Яка молекулярна маса глинозему?

Глинозем (Al₂O₃) — це біла або майже безбарвна кристалічна речовина, яка використовується як сировина в алюмінієвій металургії, промисловій кераміці та хімічній промисловості. У природному вигляді вільний глинозем зустрічається у вигляді мінералу корунду або дорогоцінних каменів — рубінів і сапфірів.

Процес Байєра є основним методом виробництва глинозему в промислових масштабах. Залежно від палива, що використовується під час прожарювання, його вплив на екологічні показники, такі як евтрофікація морських вод або підкислення ґрунтів, може відрізнятися.

1. Щільність

Щільність, що визначається як маса, поділена на об’єм, є важливою властивістю, яка впливає на інші фізичні характеристики, такі як усадка кераміки під час прожарювання та пористість. Зазвичай щільність вказується в одиницях SI — кілограмах на кубічний метр — або в одиницях cgs — грамах на кубічний сантиметр, але для зазначення цього показника можуть використовуватися й інші одиниці вимірювання.

Алюмінію (також відомий як оксид алюмінію) можна ідентифікувати за хімічною формулою Al₂O₃. Оксид алюмінію має вигляд білого кристалічного порошку і зустрічається в природі в гірських породах як магматичного, так і метаморфічного походження, де утворює родовища мінералу корунду. Алюміна використовується як абразив, вогнетривкий матеріал та сировина для виробництва високотехнологічної кераміки, а також має багато інших застосувань. Тривале вдихання пилу алюміни може спричинити ураження легенів; вона розчиняється в кислотах, але не розчиняється у воді. Її кислотність зростає при підвищенні кислотності, але вода не має на неї істотного впливу.

2. Температура плавлення

Температура плавлення — це температура, при якій тверді речовини переходять у рідкий стан. Цей перехід відбувається внаслідок дії сил, що утримують разом атоми, з яких складається речовина; із підвищенням температури ці сили починають слабшати, і частинки можуть рухатися вільніше, що в кінцевому підсумку призводить до плавлення.

Завдяки своїй здатності витримувати високі температури алюміній ідеально підходить для застосування в електротехніці, хімічній промисловості та авіакосмічній галузі, а також використовується у виробництві зносостійких текстильних направляючих, поршнів насосів та футеровок жолобів.

Для дослідження впливу розміру на температуру плавлення нанокристалів оксиду алюмінію з різною геометрією було використано моделювання молекулярної динаміки (MD) та термодинамічний аналіз. Результати не вказують на будь-яке істотне зниження температури плавлення для шару оксиду, що покриває сферичні частинки алюмінію, на відміну від попередніх досліджень, у яких повідомлялося про значне зниження температури плавлення плоских плівок оксиду алюмінію.

3. Електрична провідність

Оксид алюмінію (Al₂O₃) є одним із провідних у світі видів інженерної кераміки. Він легкий, пластичний і стійкий до корозії; крім того, він має чудові механічні властивості, такі як міцність і в’язкість, що дозволяє застосовувати його у різальних інструментах та кругах, призначених для зносостійких завдань.

Кожен атом алюмінію містить 13 електронів, які не утримуються ядром міцно і тому можуть вільно рухатися в ньому, сприяючи його електропровідності.

Електричну провідність можна виміряти, пропускаючи струм відомої сили через матеріал і вимірюючи падіння напруги; чим вища провідність, тим краще матеріал проводить електрику. У цьому дослідженні вчені вивчали вплив відносно невеликих домішок MWCNT на електропровідність композитів Al₂O₃/SiC та Al₂O₃/ZrO₂/MWCNT, отриманих методом іскрового плазмового спікання; отримані результати свідчать, що додавання MWCNT може значно підвищити цю провідність.

4. Теплопровідність

Теплопровідність — це здатність матеріалів передавати тепло за допомогою конвекційних потоків. Цей показник відіграє вирішальну роль в оцінці та оптимізації систем терморегулювання, підвищенні енергоефективності, забезпеченні безпеки, визначенні критеріїв вибору матеріалів і, зрештою, підвищенні продуктивності та екологічної стійкості виробів і технологічних процесів.

Оксид алюмінію (Al₂O₃) — це білий кристалічний порошок, що утворюється як побічний продукт електролітичного виробництва металевого алюмінію. Al₂O₃ використовується переважно як абразив для шліфування та різання металів, а також часто є важливим компонентом вогнетривів та керамічних виробів.

Композити з оксиду алюмінію та графена, отримані методом гарячого пресування, демонструють сильну мікроструктурну анізотропію. Графенові пластівці, розташовані перпендикулярно до напрямку пресування, присутні по всьому об’єму, а їхня теплопровідність (виміряна вздовж напрямку пресування) є значно нижчою, ніж у чистого оксиду алюмінію (виміряна вздовж того самого напрямку). Це підтверджує негативний вплив графена на теплопровідність оксиду алюмінію.

5. Термічна стійкість

Стійкість оксиду алюмінію як енергетичного композитного матеріалу

Підвищення в'язкості суспензії оксиду алюмінію під впливом ПВА при зростанні рН. Це можна пояснити флокуляцією твердих частинок, спричиненою їхньою довшою та більш витягнутою конформацією, що зумовлено більшою кількістю дисоційованих ацетатних груп на поверхні оксиду алюмінію I.

На кривих TG/DSC при температурах нижче 400 °C втрати маси, зумовлені реакціями алюмінієвого порошку з інертним газом, демонструють адіабатичний характер, після чого раптово зростають у діапазоні 400–550 °C внаслідок процесу перетворення AlF₃.

6. Корозійна стійкість

Корозійна стійкість є невід’ємною характеристикою будь-якого металу чи кераміки, що використовуються в промисловості, оскільки деталі, ослаблені корозією, можуть швидко виходити з ладу в суворих умовах експлуатації, що може призвести до їхнього пошкодження, яке неможливо усунути. Корозійна стійкість оксиду алюмінію значною мірою залежить від його фазового складу.

Корозійна стійкість алюмінію робить його настільки популярним у багатьох галузях промисловості, що пояснює явище його окислення та подальше широке застосування.

Спікання корундного матеріалу з меншою кількістю муліту (3Al₂O₃·2SiO₂) може підвищити його корозійну стійкість, однак це може призвести до зниження кислотостійкості. Згідно з результатами рентгенодифракційного аналізу, вплив додавання різних концентрацій La₂O₃ на розчинність у кислоті залежить від тривалості корозії; оптимальною кількістю було визначено 3 % за масою La₂O₃.

7. Термічна стабільність

Термічна стабільність оксиду алюмінію є основою його вогнетривкості та хімічної інертності як у відновних, так і в окислювальних середовищах, що дозволяє застосовувати його у текстильних направляючих, поршнях насосів, футеруванні жолобів та випускних отворах. Крім того, твердість, зносостійкість та здатність до дотримання жорстких допусків на розміри роблять глинозем ідеальним матеріалом для промислового застосування, зокрема у текстильних направляючих, поршнях насосів, футеруванні жолобів та випускних отворах.

На відміну від інших оксидних керамік, оксид алюмінію має кілька метастабільних фаз, окрім своєї термодинамічно стабільної альфа-фази. До них належать гамма-, дельта-, тета- та ета-фази, які, на відміну від альфа-фази, мають відмінні підрешітки кисню у своїй кристалічній структурі з гранецентричною кубічною решіткою (fcc).

Дослідження інгаляції радіоактивно міченого 26Al показали, що оксид алюмінію поводиться як нерозчинний пил: приблизно 45 відсотків виводиться з організму протягом одного дня, а решта залишається в організмі довше. Це свідчить про те, що він поводиться як нерозчинний пил, оскільки його молекули не можуть легко розчинятися у воді.

8. Твердість

Твердість оксиду алюмінію — це надзвичайно важлива властивість, яка визначає його стійкість до пошкоджень від фізичних ударів. Оксид алюмінію є надзвичайно твердим матеріалом із твердістю 9 за шкалою Мооса, і подряпати його можуть лише матеріали аналогічної твердості, такі як алмаз.

Твердість металів залежить від їхньої кристалічної структури та хімічного складу; а саме — від того, як атоми розташовуються в кристалічній решітці сплаву на атомному рівні.

Твердість оксиду алюмінію можна підвищити за допомогою різних технологічних методів, таких як гаряче пресування, спікання в рідкій фазі, спікання під високим тиском, іскрове плазмове спікання, двоступеневе спікання та двоступеневе спікання. Крім того, для підвищення твердості можна застосовувати різні методи обробки, такі як кислотне промивання, шліфування та кислотне промивання; однак її твердість все одно буде залежати від таких факторів, як агломерація та порожнини в поверхневих шарах.

9. Термічна стабільність

Глинозем має низку привабливих властивостей, таких як висока твердість, стійкість до стирання та хімічна інертність, що робить його цікавим матеріалом для використання в різних сферах застосування. Однак зміни температури та вологості можуть суттєво вплинути на його експлуатаційні характеристики.

Термічна стійкість оксиду алюмінію визначається його здатністю протистояти окисленню та розкладанню, розміром частинок та хімічним складом поверхні; легування оловом може сприяти його додатковій стабілізації, знижуючи реакційну здатність та підвищуючи термічну стійкість.

Корунд має низку ключових переваг при застосуванні в якості ізоляційного матеріалу. Він здатний витримувати термічні удари, зберігаючи при цьому структурну цілісність навіть у суворих умовах навколишнього середовища, що робить корунд одним із найкращих матеріалів на ринку. Крім того, його механічні властивості, такі як міцність і жорсткість, можна оцінити за допомогою наноіндентора Alemnis, встановленого в скануючому електронному мікроскопі Zeiss LEO 1450, для проведення випробувань «навантаження-переміщення» на окремих частинках порошку оксиду алюмінію.

10. Щільність

Щільність матеріалу визначається як відношення його маси до об’єму. Ця властивість допомагає визначити його міцність, еластичність та стійкість до різних видів деформацій і навантажень, а також передбачити корозійну стійкість і термічну стабільність.

Глинозем — це надзвичайно стійкий до хімічних речовин, нереактивний елемент, який подовжує термін експлуатації обладнання та його компонентів. Завдяки зносостійкості та високій точності розмірів глинозем є популярним матеріалом для виготовлення текстильних направляючих, поршнів насосів та облицювання жолобів.

Щільність сучасних керамічних матеріалів коливається від 2,5 грама/см³ для спеченого карбіду кремнію до приблизно 6 г/см³ для цирконію, стабілізованого магнезією, причому оксид алюмінію, як правило, є важливою складовою цих керамічних матеріалів; його щільність зростає залежно від рівня чистоти, оскільки чим більше порожнин він містить, тим вища його щільність.