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1、毕业设计(论文)开 题 报 告 题 目 ZnO晶须生长炉的设计 学 院 材料科学与工程学院 专业及班级 无机非金属材料1001班 姓 名 杨 浩 雷 学 号 指 导 教 师 牟国栋 教授 日 期 2013年3月10日 西安科技大学毕业设计(论文)开题报告题 目ZnO晶须生长炉的设计选题类型设 计 一、选题依据(简述国内外研究现状、生产需求状况，说明选题目的意义，列出主要参考文献)：1. 国内外研究现状概述晶须是指长径比大于10，截面积小于5.110-4cm2的单晶纤维材料。晶须的结构缺陷少，具有突出的桥连、拔出作用机制，其强度和模量接近理想晶体材料的理论值。ZnO晶须就是其中之一。 近年来，四
2、针状氧化锌（T-ZnO）成为国内外专家学者研究的宠儿，这种晶须最早是由日本松下产业株式会社于1989年验证成功。其拉伸强度和弹性模量分别达到1.0104MPa和3.5105MPa，接近理论强度值。T - ZnO 晶须的主要用途是用作复合材料的增强骨架。由于晶须的高强度及高模量，作为增强剂可使复合材料的强度及模量得以显著提高。T - ZnO 晶须在复合材料中能产生偏转效应和桥接等效应，可防止裂纹在基体中扩展达到增韧效果。除其可较大幅度提高复合材料的力学性能外，还可赋予材料功能性， 如抗静电性，吸音和减振，提高材料的耐老化性。此外，T - ZnO 晶须还有很多其它用途。作为一种新型结构性、功能性增
3、强剂的研究是非常有价值的研究课题。随着研究的深入，氧化锌晶须的各种制备方法也相继被发现。其中化学气相氧化法是制备氧化锌晶须的主要手段，采用该法已制备出单针状、四针状和多针状等不同形貌的氧化锌晶须。不过，国内外关于化学气相法制备氧化锌晶须生长炉的定向研究较为少见。2. 研究课题意义化学气相氧化法制得的ZnO 粒径介于1020nm，单分散性好，产品的纯度高，杂质含量少，操作方便，反应仪器简单，反应条件比较容易控制，但以纯的氧气为氧源，锌粉为原料，同时要用惰性气体作为载气，成本较高。目前，化学气相氧化法所使用的电炉普遍是周期作业箱式电阻炉，这种炉子结构简单，操作方便，工作温度范围广，容易准确控制温度
4、。但是，冷炉升温慢，炉内温度不均匀。另外，对于化学气相氧化法制备ZnO 晶须来说，如果不能严格排除气化时的空气干扰，将会使得锌蒸气提前被氧化，最终导致制备失败。因此，本次设计将以此为突破口，改善传统电炉的结构，使得ZnO 晶须的制备更为方便，所得产物质量更高。在此基础上也会尝试让设计的电炉能够定向的制备所需类别的ZnO 晶须。参考文献1 牟国栋,杨京明.化学气相法制备ZnO晶体工艺及生长机理D:西安.西安科技大学学位论文.20112 王东辉，商世广，杜慧敏.纳米ZnO的可控生长及光致发光性能J.西安邮电学院学报,2011,16(3)3 王艳香，余熙等.纳米氧化锌粉的制备方法J.陶瓷学报，200
5、8,29(2)4 陈艺锋，唐谟堂等.气相氧化法制备氧化锌的结晶形貌J.中国有色金属学报,2004,14(3)5 陈艺锋，王宇菲等.气相氧化直接制备多针状氧化锌J.金属材料与冶金工程，2008,36(1)6 陈尔凡，田雅娟等.四脚状氧化锌晶须的生长习性及机理的研究J.硅酸盐学报，2001,29(2)7 陈尔凡，田雅娟等.四脚状氧化锌晶须的制备及微观形态研究J.高等学校化学学报，2000,21(2):1721768 田雅娟，陈尔凡等.四脚状氧化锌晶须及应用J.硅酸盐学报，2000,28(2)9 陈艺锋，唐谟堂等.四针状氧化锌晶须的生长机理J.中国有色金属学报，2005,15(3)10 陈艺锋，彭长
6、宏等.锌蒸气高温气相氧化动力学J.中国有色金属学报，2005,15(1)11 陈艺锋，唐谟堂等.锌蒸气高温气相氧化对氧化锌的结晶形貌的影响J.电子元件与材料，2004,23(3)12 李平.氧化锌晶体生长机理研究及氧化锌晶须的制备D:河北.河北师范大学学位论文.200213 Zuowan Zhou, Hai Deng.A NEW METHOD FOR PREPARATION OF ZINC OXIDE WHISKERSJ.Materials Research Bulletin, Vol. 34, Nos. 10/1114 Zuowan Zhou, Longsheng Chu.Studies o
7、n the antistatic mechanism of tetrapod-shaped zinc oxide whisker.Journal of Electrostatics ,57 (2003) 347354二、主要研究(设计)内容、研究（设计）思路及工作方法或工作流程电阻加热炉是将电流通入金属或非金属电热元件，使其发出热量，借辐射与对流作用将热量传递给被加热试样，从而达到加热试样的目的。电阻加热炉的分类有很多，为了便于选择和使用，通常按照以下原则进行分类。（1） 按工作温度分类有高温炉（1000），中文炉（1000650）和低温炉（650）；（2） 按炉膛介质分为空气介质炉，控制气体
8、炉和液体介质炉（浴炉）；（3） 按炉膛形状分为箱式炉，井式炉，罩式炉，直通式炉等；（4） 按专门化程度分为通用式炉和专用式炉；（5） 按作业规程分为周期作业炉，半连续和连续作业炉。本次设计的电炉炉内最高温度为1200，该炉是用于化学气相氧化法制备氧化锌晶须的，有气化室和结晶室两个加热室，两室需要连接相通。石英的熔点为1750，明显高于1200，而且不会与Zn蒸气发生反应，所以选择用石英管作为两室的连接管道。电炉采用碳化硅棒作为电热元件，查阅有关文献得知，使用硅碳棒作为加热元件的电炉其最高温度可达1350，满足设计需求。电炉的雏形如下：硅碳棒热电偶气化室导气管(O2)导气管（Ar2）石英管结晶室
9、 图1 ZnO晶须生长炉的设计雏形根据设计内容及研究方法，预设如下工作流程： 计 算确定设计方案最终设计校验计算结果改善设计结果设计结果分析获得初始数据查阅文献三、毕业设计(论文)工作进度安排2014年：3月 1日3月10日：查阅文献，撰写开题报告，英文翻译；3月11日5月20日：确定设计方案，获取原始数据资料，计算；5月21日5月31日：对计算所得数据资料进行校验和分析；6月01日6月11日：论文撰写，打印，上交；6月12日6月15日：交叉评阅论文；6月16日6月20日：毕业答辩。指导教师评审意见难度份量综合训练程度是否隶属科研项目是否具有创新性指导教师签字：_ 年 月 日学院毕业设计(论文)指导委员会审核意见意教学院长签字：_ （公 章）年 月 日