中國粉體網(wǎng)訊 等離子體有著獨特的優(yōu)點，如高焓、高化學(xué)反應(yīng)性、可根據(jù)具體工藝需求來選擇所需的氧化氣氛或還原氣氛、能夠在極短的時間內(nèi)產(chǎn)生高溫、停留時間長、淬火速度快等，因此受到了廣泛的關(guān)注。等離子體已被廣泛應(yīng)用于金屬粉末的球化、化學(xué)氣相沉積（CVD）和等離子噴涂等材料加工領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，等離子體在材料加工中的應(yīng)用正在成為一個越來越活躍和有吸引力的領(lǐng)域。
目前，大多數(shù)玻璃是由典型的西門子型熔窯在空氣中以重油或天然氣為燃料而制備的，因為其可以大規(guī)模、連續(xù)性地熔制玻璃，這種類型的熔爐已經(jīng)使用了140多年，但其對化石原料的大量消耗以及較低的熱效率和溫室氣體的排放等對環(huán)境產(chǎn)生了較大的負面影響。目前，研究人員在提高能源效率和延長爐子壽命方面已進行了許多改進，例如通過使用更高效的燃燒器和更多的絕緣材料，改進爐子設(shè)計以及使用氧氣代替空氣。然而，這些改進并未改變基礎(chǔ)技術(shù)，因此它們對節(jié)能和減少排放的影響是有限的。等離子體有著獨特的優(yōu)點，其能量密度高、化學(xué)反應(yīng)活性好、能夠快速地產(chǎn)生與熄滅且熱焓高。然而將等離子體熔制技術(shù)用于玻璃原料熔化方面的報道卻很少。
為了探究等離子體在玻璃熔制中的應(yīng)用，武漢理工大學(xué)硅酸鹽建筑材料國家重點實驗室的研究人員，采用射頻等離子體對二氧化硅原料進行熔化，制備石英玻璃微球，研究了不同原料粒徑、進料速率、分散氣體流量下原料的熔化情況。利用X射線衍射(XＲD)、掃描電鏡(SEM)、超景深三維顯微鏡、綜合熱分析(TG-DSC)等手段對樣品進行表征。結(jié)果表明，較高的原料進料速率和較大的原料粒徑導(dǎo)致樣品的玻璃化程度和球化率降低，1 L/min的分散氣體流量有利于玻璃化程度和球化率的提高。
空心玻璃微球具有低密度、高強度、耐高溫等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，如復(fù)合材料填料、催化劑載體、浮力材料和涂料等。目前制備空心玻璃微球的工藝較多，如液滴法、粉末法和噴霧造粒法等。由于熱源溫度限制，這些工藝方法主要用于制備具有較低熔點的空心硼酸鹽玻璃微球。研究者正在尋找更合適的熱源，以滿足石英的熔化需求，從而制備出熱學(xué)性能、機械性能和介電性能更好的空心石英玻璃微球。
武漢理工大學(xué)硅酸鹽建筑材料國家重點實驗室的研究人員，通過噴霧造粒的方式將發(fā)泡劑與SiO2原料混合為粗坯粉末，然后采用射頻等離子體作為高溫熱源，利用粉末法來制備空心石英玻璃微球。即將召開的“2022第六屆全國石英大會暨展覽會”，有幸邀請到來自武漢理工大學(xué)硅酸鹽建筑材料國家重點實驗室的謝俊副研究員，做《等離子熔融制備非金屬超細微球研究》的精彩報告。屆時，他將為我們介紹等離子熔融技術(shù)及其應(yīng)用、純石英/硅酸鹽玻璃微球制備及控制、空心玻璃微球制備、以及難熔鋁酸鹽高硬度陶瓷微球制備工作。
參考來源：
王廣雷，硅酸鹽玻璃體系等離子飛行熔化制備研究，武漢理工大學(xué)
王廣雷等，射頻等離子體飛行熔化制備石英玻璃微球研究，武漢理工大學(xué)
潘彬等，發(fā)泡劑對空心石英玻璃微球結(jié)構(gòu)的影響，武漢理工大學(xué)
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
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