使用烟花可能不是人们想到的制造新材料的第一个想法。欧洲杯足球竞彩但我们伦敦大学学院的研究团队目前正在利用“可控烟花”的力量生产各种各样的陶瓷。然而，这些所谓的烟花远非罗马蜡烛或凯瑟琳车轮，它们实际上是一种极端的化学反应，在几分之一秒内产生的温度高达2000°C，几乎可以在瞬间制造出单相产品。这种过程称为自蔓延高温合成(SHS)反应。 这种制造材料的方法有许多优点——反应速欧洲杯足球竞彩率和温度易于管理，产品微观结构可以精确控制，而且大大减少了对后期生产处理的需要。在这一过程中，我们发现在燃烧反应中施加外部磁场可以在许多情况下显著改变最终产品的微观结构。这一发现可能为陶瓷合成带来令人兴奋的新机遇，包括生产具有可控磁结构的微型器件。 铁酸盐用这种新技术制造的一类陶瓷是铁氧体。铁氧体广泛用于硬磁体和软磁体。其中包括m型铁氧体BaFe12019，它被用于永磁体和作为信用卡和借记卡的磁条，立方铁氧体LiFe5O8用于微波和记忆磁芯应用，以及普通铁氧体MgZnFe408在电视机聚焦系统和高频移动电话中都有这种技术。 传统合成方法与SHS合成这些材料的传统方法包括对合适的前体化合物进行多次研磨、加热和冷却。欧洲杯足球竞彩反应需要较长的时间周期，主要是因为即使在高温下，固体之间的相互扩散也是缓慢的。相比之下，烟花的路线是快速的，不需要外部热源来驱动反应。这些是自蔓延反应，从起始材料内部提供能量来克服相互扩散势垒，关键是放热化学反应。欧洲杯足球竞彩 合成反应一些SHS反应已经被发现和使用很多年了。用于焊接铁轨的铝热剂反应，以及至今仍用于生产世界三分之一铬的Goldsmidt反应，都是在一百多年前被发现的。SHS反应还被发现用于合成许多复杂的金属间化合物、金属氮化物、氧化物、硼化物和碳化物。 SHS反应中发生了什么?SHS反应可以被认为是“受控烟花”，因为它们通过一种传播波，以匀速远离最初的点火源。大多数化学反应发生在由这种传播波产生的短寿命熔融区。这些反应典型的特点是快速加热和快速冷却，并经常产生不寻常或独特的相或组成的亚稳态产物。这种反应的一个例子如图1所示。
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图1所示。燃烧合成生产BaFe12O9从铁、铁2O3.和保2．固体火焰在不断流动的氧气的二氧化硅管中从左向右传播。 |
最简单的SHS反应可以在环境压力下使用自由形式的粉末前驱体在空气中进行，尽管这些条件的一个缺点是产物可能是高度多孔的。或者，反应可以在模具中进行，挤压技术可以用来操纵和巩固熔融反应区，以生产复杂的净形状产品。在某些情况下，这些产品不需要任何反应后致密化，也不需要任何额外的反应后加工，如机械加工。在某些系统中，反应后成形的物品必须烧结才能完成材料的合成，但在许多情况下，SHS反应本身就足以产生所需的最终物品。 磁场对SHS的影响我们对SHS技术的最新研究为进一步控制化学烟花提供了一种有趣的方法。我们发现，对磁前驱体施加磁场会影响传播波的温度和速度。在铁氧体中，这会引起材料磁性的变化，体积矫顽力、剩磁和饱和磁化都随外加磁场强度的变化而变化。欧洲杯足球竞彩在“外加场”SHS产品中，铁氧体相的比例高于无磁场时的比例。铁氧体的针状晶粒在外加磁场方向上优先形成，进而形成磁各向异性的宏观结构。也许令人惊讶的是，即使在经过研磨、烧结和再研磨后，与“零场”材料相比，应用领域产品的整体磁性性能仍然存在差异。这可以通过磁滞回线数据清楚地显示出来，例如图2中软磁铁氧体MgZnFe的数据408．
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图2。软磁铁氧体MgZnFe的第一象限磁滞环4O8，在1.1T磁场的帮助下和不帮助下燃烧合成反应产生的。 |
磁场是如何影响这个过程的?
磁场作用于燃烧前的反应物混合物，使部分或全部组成粒子沿着磁力线定向，从而产生一种织构粉末。欧洲杯猜球平台在铁素体的生产中，这尤其适用于铁颗粒，它们是自燃合成反应的内部燃料源。欧洲杯猜球平台由于这种取向，产生的烟花比零磁场下的烟花更快、更热，产品中未反应杂质的水平显著降低。根据应用领域的方向对产品的微观结构和磁畴结构进行织构。 这将导致什么?这为制造具有可控磁性空间变化的产品带来了前所未有的可能性，可以专门为各种应用定制，包括微型设备。用于制造此类设备的现场SHS生产技术非常灵活，可以使用多种不同的条件。我们希望在静态或时变均匀或非均匀应用磁场中使用预织构和复合粉末前驱体进行反应。这些反应可以在环境压力下或在静态或流动的空气或其他选定气体(如氧气)的气体环境中进行。使用我们经过验证的SHS技术生产的产品可能具有足够的密度，以供实际使用，而不需要进行广泛的反应后处理。研究人员已经申请了一项专利，目前正在与工业界协商，希望利用我们的方法。 的前景展望未来，应用现场SHS反应可制备出许多传统方法无法制备的新产品。一个例子是环形磁铁，用于计算机磁盘驱动器的主轴电机。这些环形磁铁是径向磁化的八个交替的北极和南极围绕圆周，图4。它们目前是通过机械粘合八个单独的磁化弧段而制成的。对加工和粘接这些部分的需要意味着有一个限制，多小的环可以制造-这是一个主要的缺点，因为越来越多的要求更紧凑的磁盘驱动器。相比之下，通过在适当的非均匀磁场中进行SHS反应，可以制作出与常规磁环相似的内部磁结构的单片环形磁体，如图3所示。这种直接制造技术在所需加工步骤的数量以及小型化的潜力方面具有优势。
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图3。左边是一个传统的环形磁铁，用于计算机磁盘驱动器的主轴电机，由粘接8个弧形磁铁制成。在右边是一个类似的文章的原理图，通过应用现场燃烧合成，与内部现场方向模拟的项目在左边。 |
总结总之，陶瓷的“受控烟花”合成为制造大量商业相关材料提供了一种快速、廉价和有效的途径。欧洲杯足球竞彩我们最新的工作表明，外部磁场可以用来控制燃烧波的性质，包括它的速度和温度，允许广泛的独特产品，包括合成或磁纹理材料，以被制成。欧洲杯足球竞彩最终，进一步开发这些烟花只需要想象力和对这一过程的新颖应用的眼光。 |