及鋁基、鎂基合金增強；塑料復(fù)合材料增強；陶瓷復(fù)合材料增強；高分子材料增強等領(lǐng)域。2

硼酸鎂晶須與其它晶須比較與鈦酸鉀晶須相比目前的研究結(jié)果表明，增強塑料方面，硼酸鎂晶須比鈦酸鉀晶須具有更好的性能，增強鎂、鋁基金屬材料時，硼酸鎂晶須可提高彈性模量10%-50%。2

與玻璃纖維相比纖維增強是塑料改性的重要方法之一，硼酸鎂晶須和玻璃纖維均能有效地提高塑料的綜合性能。以玻璃纖維增強的塑料具有較低的密度、低廉的價格以及可以循環(huán)使用等優(yōu)點，目前正逐步取代工程塑料與金屬在汽車儀表板、汽車車身和底盤零件中的應(yīng)用。

與玻璃纖維相比，硼酸鎂晶須的模塑制品具有更高的精度、尺寸穩(wěn)定性和表面光潔度，適用于制備各種形狀復(fù)雜的部件、輕質(zhì)高強度阻燃部件和電子電器部件。作為一種改性劑，硼酸鎂晶須能大幅度提高基體的強度、剛度、抗沖擊和阻燃性能。因此，硼酸鎂晶須在塑料增強改性中的應(yīng)用越來越受到重視。2

硼酸鎂晶須增強體以氯化鎂、硼酸、氫氧化鈉為原料，氯化鉀、氯化鈉或氯化鈣為助溶劑，經(jīng)常溫混合及高溫燒結(jié)而制得的晶須狀增強材料。2

結(jié)束語硼酸鎂晶須將以性能價格比高的特點出現(xiàn)在復(fù)合材料市場上,在航天航空先進復(fù)合材料技術(shù)的民用化進程中，硼酸鎂晶須增強材料的開發(fā)將起著關(guān)鍵作用。隨著社會對輕質(zhì)、高效材料的需求越來越大，硼酸鎂晶須產(chǎn)品，將會展現(xiàn)出極為廣闊的應(yīng)用前景。2

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

耿彩芳 - 副教授 - 中國礦業(yè)大學