對化學應用于機械的發展進行研究

王赫 陳姚志 謝振朋 張昊澤

摘要：將化學應用于機械當中，已成為了一門學科，這門學科是專門研究在高能機械的反應下，將會發生什么的物理變化，在今后，冶煉金屬、化工產品、材料、加工礦產品、環境保護也會應用到這一學科，隨著時代發展，該學科的研究范圍也在不斷地擴大。該篇論文主要講述了化學應用在機械中的發展，講解化學機械如何應用和其產生的效應。重點是闡述在粉體材料的制造設備上，粉體改性和離子電池等制造設備的應用研究上，并對以后的工作開展規劃了藍圖。

關鍵詞：化學；機械力；粉體材料；電極

應用化學的機械主要包括機械力學、無機和有機化學，也包括表面的、固體的、結構性的、合成的化學，該學科是一門包含諸多研究的交叉學科，主要是應用在高能機械的作用下，將會發生什么樣的物理反應。現在，應用化學的機械已經是一門熱點的學科，在研究冶煉金屬、化工產品、材料應用和加工礦物還有環境保護等方面。可以預見的是，今后該門學科將在高科技的領域展現出獨一無二的作用和極大的潛力。因此，本文作者對應用化學的機械力進行研究敘述。

1.機械力的作用原理

物質性質受機械力的影響形成過程非常復雜，而且能量的供給和消耗的原理也不甚明白，因此現在還沒有一種理論能夠對其產生的作用不能進行定性、定量的并且能夠合理的解釋。目前對其進行解釋主要有兩個理論。

（1）在機械力效應下的等離子模型。晶格在機械力的影響下會造成松弛，嚴重的情況下會產生結構裂解的現象，因此高能電子以及離子在此作用下會形成等離子區域。在此作用下，電子能量能超過10ev，但是一般在溫度超過1000攝氏度的情況下，電子能量也僅僅只有4ev，即使是紫外電子在光化學的作用下，能量也不會大于6ev。因此得出一個結論，就是在化學作用下機械力，可以進行所有熱化學不能通過的反應。

（2）粉體的顆粒在磨粉的作用下，因為表面的化學材料會形成斷裂，因此會產生不飽和的現象，也會激發出自由離子，形成電子，造成晶格缺陷、轉變晶型，出現非晶化的現象，會造成晶體的內部能量增高，但在物質的內部，快速形成的裂紋會將溫度壓力升高，頂端的溫度可以上升為1000攝氏度以上，最終會明顯增大常數和速率，所以會很容易發生化學反應并且增加反應率的速度。

2.機械力作用

2.1 物理的作用

其實物理效應是最能直接表現物質的特征，所以由物理效應造成的改變也會第一時間得到關注。顆粒粒徑的改變，表面積的改變都能表現出物理效應，密度的改變、顆粒吸附力的改變、電性的變化、離子交換力的改變都是物理效應的表現。顆粒粒徑的改變和表面積的改變是因為物理在受到研磨后，在開始先表現為外在的變化，其次才是顆粒發生細化，由此而來的是表面積也會增加。雖然，顆粒粒徑會隨著時間的拉長，表面積不斷的降低，但是，在一段時間后，表面積又會下降。在觀察氧化鋁的時候發現，粉末狀的顆粒會在最開始的時候細化速度很快，隨著時間的拉長，粒徑的改變并不是太明顯；雖然時間增加，粉末團聚的現象出現，表面積卻是會下降。研究表明，球磨時間的變化和表面積的改變并不存著直接的關系。密度發生變化是由于物料粉碎后表面的密度會產生變化，這是因為顆粒大小的級別不一致而產生的；但是真密度的改變，是和晶體結構發生改變或者是產生化學反應相關。在機械力的效用下，由于晶體結構發生變化，晶體趨向于沒有順序，所以礦物結構會產生疏松，密度會被降低。由于顆粒吸附能力、電性的改變和離子交換力的改變是發生在粉碎了礦物顆粒后，在斷裂的表面上產生了不飽和的鍵，和帶電的單元，因此是顆粒處在不穩定的狀態，顆粒的活性被增加，表面的吸附力會被提高。在對高嶺土煅燒的過程中發現，超細顆粒對水的吸附力顯著的要好于沒有研磨的樣品。而且高嶺土中含有的鋁隨著時間的增加被替換掉的量慢慢不斷增加，當球磨的時間為6分鐘時，鋁的替換量比沒有經過研磨的時候提高了一倍。在燒鈦酸鋇時，如果將原粉預先先在適宜的條件下進行細細研磨，能使最終的成品在室溫的條件下提高了2到3倍。

2.2化學產生反應

化學效應對機械力的作用還包含結晶狀態被改變，并且產生化學反應。物質結晶的結構被改變，是由于在機械力的不斷作用下，晶體結構會產生各種各樣的變化，例如，由于表層的變化，會使粉體的表面進行重新排列，將會產生缺陷、畸變、轉變等反應。而且由于化學反應，一般會是在原子的水平上進行互相擴散，等到平衡狀態出現時，固體間的狀態會發生擴散，位移的密度和晶格的分布都將對機械活性產生依賴。固體的分散速度受制于機械活性。而且因為固體的擴展速度被位錯的數量運動所控制，位錯數量會因為晶格變形而增加，這表明在機械力的效應下，能直接的增大自動發散的速度。所以，在室溫的作用下，化學應用于機械力將會存在密切的關系，因此固體間發生誘發反應是存在這種情況的。

3.化學應用于機械力的發展

3.1 制造粉體材料的設備

現在由于制造粉體材料的設備比較多，但是大概可以分成三種方法，一種是固相法，一種是液相法，最后一種是氣相法。這三種方法在過去的十多年間得到了充足的發展，但是設備的價格太高，適用的范圍過于狹窄，流程過長等問題。但是將化學應用于機械，為制造超細粉體的設備提供的新的可能性。

3.2改變粉體的特性

在機械力的效用下，粉體將會產生新鮮的表層，然后在高湍流的影響下，力學也會發生化學反應，并且及時的與化學發生反應，能夠達到改善的目的。以下是幾個人對改變粉體特性的研究：

吳翠玲等用滑石等為研究材料，將硬脂酸添加進去，然后再運用超高音速的產生的機械力，在粉碎礦物后，從而改變鹽礦物的特性。

宋功保等人是以超音速為基礎，研發了改變表面劑膠，并且根據不同的擴散程度，根據其不相同的目的將其安裝在各個位置。

4 愿景

結合上邊所說，由于化學應用的擴展，機械力于化學結合，也會隨著時間不斷發展，在冶煉金屬，化工產品，制造材料、礦產品加工等方面已經顯示出其廣闊的發展空間。因此深入地進行討論該學科是很有必要的，是科學發展的必要要求，對于使用到現實生活中來的話，隨著科技的快速發展，該學科作為一門新的反應途徑，必然會擁有著舉足輕重的作用。

參考文獻：

[1]李振興.方瑩.機械力化學效應及在礦物粉體深加工中的應用[J].中國非金屬礦業工業導刊.2005（05）：39～41.

[2]林海.李定一.陳秀枝.等.超細煤系煅燒高嶺土顆粒物化性質與表面改性[J].無機材料學報.1999.22（6）：9～10

[3]吳其勝.李玉華.高樹軍.等.機械；力化學法制備金紅石型納米晶體[J].南京化工大學學報.2001.23（6）：14～17.

[4]林元華.張中太.黃淑蘭.等，納米金紅石型粉體的制備及表征[J].無機材料學報，1999.14（6）：853～860.

[5]羅駒華.張少明.機械力化學法制備單相莫來石的機理研究[J].硅酸鹽學報.2005.33（5）

[6]李珍.楊春蓉.沈上越.等.機械力化學改性硅灰石/聚丙烯性能的研究[J].塑料工業.2003 31（9）26（3）：12.