第9章新型无机材料工艺与技术 内容提要 随着时代的发展，工业生产各部门对材料的种类和性能不断提出新的要求。而科学技 术的进步,使得材料制备新工艺不断出现,对材料科学的某些现象的认识不断加深。在此 基础上，人们又利用新技术和新知识去合成新的材料。新材料通常是其结构和性能在制造 过程中得到精确控制的材料，能满足某些尖端技术领域的特殊要求。因此，新材料和材料 合成新技术在科学技术领域和国民经济的发展中占有重要地位。 近几十年来，无机材料合成新技术不断出现，如溶胶-凝胶合成技术、水热与溶剂热合 成技术、物理气相沉积技术、化学气相沉积技术、微波等离子体合成技术、自蔓延高温合成 技术、仿生合成技术等。这些技术大致分为材料合成新技术和材料表面处理新技术，其中有 些技术既是合成新技术，又是表面处理新技术，如溶胶-凝胶技术、化学气相沉积技术等。 无机材料合成新技术中,溶胶-凝胶合成技术、物理气相沉积技术、化学气相沉积技术 发展较快,也比较成熟,应用较广,本章扼要介绍了溶胶-凝胶法的工艺原理及影响因素、 溶胶-凝胶技术在材料合成方面的应用，物理气相沉积技术制备材料的主要工艺方法，化学 气相沉积工艺及其在无机材料制备中的应用等。另外,许多新材料是多物相的、其性能是 经过材料中的不同的物相协同优化的复合材料。材料复合技术涉及到的内容非常广泛，包 括材料体系、复合方法及其应用等，本章有选择地介绍了有关陶瓷基复合材料、金属陶瓷、 水泥基复合材料、碳纤维增强碳复合材料和纳米复合材料等材料复合新技术及新型复合材 料方面的内容。 9.1溶胶-凝胶技术 溶胶是由粒径在1~100nm之间的固体颗粒分散于液体介质中所形成的多相体系。其中 的固体颗粒一般由10~10个原子组成，称为胶体。当溶胶受到温度变化、扰动、化学反 应或电化学平衡等因素的作用，其黏度增大到一定程度时，溶胶将转变为一种介于液态和 固态之间的物质，即凝胶。在凝胶中，胶粒聚集成为三维网络，并网络了部分或全部介质。 所谓溶胶-凝胶技术，是指以无机化合物或金属有机化合物为前驱物，经溶液、溶胶、凝胶 而固化，在溶胶或凝胶状态下成型，再经干燥、热处理转化为氧化物或其他固体材料的方 法，是基于胶体化学原理制备材料的湿化学方法。 在20世纪30年代，Geffcken等利用金属醇盐水解和凝胶化制备了氧化物薄膜。1971 年Dislich利用该法制备了SiO2-B2O3-Al2O3-Na2O-K2O系玻璃，自此以后该法受到材料学界 的重视。20世纪80年代以来，溶胶-凝胶法应用于超微粉体、纤维、薄膜、块体材料的合成 以及光学、电学、装饰等功能材料的研究，成为一种受到普遍重视的无机材料制备新技术。 9.1.1溶胶-凝胶法分类 按形成溶胶-凝胶的物理化学过程来分，溶胶-凝胶法可分为传统胶体法、水解-聚合法 和配合物法三种，如表9-1所示。传统胶体法常用于制备粉体、薄膜，但也能制备块体材 料，如重达几千克、长1m以上的光纤预制棒；水解-聚合法以金属盐，特别是可溶于醇的 金属醇盐为前驱物，其溶胶-凝胶过程易于控制，能从溶胶、凝胶出发制成不同形态的材料。 由于具有较多的优点，溶胶-凝胶法的研究和应用一直以该法为主。不过许多低价(<4价) l