图书前言

    随着材料及相关产业的发展,粉体作为工业原料的一种常见形式,其加工处理技术在不断创新,应用范围也在不断拓展。单纯的超细粉碎、分级和合成技术已经不能满足终端制品性能的要求,人们不仅要求粉体原料具有微纳米级的超细粒度和理想的粒度分布,也对粉体颗粒的成分、结构、形貌及特殊性能提出了日益严苛的要求。

    近年来,粉体表面有机改性、颗粒表面整形、微纳米颗粒复合等技术均得到了长足的发展,“通过颗粒微观结构与组分的设计处理,实现粉体(材料)宏观性能调控”的技术路线已经被人们认可并获得应用。随着颗粒设计技术的发展,成分、功能单一的粉体原料有望具备期望的功能并成为更具特色的复合粉体产品,为下游产品的设计与生产提供理想的原料。

    将某种物质的微小颗粒包覆于另一种颗粒表面或弥散分布于其中,就可以获得多种性质不同的复合颗粒,这样不仅可以有效地避免单一微纳米级超细颗粒的团聚问题,还可以获得复合协同功能,提高颗粒的分散性、流动性、表面化学活性和电、磁、热、光学等性能。这样的技术处理就是颗粒的功能化和复合化,这也是构建介观(微纳米级)新物质的重要途径。

    与微观分子层面上的物质结构设计(化学反应合成)和宏观层面上的制品性能设计(机械加工组合)不同,颗粒的复合是微纳米级尺度的微小颗粒之间的有序复合,在不改变粉体化学性质的前提下,对粉体从形貌、物理或者是物理化学的层面上进行处理(包括将不同的颗粒按照新的目的进行重组),即可实现宏观粉体性质的控制,制备出无法通过化学反应来合成的新材料。

    笔者从1982年就开始致力于颗粒技术,特别是超细粉体技术的研究与开发,并将其作为主攻方向。近十年来,笔者在原有的超细粉碎、分级与表面改性技术的基础上,又带领科研团队以构成粉体原料的基本单元(颗粒)的微观结构、表面形貌和尺度的控制为目标,进行了长期不懈的探索,在微纳米级颗粒的包覆、颗粒界面设计、利用机械力化学法或化学沉积法在介观尺度上进行颗粒复合并改善复合材料的宏观性能、超微细颗粒形状的球形化处理、利用高速冲击或高温熔融改变颗粒形状、调整颗粒的微观堆积与接触状态并改善材料的加工性能等方面积累了比较丰富的经验,形成了清华大学粉体工程研究室的特色和发展方向。本书就是在上述研究和开发工作基础上编写而成的。笔者希望本书的编写和出版不仅能够对过去已有的研究工作进行全面的梳理和总结,而且能够为我国的颗粒学研究和相关技术的开发应用提供必要的借鉴和帮助。

    本书共分10章,具体内容和编写人员分述如下: 第1章,绪论(盖国胜); 第2章,微纳米颗粒的理化特性与表面修饰(盖国胜、杨玉芬、吕兴栋); 第3章,无机矿物颗粒表面有机改性技术(盖国胜、陈贤树、杨玉芬); 第4章,非金属矿物颗粒表面的纳米化修饰(盖国胜、樊世民); 第5章,复合微珠的制备及其性能(盖国胜、杨玉芬); 第6章,球形化金属基复合颗粒的制备与性能表征(盖国胜、王富祥、黄明君); 第7章,无机聚合物复合粉体的制备(盖国胜、郝向阳、黄明君、赖茂柏); 第8章,超微细颗粒整形技术(盖国胜、杨玉芬、黄明君、张军); 第9章,颗粒表面形貌的分形表征(盖国胜、李金萍、杨玉芬); 第10章,复合粉体的填充特性(盖国胜、杨玉芬、郝向阳、邱峰)。全书最后由杨玉芬负责整理,由盖国胜负责审订和统稿。

    本书的编写特点可以归纳为: 以实验分析为主,以复合材料为对象,以技术应用为目标。目前,功能化设计的微纳米粉体材料除可用于塑料、橡胶生产外,还可用于涂料、陶瓷、电子元器件、医药、食品、饲料、环保等诸多的行业或领域。从这个意义上说,本书既是涉及众多行业或领域的技术性学术专著,又是具有鲜明的实用性特点的集成之作。

    在本书即将付梓之际,笔者谨感谢国家自然科学基金项目(编号50474003)的资助和先进材料教育部重点实验室的帮助。笔者还要特别感谢多年来对本人领导的研究和开发工作给予理解和支持的各位同事和研究生们。没有他们的帮助,就没有粉体工程研究室的多年积累,就没有这本书。因此,笔者要向上述编写人员和其他朋友表示诚挚的感谢!

    由于笔者的能力和水平有限,加之编写过程有些仓促,书中可能会有一些错讹,敬请各位读者给予批评指正。本人的联系信箱是: gaigs@tsinghua.edu.cn。