1)陶瓷、耐火材料方面的应用
堇青石最初用于陶瓷烧成的封装材料即匣钵。由于堇青石的低膨胀性,用它做成的匣钵比用其它材料—粘土材料做成的匣钵使用周期长。随后,用其做成的棚板和支架材料用于隧道窑,从而使生产周期大大加快。
但堇青石也有一定的缺点,即高温荷重性能比较差,因而还出现了堇青石与其它材料的复合以提高其性能,如堇青石—莫来石、堇青石—硅线石、堇青石—尖晶石等复合材料。虽然这种复合能够克服单一堇青石的荷重性能差的缺点,但因缺乏具体的理论支持以及存在工艺与设备上的问题,往往达不到较理想的效果。
轻质堇青石材料被相继开发,如使用温度可达1350℃的容重为0.8~1.0g/cm3的保温制品。这种材料由于质轻、导热系数低,使用温度相对较高而被直接用在火焰面上,从而达到了高效节能的效果。也有的被用在冷热交换频率较高的热交换器上,如蒸煮或油炸的耐用热锅,煤气炉上的耐热瓷、蜂窝灶头等。
2)陶瓷催化剂载体
堇青石陶瓷作为催化剂载体,主要应用于汽车尾气净化方面。尾气净化要求催化剂能够与有害气体充分接触,以提高其反应面积。为此,要求催化剂载体不仅有足够的强度,而且还要有较大的表面积。堇青石晶体结构正是具有吸附性强且热膨胀性小等特点,利于制得低热膨胀的蜂窝载体,可使制品具有孔壁薄、升温快的特点,能使催化剂迅速达到活化温度,起到良好的效果。堇青石晶体结构疏松,因而制品的体积也可做的较小,占用空间小,是今后一段时间内汽车主要使用的催化剂载体。
另外,堇青石还可以用在酶化反应的载体上。酶化反应时,反应一般要求是连续的。利用堇青石结构中的疏松特性,可使微生物吸附到它的表面上来。这样就会引起微生物的增殖,同时也可将微生物固定在载体上,使活性酶的活性保持在一定的水平上,使生产连续性提高。
3)作泡沫陶瓷
堇青石泡沫陶瓷主要用于汽车燃烧气体通道中吸收排气通道中的废气放出的热量,然后再以热辐射的形式传给周围的其它热回收装置。
这是由于:
(1)堇青石材料是耐热材料,比金属材料的使用温度高,与金属材料相比虽说没有较好的抗热震性,但其耐腐蚀性要比金属材料好。
(2) 堇青石具有很好的热辐射特性。另外,它还可以过滤汽车尾气中的碳黑,从而达到净化环境的效果。过滤收集的碳黑可定期处理。
(3)还可以作为多孔吸音材料,用作汽车、麾托车排放尾气的消音装置。
堇青石泡沫陶瓷还可以用在精密铸造行业。如铝制品的精密铸造,用于过滤铝液中的杂质,并使铝铸件内部结构均匀、不含杂质。
4)作红外辐射材料
由于堇青石的晶体结构中存在平行于C 轴方向六方环所围成的空隙,其大小足以容纳水分子。因此,其结构不紧密,过渡元素的氧化物可固溶在其中并引起晶格畸变从而更降低了晶格振动的对称性。这个结构特点决定了堇青石具有较高的红外辐射率,尤其在红外区(3~6μm)。
从近几年的国内外研究情况来看,堇青石在红外辐射方面的应用主要有:
(1)红外辐射导电陶瓷这种红外辐射导电陶瓷大多以堇青石材料为基,按比例混有合适的导电材料,如金属、碳化物、氮化物、高熔点的硼化物、半导体材料等做成制品。这种制品既有高的辐射率,又有良好的导电性,从而使红外辐射性能大大提高,并克服了传统的在SiC板、氧化镁电热板等表面上涂敷红外辐射涂料的耐用性差、易脱落、加热效果不佳等缺点。这种电热红外辐射元件可以应用在食品加工、粮食干燥、木材烘干、低温烤漆等工业生产中。
(2)红外辐射涂料在工业上主要用于加热炉的内壁。其方法是将堇青石红外陶瓷粉与粘结剂调成糊状,涂敷于炉体的内墙,使其在炉内吸收和辐射热量,从而使炉内温度均匀,提高炉体的热效率。
1.在航空航天方面:堇青石和其它易挥发材料一样也可作为耐热防护材料涂敷在航天器的回收舱的表面上,以吸收返回舱在返回时进入大气层因摩擦而使其表面高达1000℃以上的热量,以免航天器在空中烧毁。
2. 在医疗保健品上的应用:作为用于人体的红外辐射陶瓷材料,不但要求其红外辐射性能好,还要求其对人体无毒、无刺激,并能以连续或不连续的方式(采用漏板打点或印)涂敷在织物上。堇青石材料正好符合这个要求。用它制作的保健用品可达到对人体保温的效果,促使血管扩张,血液流动改善,细胞活化,生物酶的合成增加,调动人体内的免疫能力。对消肿止痛、治疗关节炎、软组织损伤和胃寒等有很好的促进作用。
为了提高堇青石陶瓷材料的红外辐射能力,人们又采用了Fe2O3—堇青石系红外辐射陶瓷材料来制备红外纺织物。陶瓷体系由Fe2O3和堇青石两相组成,并伴随少量的玻璃相,其中以堇青石为骨架,Fe2O3分散在其周围,玻璃相促进颗粒结合。这两相复合,便可以获得从2.5~2.5μm范围内辐射率很高的陶瓷材料,而且由于Fe2O3属于过渡元素氧化物,加强了红外纺织物抑制细菌的作用,从而更好地起到保暖和保健的双重功效。