如何对纳米氧化物粒子在液相中的分散性和稳定性进行快速表征,并同时展示粒径分布?

关于安徽壹石通材料科技股份有限公司向特定对象发行股票申请文件的审核问询函之回复

(北京市朝阳区建国门外大街1号国贸大厦2座27层及28层)

贵所于2022年5月10日出具的上证科审(再融资)〔 2022 〕90号《关于安徽壹石通材料科技股份有限公司向特定对象发行股票申请文件的审核问询函》(以下简称“问询函”)已收悉。安徽壹石通材料科技股份有限公司(以下简称“发行人”、“公司”)与中国国际金融股份有限公司(以下简称“保荐机构”)、北京德恒律师事务所(以下简称“发行人律师”)、天职国际会计师事务所(特殊普通合伙)(以下简称“申报会计师”)等相关方对问询函所列问题进行了逐项落实、核查,现对问询函问题回复如下,请予审核。

如无特别说明,本回复中的简称或名词释义与募集说明书(申报稿)中的相同。本回复中的字体代表以下含义:

对募集说明书的修订、补充

在本问询函回复中,若合计数与各分项数值相加之和在尾数上存在差异,均为四舍五入所致。

2、关于融资规模及补充流动资金 ...... 38

1.1关于年产15,000吨电子功能粉体材料建设项目

根据申报材料和招股说明书,1)本项目计划新增球形氧化铝产能9,800吨/年,Low-α射线球形氧化铝产能200吨/年,亚微米高纯氧化铝产能5,000吨/年。2)本项目将丰富公司产品类别并扩大产能。3)首发募投电子通讯用功能粉体材料生产基地建设项目计划新增5G通信关键填料等产品产能5,000吨/年。4)报告期发行人与主要客户签订的销售合同标的多数为勃姆石。5)发行人前次募投电子通讯用功能粉体材料生产基地建设项目截至2021年12月31日使用比例为11.48%。

请发行人说明:(1)本项目相关产品及技术与现有、首发募投的关系,前次募投项目是否均按计划投入,报告期内对本项目产品的研发投入情况,形成的技术与可比公司对比情况,是否已掌握本项目所需的核心技术与工艺;(2)本项目三种产品在报告期内及未来规划(包括首发募投项目)的产能及产能利用率(如有)变动情况,结合各细分市场空间、行业竞争格局、可比公司扩产情况、在手订单等情况,分析该项目新增的合理性及产能消化措施。

(一)本项目相关产品及技术与现有、首发募投的关系,前次募投项目是否均按计划投入,报告期内对本项目产品的研发投入情况,形成的技术与可比公司对比情况,是否已掌握本项目所需的核心技术与工艺;

1、本项目相关产品及技术与现有、首发募投的关系

(1)本项目相关产品及技术与现有产品的关系

本次募投项目新扩产的导热用球形氧化铝、亚微米高纯氧化铝、Low-α射线球形氧化铝,是公司现有产品中未来市场潜力较大且已有明确客户需求的品类。具体而言:

报告期内,导热用球形氧化铝已实现量产,产品质量稳定、可靠,在导热界面材料方面表现优异,在既有对日韩客户销售的基础上,已取得比亚迪等下游头部客户的

增量订单支撑。本次募集资金投向是在下游新能源汽车及5G通讯行业客户对导热材料需求升级背景下,对导热性能优异的导热用球形氧化铝产能进行扩充。

亚微米高纯氧化铝是对既有产品锂电涂覆用高纯氧化铝的工艺升级。报告期内,锂电涂覆材料是公司传统优势领域,亚微米高纯氧化铝亦已实现量产。同时,公司结合核心技术勃姆石包覆的氧化铝材料等对相关产品工艺进行升级,未来可进一步应用于高性能锂电池涂覆领域和电子陶瓷材料领域。

③Low-α射线球形氧化铝

Low-α射线球形氧化铝是建立在公司成熟产品Low-α射线二氧化硅和核心技术记忆体封装用Low-α高纯石英、Low-α高纯氧化铝的制备技术、Low-α粉体制备技术、球形化生产工艺技术的基础上的产品升级。公司历史上向日本大型材料企业持续供应Low-α射线二氧化硅,由客户完成材料的球形化工艺并对下游销售。通过多年技术积累和产业化经验,公司具备了Low-α射线球形氧化铝的生产工艺和产业化能力,已完成韩国三星的产品验证并小批量供货,在本项目投产后亦存在意向性需求。

(2)本项目相关产品及技术与前次募投产品的关系

本次募投项目和前次募投项目均规划了电子材料建设项目,但是两次募投项目投产方向完全不同,在产品种类、功能和应用领域等方面存在差异。前次募投规划的高纯高功能化熔融二氧化硅材料主要用于5G通信基板填料,具有低电导率、优良的电绝缘性、介电常数低及介质损耗低、磁性异物含量低、线性膨胀系数低等特点,可满足高频高速、低延时、低损耗、高可靠的信号传输要求。而本次募投项目产品导热用球形氧化铝、亚微米高纯氧化铝和Low-α射线球形氧化铝主要应用于电子元器件散热、高端芯片封装、特殊锂电池涂覆和电子陶瓷制造,其中导热用球形氧化铝是一种新型导热材料,更偏向于应用在具有高导热需求的场景,在新能源汽车和光伏发电等新兴产业中均有良好表现。

近些年,公司不断加大先进无机非金属材料领域的研发投入,在电子材料和锂电池材料等领域具有显著的差异化竞争优势,依托于长期深耕电子材料和锂电池材料领域积累的经验,产品技术和性能表现获得高度认可。随着业务规模持续扩大、产品质

量和性能不断提升,下游客户对公司产品的需求量与日俱增,现有产能将难以满足日益增长的市场需求,产能已成为制约公司快速发展的重要因素。本次规划的电子材料产能建设,是在前次募投项目建设的基础上,公司挖掘出下游市场对无机非金属材料功能性的新需求,扩充相关产品产能,解决现有产能无法满足未来市场需求的问题,持续强化盈利能力和未来发展潜力。

2、前次募投项目是否均按计划投入

前次募投项目“电子通讯用功能粉体材料生产基地建设项目”按计划投入,不存在延期或变更情形,具体情况如下:

截至2022年3月31日,“电子通讯用功能粉体材料生产基地建设项目”募投项目募集资金使用进度为23.78%,该项目建设期为2年,截至2022年5月13日,募集资金使用进度为29.43%。

本项目根据建设规划列示如下:

编制可行性研究报告及评审
工程土建&场地装修

考虑到首发上市前公司资金实力相对薄弱,公司将有限资金优先保障预期扩产需求更迫切的“动力电池涂覆隔膜用勃姆石生产基地建设项目”,因此“电子通讯用功能粉体材料生产基地建设项目”在前次募投资金到位后正式开始投入。前次募投资金于2021年8月份到位,截至本回复出具之日,项目现场工程土建及场地装修正在按照规划有序推进,主要设备已经采购完成正在安装调试,不存在变更或延期的情形。

此外,截至2022年3月31日,该项目募集资金使用比例相对较低的原因为尚未支出与该募投项目相关的厂房和土地的购置费5,097.94万元,占本项目总投比例为

50.79%。主要背景是:一方面,根据公司与怀远县中小企业发展有限公司约定,募投项目实施的对应厂房由怀远县中小企业发展有限公司按照公司要求先行建设,公司在2019年12月20日起至2024年12月19日期间租赁该厂房;同时,在上述租赁期内,公司有权根据自身情况选择提前购买所承租物业。另一方面,部分设备采购合同尚未完成交付,未满足付款履约条件。据此,公司后续拟结合公司发展需要及项目建设情况,将在募投项目完工前适时购入厂房和土地。

3、报告期内对本项目产品的研发投入情况,形成的技术与可比公司对比情况,是否已掌握本项目所需的核心技术与工艺

(1)报告期内对本项目产品的研发投入情况

本项目涉及导热用球形氧化铝、亚微米高纯氧化铝、Low-α射线球形氧化铝。

导热用球形氧化铝和亚微米高纯氧化铝在报告期以前已研发完成并实现销售,报告期内未发生较大与其直接相关的研发投入,其中亚微米高纯氧化铝通过工艺升级提升产品物理和化学性能,使其具备良好的烧结性,从而适应更多场景应用需求,2019年研发投入金额105.28万元。

Low-α射线球形氧化铝是一种良好的高端芯片封装材料,与普通球形氧化铝相比,Low-α射线球形氧化铝的放射性金属微量元素含量很少,对电子产品的干扰很小,同时能兼具高耐热、高绝缘的性能,因此被应用于需要连续稳定运行且对保密性和安全性要求较高的电子产品和设备中。报告期内,公司以日韩客户提出的需求为导向,以Low-α射线二氧化硅和核心技术Low-α高纯氧化铝的制备技术、球形化生产工艺技术为基础,通过持续研发投入完善了Low-α射线球形氧化铝量产工艺。2019年-2021年,公司在Low-α射线球形氧化铝上研发投入金额为92.03万元、157.48万元和118.10万元。

(2)形成的技术与可比公司对比情况,是否已掌握本项目所需的核心技术与工艺

公司已掌握导热用球形氧化铝核心技术和工艺。

公司的导热用球形氧化铝具有易分散性、产品粒径可控且颗粒均匀、球形化率高、磁性异物含量低、导热性好、体积填充率高的特点,配合专用设备能有效控制产品颗粒的形状及粒径,能够生产出40?m以下的导热用球形氧化铝。

公司熟练掌握无机材料形貌控制技术,被授予2项实用新型专利。此外,公司掌握大量关于材料的技术诀窍,这类技术诀窍在短时间内不适合申请专利,公司将积累的生产工艺、配方等经验作为核心技术应用于相关产品生产中。

公司与国内主要从事导热用球形氧化铝生产的可比公司百图新材与联瑞新材产品比较情况如下:

比表面积越小,产品表面越光滑,加入体系后粘度越低,越好
电导率越低,电绝缘性越高
真密度越高,代表产品越致密,导热性能越好
球形化率越高,流动性越好,可填充量越大
D10、D50和D90是评价产品粒度分布集中度的指标,相对而言粒度分布越集中越好 D50=2-50?m内可选,可以根据要求在典型分布基础上进行调整,包括多峰分布、窄分布

数据来源:可比公司官方网站

根据与公开数据比对,公司导热用球形氧化铝产品在纯度、比表面积、电导率等指标方面领先于国内同行业企业,在PH值、真密度、球化率、粒度分布等方面与可比公司百图新材水平基本相当,总体处于国内先进水平。

公司已掌握亚微米高纯氧化铝核心技术和生产工艺。

公司生产的亚微米高纯氧化铝基于相关核心技术与工艺基础制备而成,以勃姆石包覆的氧化铝材料,可以有效减小氧化铝自身的硬度。公司掌握的亚微米高纯氧化铝核心技术与勃姆石生产工艺具有一定共通性,包括晶体生长控制技术、无污染气流磨粉碎技术和磁性异物的检测技术等,核心技术先进性已在勃姆石产品上被验证。亚微米高纯氧化铝区别于传统氧化铝1.0?m左右的粒径,公司通过自研可实现自产最低粒径0.6?m高纯氧化铝,并且保持高稳定性和低磁性异物水平。

公司亚微米高纯氧化铝与可比公司国瓷材料的相关产品比较情况如下:

按客户要求可调整的范围越大,技术难度越高
对于薄层涂覆,粒度越小,涂层越薄
杂质含量越低,性能越稳定,安全性越高

数据来源:可比公司官方网站

如上表所示,公司产品在主要技术指标上与国瓷材料竞品基本相当;公司产品铜含量较低,反映在磁性异物指标上表现优异,保证了对产品高纯度的要求。

③Low-α射线球形氧化铝

公司已掌握Low-α射线球形氧化铝核心技术和工艺。

Low-α射线球形氧化铝是建立在公司成熟产品Low-α射线二氧化硅和核心技术记忆体封装用Low-α高纯石英、Low-α高纯氧化铝的制备技术、Low-α粉体制备技术、球形化生产工艺技术的基础上的产品升级。公司历史上向日本大型材料企业持续供应Low-α射线二氧化硅,由客户完成材料的球形化工艺并对下游销售。通过多年技术积累和产业化经验,公司已具备Low-α射线球形氧化铝的生产工艺和产业化能力。Low-α射线球形氧化铝生产难度大、技术壁垒高、工艺复杂,目前国内没有成套设备,公

司已自研掌握了相关设备工艺技术,并参与了生产设备的设计及安装,成为全球少数能够量产Low-α射线球形氧化铝的制造商。

Low-α射线球形氧化铝技术门槛高,生产难度大,市场上竞品较少,主要竞争对手日本雅都玛未公开产品数据。

(二)本项目三种产品在报告期内及未来规划(包括首发募投项目)的产能及产能利用率(如有)变动情况,结合各细分市场空间、行业竞争格局、可比公司扩产情况、在手订单等情况,分析该项目新增的合理性及产能消化措施。

1、本项目三种产品在报告期内及未来规划(包括首发募投项目)的产能及产能利用率(如有)变动情况

电子材料产品总体共用柔性产线,公司购买原料或半成品后经预处理、气流粉碎、球化、分级、均化等工序后对外销售。报告期内,本项目产品导热用球形氧化铝、亚微米高纯氧化铝、Low-α射线球形氧化铝通过共用柔性产线生产,因此无法单独统计单个产品产能及产能利用率。

报告期内,公司电子通信功能填充材料产能及产能利用率情况如下:

2020年,公司受疫情影响开工时间缩短导致产量下降,同时下游行业采购需求波动,导致产品产能利用率较低。2021年,公司产能利用率超过100%,主要原因为导热用球形氧化铝和结晶二氧化硅需求量大幅度增长,其中导热用球形氧化铝销量增长

404.36%,结晶二氧化硅销量增长59.13%,拉动了产量上升。

本次募投项目建设前,公司电子通信功能填充材料产能利用率已处于较高水平,而前次募投项目新增5,000吨产能投产方向为高纯高功能化熔融二氧化硅等,与本项目产品不同,无法共用产线生产,柔性产线产能制约了本项目产品发展。本次募投项目将采购先进的自动化设备,为导热用球形氧化铝、亚微米高纯氧化铝、Low-α射线球形氧化铝建立独立的生产线,新增导热用球形氧化铝产能9,800吨/年、亚微米高纯

氧化铝产能5,000吨/年和Low-α射线球形氧化铝产能200吨/年,从而使公司更好地向下游客户交付产品。

2、结合各细分市场空间、行业竞争格局、可比公司扩产情况、在手订单等情况,分析该项目新增的合理性及产能消化措施

(1)导热用球形氧化铝

导热用球形氧化铝因其球形形状及氧化铝的优良导热和绝缘性,在导热市场具有天然优势。导热用球形氧化铝目前的主要应用包括三个方向,1)5G设施设备导热界面材料,随着智能手机及5G通讯装置等高端电子产品功能日趋复杂且小型化发展趋势,电子元件散热要求提高,带动了具有优异性能的导热界面材料发展,新型导热界面材料球形氧化铝需求量持续增长;2)新能源汽车的胶粘剂导热填料,应用于动力电池BMS电池管理系统及同类型新能源储能电池模块防护、导热及粘接固定等多元场景需求;应用于动力电池PACK的热管理系统中,起到导热,灌封,防潮、防腐蚀、防震的作用;应用于电驱及车载充电机系统逆变器,满足功率器件对导热和防护的需求;3)新型发电设备用胶粘剂,光伏行业和风电行业发展带动了太阳能和风能发电设备销量增长,胶粘剂具有良好的耐候性、密封性、电绝缘性等特点,在太阳能组件和风电叶片生产中广泛应用。

根据QY Research 2020年发布的数据,2019年全球导热用球形氧化铝市场规模为

1.3亿美元,2026年市场规模有望达到2.2亿美元,复合增长率8.9%,国内厂商已成为导热用球形氧化铝主要供应方,占全球供应比例达到52.5%。

在该等前期预测基础上,2020年和2021年,导热用球形氧化铝的主要新兴应用领域新能源汽车产业实现了超预期发展,根据高工产研锂电研究所(GGII)2020年发布的新能源汽车销量预测,2021年和2025年新能源汽车销量分别为397万台和1,238万台,而高工产研锂电研究所(GGII)2022年发布的数据显示,2021年新能源汽车实际销售量为650万台并且预测2025年销售量为2,100万台,较2020年时预测销量增长接近70%。下游行业的超预期增长将持续提升导热用球形氧化铝未来市场空间。

此前导热用球形氧化铝主要由日本电气化学和日本昭和电工等国外企业掌握核心生产技术,产品单价高达每吨8万元-12万元,制约了其批量化应用,而国内导热用材料此前以中国铝业或联瑞新材供应的丸状氧化铝或者球形二氧化硅为主。近年来,公司、百图新材、联瑞新材等掌握了导热用球形氧化铝量产技术并配置产能,导热用球形氧化铝价格降至约3万元/吨,在国内具备了批量应用条件。目前,公司与百图新材和联瑞新材均具备稳定供应能力,并形成了各自稳定的客户群体。公司凭借多年积累在新能源汽车行业认可度较高,将导热用球形氧化铝应用推向新能源汽车及锂电池制造企业,在该领域具有一定优势。

根据公开资料检索,主要可比公司扩产计划如下:

球形粉体(包括硅基和铝基产品)

数据来源:定期报告、企业公告、发改委公示平台、公开资料等

由于下游应用市场5G产业和新能源汽车产业蓬勃发展,带动了对导热用球形氧化铝产品的需求,国内生产企业纷纷于2021年后扩充导热用球形氧化铝产能,而日本企业在面对迅速崛起的市场,缺乏地理优势和价格优势,扩产动机不强。

导热用球形氧化铝为公司成熟产品,报告期内公司主要销售给日韩企业用于电子导热材料,2021年开始逐步开拓导热用球形氧化铝在新能源汽车等新兴领域的应用。2019年至2021年,公司导热用球形氧化铝产品收入分别为295.76万元、586.60万元和2,408.05万元,2021年导热用球形氧化铝产品收入较上年增长310.51%;2022年1-3月,导热用球形氧化铝产品收入为1,462.96万元,较2021年同期大幅度增长,2021年和2022年1-3月快速增长的主要原因为公司导热用球形氧化铝成功导入新能源汽车客户,对包括比亚迪刀片电池等在内的应用方向实现稳定供应。

截至2022年3月31日,公司导热用球形氧化铝在手订单金额为456.59万元。公司所处行业要求在接到客户订单后几天之内完成生产发货,订单交货周期整体较短,因此不存在大量在手订单。

⑤新增的合理性及产能消化措施

导热用球形氧化铝是一种应用前景广阔的新型导热材料,受益于5G通讯、新能源汽车及光伏发电等领域快速发展,逐渐成为市场主流的导热材料之一。虽然可比公司亦有扩产计划,但是公司凭借在新能源行业积攒的良好口碑和技术优势,已将导热用球形氧化铝批量导入比亚迪等新能源汽车客户,其中,2022年1-3月对比亚迪实现导热用球形氧化铝销售收入897.11万元,比亚迪成为公司2022年一季度第三大客户;同时,公司正在逐步导入瓦克化学等国际企业,与宁德时代、亿纬锂能及其配套PACK厂等正在对接产品验证。

公司下游优质的客户群体保证了本项目导热用球形氧化铝产能可被消化,募投项目具有合理性。

(2)亚微米高纯氧化铝

亚微米高纯氧化铝主要应用于锂电池涂覆和电子陶瓷制造。

勃姆石和氧化铝是锂电池无机涂覆材料中最主要的两种技术方案。根据高工产研锂电研究所(GGII)统计,2021年氧化铝隔膜用量约6.3亿平方米,占无机涂覆膜用量的比例为40%。现阶段,勃姆石在无机涂覆材料中占比渗透率不断上升,但是部分锂电池和新能源汽车基于传统产线设计及应用习惯等因素仍延续采用氧化铝涂覆,在存量的涂覆材料市场中,勃姆石和氧化铝作为无机涂覆材料将长期并存,在增量市场中,则是以勃姆石为主。此外,公司生产的用于锂电池涂覆的亚微米高纯氧化铝,可以使用勃姆石进行包覆,有效减小氧化铝自身的硬度,实现性能上的改良,从而进一步拓宽公司在锂电池涂覆材料市场的品类丰度,增强客户粘性,提高市场占有率。

电子陶瓷是在电子工业中能够利用电、磁性质的陶瓷,具有良好的导电性、绝缘性和散热性,广泛应用于通信通讯、新能源汽车、电力工程、军事航天等前沿领域。现阶段国内主要生产的电子陶瓷制品包括陶瓷基片、电真空管壳、陶瓷封装基座、HTCC、MLCC等。根据中商产业研究院统计,年,我国电子陶瓷行业市场规模从449.8亿元快速增长至763.2亿元,预计2022年将达到998.4亿元,市场规模较大。亚微米高纯氧化铝是电子陶瓷制品的主要原材料,具备良好的烧结活性,是电子

陶瓷制品的主要原材料之一,下游电子陶瓷行业市场规模增长将带动上游原材料亚微米高纯氧化铝需求的行业同步增长。

氧化铝行业具有下游领域广泛、客户需求多样、市场分散等特点,致使氧化铝细分品类多。我国无机非金属材料起步较晚,发展过程呈现百花齐放的态势,不同企业在各自细分领域中建立了较强竞争优势,而参与竞争的国外企业以跨国型综合铝制品企业为主,综合实力较强,但是在细分领域专精度不足。

在锂电池涂覆材料领域,国瓷材料和浙江极盾新材料科技有限公司是国内氧化铝涂覆材料主要供应商,主要客户分别是宁德时代和璞泰来,同时覆盖了河北金力、沧州明珠、恩捷股份等隔膜厂。供应氧化铝涂覆材料的部分国外企业还包括日本昭和、德国马丁等。

在电子陶瓷制品用氧化铝领域,天马新材起步较早,其下游客户覆盖中国大陆和台湾地区主要电子陶瓷产品制造企业,在细分领域建立了优势;此外,综合性企业中铝集团和德国安迈铝业等参与该领域的竞争。

总体而言,氧化铝行业对细分品类专业化程度要求较高,每家主流供应商都有各自的专长领域和发展空间,各细分领域内优质企业相互竞争。

根据公开资料检索,主要可比公司扩产计划如下:

浙江极盾新材料科技有限公司

数据来源:定期报告、企业公告、公开资料等

可比公司扩产计划充分体现了相关领域市场增长需求。

由于公司电子材料柔性产线产能已处于满产状态,产能优先保证导热用球形氧化铝、高纯二氧化硅和结晶二氧化硅等当前关键需求领域的产品供应,截至2022年3月31日,公司暂无与亚微米高纯氧化铝相关在手订单。

⑤新增的合理性及产能消化措施

亚微米高纯氧化铝可以满足锂电池隔膜涂覆差异化的性能需求,是勃姆石产品的有效补充。勃姆石与氧化铝是当前锂电池涂覆的两种最主要技术路线,公司依托在勃姆石领域的市场优势而扩大对锂电用氧化铝的布局具有市场基础和现实必要性。公司已从下游龙头客户获取对亚微米高纯氧化铝的明确需求,预计采购量约200吨/月;同时,公司利用在行业内形成的客户资源优势,持续与其他锂电池及隔膜客户沟通氧化铝具体需求。此外,公司报告期内通过工艺升级和改造使产品具备良好的烧结性,使得亚微米高纯氧化铝应用领域延伸至电子陶瓷领域,电子陶瓷行业巨大的市场空间将为公司产能消化提供支撑。

因此,本次项目新增亚微米高纯氧化铝具有合理性及产能消化措施。

(3)Low-α射线球形氧化铝

Low-α射线球形氧化铝是一种具有低放射性的稀有氧化铝粉体,其作为高端芯片的封装材料可以避免金属物质中α元素对电子器件造成干扰而导致的错误,从而避免出现蓝屏或者死机等意外情况,因此对于安全性、保密性、精密性较高的电子产品中有特殊应用需求,例如国家安全部门的存储服务器。根据公司与下游客户交流,近两年全球市场对Low-α射线球形氧化铝的确定性需求量约为1,000吨。随着电子产品对安全性、保密性、精密性要求不断提高,Low-α射线球形氧化铝的应用需求将上升。

Sullivan数据,全球封测市场规模从2016年的510.00亿美元增长至2020年的594.00亿美元,保持着平稳增长。受益于产业政策的大力支持以及下游应用领域的需求带动,国内封装测试市场增长较快,国内封测市场规模从2016年的1,564.30亿元增长至2020年的2,509.50亿元,年均复合增长率为12.54%,远高于全球封测市场的3.89%增速,其中2020年国内先进封装市场规模为351.30亿元。预计至2025年,全球封测市场规模将达到722.70亿美元,国内封测市场规模将达到3,551.90

亿元,其中国内先进封测市场规模将达到1,136.60亿元。Low-α射线球形氧化铝属于先进封装材料的一种,其市场规模也将随着封测下游市场增长而相应增长。

Low-α射线球形氧化铝属于一种先进的芯片封装材料,其技术门槛高,生产难度大,单位售价极高,一般不低于人民币300万元/吨,因此主要应用于特殊用途和高端性能需求的电子封装材料中。Low-α射线球形氧化铝主要需求方为日韩大型电子设备制造生产企业,而日本企业在无机非金属材料领域起步早,技术研发实力强,优先对Low-α射线球形氧化铝实现产业化,日本雅都玛具备供应能力。由于Low-α射线球形氧化铝技术工艺难度大,产能较为稀缺,单价一直居高不下,而公司掌握Low-α射线球形氧化铝技术后,主要需求方日本住友、日本昭和电工和韩国三星均已与公司开展技术交流以寻求业务合作。目前,全球Low-α射线球形氧化铝需求量稳步上升,而日本供应商无明确扩产计划,公司的增量产能优先满足市场增量需求,行业内暂未出现激烈竞争。

日本雅都玛属于综合性无机非金属材料的大型生产企业,而Low-α射线球形氧化铝市场属于高度细分领域,其生产规模效应及优势并不明显,根据公开资料,国际同行业未有明确的Low-α射线球形氧化铝扩产计划。国内市场,由于Low-α射线球形氧化铝技术门槛高,尚不存在其他能够稳定供应Low-α射线球形氧化铝的企业。

公司目前生产Low-α射线球形氧化铝通过电子材料共用柔性产线,而Low-α射线球形氧化铝生产复杂程度和工艺精细化程度远高于其他产品,需要对设备进行大规模调整和长时间测试。公司亟待通过本次项目建立单独的生产线,通过独立运行保障产品供应质量和交付期限的稳定性。截至目前,公司受限于产能,尚未接受下游客户吨级及以上的订单。

⑤新增的合理性及产能消化措施

公司本次扩产计划是根据下游客户明确意向为基础而实施,目前已完成韩国三星的产品验证并小批量供货,在本项目投产后亦存在意向性需求。同时,公司已与日本

住友、昭和电工等国际材料龙头企业开展验证工作,在技术方面均得到认可,就后续合作推进有赖于公司的新增产能落地。此外,与日本供应商相比,公司一方面采用更加灵活的销售策略,在定价方面具有一定优势,有利于公司在为其稳定供应后迅速争取更多订单;另一方面,相较于综合型国际企业,公司对客户需求及供货响应效率具有优势,并可以结合下游客户的具体需求而对产品性能进行持续优化。综上所述,本次募投项目Low-α射线球形氧化铝有明确的产能消化方向,新增产能具有合理性和产能消化措施。

1.2关于年产20,000吨锂电池涂覆用勃姆石建设项目

根据申报材料和招股说明书,1)本项目计划新增勃姆石产能20,000吨/年。2)本项目建设将扩大公司产能,并通过自主研发的先进原料制浆系统、预处理系统、勃姆石生成器、纯化装置等,进一步提高公司勃姆石的生产效率,并实现更新迭代。3)首发募投动力电池涂覆隔膜用勃姆石生产基地建设项目计划新增勃姆石产能6,000吨/年。请发行人说明:(1)自主研发设备的过程及资金投入情况,是否已完成与本项目设备相关的研发工作,相关设备的技术先进性,提高生产效率并实现更新迭代的具体涵义;(2)勃姆石在报告期内及未来规划(包括首发募投项目)的产能及产能利用率(如有)变动情况,结合锂电池涂覆技术的发展趋势、下游市场空间、公司市占率、可比公司扩产情况、技术对比优劣势、在手订单等情况,分析该项目新增的合理性及产能消化措施。回复:

(一)自主研发设备的过程及资金投入情况,是否已完成与本项目设备相关的研发工作,相关设备的技术先进性,提高生产效率并实现更新迭代的具体涵义;

本项目所述“自主研发的先进原料制浆系统、预处理系统、勃姆石生成器、纯化装置、清洗系统、浓缩系统、干燥系统”并非公司研发并独立生产设备,而是公司通过多年积累的生产经验而形成的提升生产效率、优化生产工艺的设备改进方案,系为公司自主形成的专有技术,进而在新增产能建设过程中向上游设备供应商提出定制化需求。

公司所处锂电池用勃姆石行业属于无机非金属材料的细分领域之一,市场中不存在提供成套且完整设备的供应商,需要勃姆石生产企业提供定制化设备的指导方案,将生产企业各自对生产工艺、设计结构、关键参数向设备供应商传导,而这个过程就要融入公司对原料制浆系统、预处理系统、勃姆石生成器、纯化装置等的深刻理解,这种理解需要长期生产经验积累。

因此,随着公司在勃姆石领域探索的不断深入以及公司勃姆石生产量逐年提升,公司在勃姆石生产工艺方面总结了一套先进的生产工艺,而设备技术是其中重要的一环,公司通过指导上游供应商定制化设备开发和生产,可以获得匹配公司先进生产工

艺的生产设备,从而实现生产工艺的更新迭代和生产效率的提升。公司结合前述发展过程中形成的成熟技术经验向设备厂商提出定制化需求,不涉及资金投入。发行人已在募集说明书“第三节 本次募集资金运用的可行性分析”之“(二)年产20,000吨锂电池涂覆用勃姆石建设项目”之“2、项目实施必要性”中补充披露如下内容:

“本项目建设,公司将通过自主研发的先进原料制浆系统、预处理系统、勃姆石生成器、纯化装置、清洗系统、浓缩系统、干燥系统等,进一步提高公司勃姆石涂覆材料的生产效率,并实现更新迭代。前述设备技术系公司通过多年积累的生产经验而形成的提升生产效率、优化生产工艺的设备改进方案,为公司自主形成的专有技术,进而在新增产能建设过程中向上游设备供应商提出定制化需求。”

(二)勃姆石在报告期内及未来规划(包括首发募投项目)的产能及产能利用率(如有)变动情况,结合锂电池涂覆技术的发展趋势、下游市场空间、公司市占率、可比公司扩产情况、技术对比优劣势、在手订单等情况,分析该项目新增的合理性及产能消化措施

1、勃姆石在报告期内及未来规划(包括首发募投项目)的产能及产能利用率(如有)变动情况

报告期内,公司锂电池涂覆材料产能及产能利用率情况如下:

2020年,公司锂电池涂覆材料产能利用率相对较低,主要系受上半年疫情影响,公司开工时间缩短导致产量下降,同时下游行业采购需求出现阶段性下降,导致产品产能利用率有所下降,2020年7月开始产能利用率已逐步恢复提升。

2021年和2022年一季度,公司锂电池涂覆材料在产能快速提升的情况下,产能利用率达到114.07%和121.38%,主要原因为下游需求旺盛,公司满产能生产以保证及时交付。

截至2021年末,公司锂电池涂覆材料产能为15,000吨;前次募项目预计于2022年上半年投产,建成后增加锂电池涂覆材料6,000吨产能。本次募投项目将进一步新增锂电池涂覆材料产能20,000吨。本次募投项目和前次募投项目增加产能情况如下:

年产20,000吨锂电池涂覆用勃姆石建设项目 动力电池涂覆隔膜用勃姆石生产基地建设项目
新增勃姆石产能20,000吨 新增勃姆石产能6,000吨

2、结合锂电池涂覆技术的发展趋势、下游市场空间、公司市占率、可比公司扩产情况、技术对比优劣势、在手订单等情况,分析该项目新增的合理性及产能消化措施

(1)电池涂覆技术的发展趋势

目前,锂电池涂覆材料涂覆在锂电池电芯隔膜上,能够提高隔膜的耐热性,增强隔膜的抗刺穿性,提高锂电池的安全性能;涂覆在锂电池的极片中,可避免正极材料极片分切过程中产生的毛刺刺穿隔膜,提高锂电池的安全性能,改良电池生产工艺,提高良品率。目前,锂电池隔膜采用涂覆技术是更为普遍的应用,主要因为安全性能更强。以勃姆石、氧化铝为主要涂覆材料的无机涂覆较以聚偏氟乙烯(PVDF)、芳纶为代表的有机涂覆和有机无机混合涂覆技术更加成熟,无机涂覆隔膜的可拉伸强度和热收缩率更好,下游客户已形成产业化应用,无机涂覆材料为市场主流的涂覆材料。

在无机涂覆材料中,相比于传统氧化铝,勃姆石具有如下优势:①勃姆石硬度较低,能够降低设备磨损和加工过程中异物的带入风险;②勃姆石的粒径分布更窄,比表面积可控,比重低,和氧化铝相同重量可以涂覆更多面积,能有效降低涂覆成本;

③勃姆石的吸水性更弱,更易保持隔膜的干燥度;④勃姆石的涂覆平整度高、内阻小,能耗低,生产过程对环境更加友好。随着制备工艺日益成熟以及市场对勃姆石的日益认可,勃姆石在无机涂覆材料应用中的占比逐渐提升。根据高工产研锂电研究所(GGII)统计,2021年勃姆石占无机涂覆膜用量的比例为60%,较2016年增长46个百分点,预计2025年勃姆石占无机涂覆膜用量的比例为75%。

根据中国汽车工业协会数据,2016年中国新能源汽车销量51万辆,2021年全国新能源汽车的销量达352.1万辆,复合增长率达到47.17%,尤其是2021年新能源汽车迎来爆发式增长,较2020年销量上升157.01%。动力锂电池作为新能源汽车最重要的组成部分,全球主要的动力锂电池生产企业也逐步进行扩产,以满足未来市场的需求。根据高工产研锂电研究所(GGII)统计,2021年中国动力锂电池出货量226GWh,较2020年增长182.50%,预计2025年中国动力锂电池出货量1,070GWh,2021年至2025年复合增长率47.51%。

根据高工产研锂电研究所(GGII)统计,2021年,全球锂电池用勃姆石需求量为

3.1万吨,较2020年上升67.57%,其中发行人市场占有率53.3%;2021年,我国锂电池用勃姆石需求量为1.85万吨,较2020年上升153.42%,其中发行人市场占有率超过80%;预计2025年全球锂电池用勃姆石需求量为17.6万吨,我国锂电池用勃姆石8.20万吨,2021年至2025年复合增长率分为达到54.36%和45.10%,呈现快速增长趋势。

在锂电池涂覆材料领域,公司的勃姆石产品在出货量上处于行业领先地位,根据高工产研锂电研究所(GGII)统计,2019年和2020年,公司勃姆石出货量位列全国第一、全球第二,仅次于德国的Nabaltec AG;2021年,公司已经超越德国NabaltecAG,成为全球最大的锂电池用勃姆石供应商,2021年度全球市场占有率超过50%,公司的市场地位和领先优势进一步巩固。

(4)可比公司扩产情况

目前,公司主要竞争对手为德国的Nabaltec AG,根据高工产研锂电研究所(GGII)统计,2021年,公司与Nabaltec AG合计占据全球市场87.60%的市场份额,市场优势明显。勃姆石下游新能源汽车及锂电池制造行业受益于国家政策鼓励,近几年呈高速发展趋势,在此背景下,从事无机非金属材料生产的企业逐步进入勃姆石的赛道。但是,由于勃姆石作为提升锂电池的安全性能和电芯良品率的关键材料,需要在产业化应用过程中结合下游客户的实践需求持续开发、改进,不断形成技术与工艺的经验积累,学习曲线较长,截至目前国内尚未出现能够与公司完全竞争的企业。

根据公开资料检索,主要可比公司扩产计划如下:

预计2023年下半年投产
浙江极盾新材料科技有限公司
洛阳中超新材料股份有限公司

数据来源:定期报告、企业公告、发改委公示平台、公开资料等

通过多年技术研发和产品迭代,目前公司BG系列勃姆石产品在技术指标上表现突出,与德国Nabaltec的APYRAL系列和中铝郑州研究院的HBO产品具体比较如下:

中铝郑州研究院 HBO系列
纯度越高,杂质越少,原料晶体的转化率越高,热稳定性和化学稳定性越好
粒径分布越窄,涂覆的厚度越均一,颗粒间的孔隙越均匀,锂离子的通过越顺畅,快充快放的效率越高
}

第1篇:《纳米材料》复习题

1.量子尺寸效应当粒子尺寸下降到一定值时,颗粒的周期*边界条件消失,在声、光、电磁、热力学及超导*等与宏观特*显著不同.金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象,纳米半导体微粒存在不连续的最高能级占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级的能隙变宽现象均称为量子尺寸效应。

2.纳米材料是指材料的几何尺寸达到纳米级尺度,并且具有特殊*能的材料。

3.共沉淀在混合的金属盐溶液(含有两种或两种以上的金属离子)中加入合适的沉淀刹,反应生成组成均匀的沉淀。沉淀热分解得到高纯超微粉体材料。

4.压电效应没有电场作用,由机械应力的作用而使电解质晶体产生极化并形成晶体表面电荷的现象称为压电效应。

5.机械力化学物料粒子受到机械力作用而被粉碎时,还会发生物质结构及表面物理化学*质的变化,这种因机械载荷作用导致粒子晶体结构和物理化学*质的变化称为机械力化学。

6.小尺寸效应当纳米粒子的尺寸与光波波长、德布罗意波长、超导态的相干长度或(与)磁场穿透深度相当或更小时,晶体周期*边界条件将被破坏,非晶态纳米微粒的颗粒表面层附近的原子密度减小,导致声、光、电、磁、热力学等特*出现异常的现象---小尺寸效应。

7.热压烧结将干燥粉料充填入模型内,再从单轴方向边加压边加热,使成型和烧结同时完成的一种烧结方法。

8.均匀沉淀利用某一化学反应,使溶液中的构晶离子(构晶负离子或构晶正离子)由溶液中缓慢、均匀地释放出来,通过控制溶液中沉淀剂浓度,使溶液中的沉淀处于平衡状态,且沉淀能在整个溶液中均匀地出现,这种制备纳米粒子的方法称为均相沉淀法。

9.溶胶凝胶方法溶胶凝胶法是指金属有机和无机化合物经过溶液、溶胶、凝胶而固化,再经热处理而形成氧化物或其它化合物纳米材料的方法。

10.纳米复合材料是指尺度为1nm一100nm的超微粒经压制、烧结或溅*而成的凝聚态固体。它具有断裂强度高、韧*好,耐高温等特*。

1.什么是光致发光?纳米材料与常规材料发光谱是否相同?原因是什么?

兴致发光是指在一定波长的光照*下,被激发到高能级的电子重新跃入低能级,被空穴捕获而发光的围观过程.纳米材料与常规材料发光谱有很大差别,这是由于①电子跃迁选择定则问题②量子限域效应③缺陷能级的作用④杂质能级的影响

2.纳米陶瓷材料的一般制备过程?其中关键的步骤是什么?

答:一般过程:首先要制备纳米尺寸的粉体,然后成型和烧结。关键:材料是否高度致密。这与烧结过程密切相关。

3.纳米材料表征方法有那些?

纳米材料的表征主要包括:1化学成分;2纳米粒子的粒径、形貌、分散状况以及物相和晶体结构3纳米粒子的表面分析。

4.表述可使纳米颗粒聚团有效分散的方法。

由于纳米材料表面效应大、吸附能力强、极易团聚。

针对不同材料有5种方法可以有效地克服纳米粉末的团聚,实现纳米粉末的分散:

分散剂法、超声波法、表面活*剂、直接分散法、改进的胶粉混合法

5.纳米陶瓷材料的一般制备过程?其中关键的步骤是什么?

答:一般过程:首先要制备纳米尺寸的粉体,然后成型和烧结。关键:材料是否高度致密。这与烧结过程密切相关。

6.与常规材料相比,纳米微粒的熔点、烧结温度和比热发生什么变化?并分别解释原因?

熔点:熔点降低,表面原子具有低的配位数从而易于热运动并引发熔融过程。这种表面熔融过程可以认为是纳米晶熔点降低的主要原因。

烧结温度降低:纳米粒子尺寸小,表面能高,压制成块材后的界*有高能量,在烧结中高的界面能成为原子运动的驱动力,有利于界面附近的原子扩散、界面中的空洞收缩及空位团的湮没。因此,在较低温度下烧结就能达到致密化目的,即烧结温度降低。

是指材料的几何尺寸达到纳米级尺度,并且具有特殊*能的材料。

8.在化妆品中加入纳米微粒能起到防晒作用的基本原理是什么?

量子尺寸效应使纳米光学材料对某种波长的光吸收带有蓝移现象,纳米粉体对各种波长光的吸收带有宽化现象,纳米微粒紫外吸收材料就是利用这两个特*。对紫外吸收好的材料有三种:tio2纳米粒子的树脂膜、fe2o3纳米微粒的聚合物膜和纳米al2o3粉体。大气中的紫外线在300~400nm波段,在防晒油、化妆品中加入纳米微粒,对这个波段的紫外光线进行强吸收,可减少进入人体的紫外线,起到防晒作用。

9.表述可使纳米颗粒聚团有效分散的方法。

根据分散介质:分散体系区分为水*体系和非水*体系

根据分散方法:区分为物理分散和化学分散

物理分散:超声波分散和机械力分散等

化学分散是指选择一种回落多种适宜的分散剂提高悬浮体的分散*,以改善其稳定*和流变*

10.解释纳米材料熔点降低现象。

表面原子具有低的配位数从而易于热运动并引发熔融过程。这种表面熔融过程可以认为是纳米晶熔点降低的主要原因。

11.什么是小尺寸效应?

当纳米粒子的尺寸与光波波长、德布罗意波长、超导态的相干长度或(与)磁场穿透深度相当或更小时,晶体周期*边界条件将被破坏,非晶态纳米微粒的颗粒表面层附近的原子密度减小,导致声、光、电、磁、热力学等特*出现异常的现象---小尺寸效应。

12.纳米颗粒与微细颗粒及原子团簇的区别?

原子团簇:仅包含几个到数百个原子或尺度小于1nm的粒子称为“簇”,它是介于单个原子与固态之间的原子*体。纳米微粒:微粒尺寸为纳米数量级,它们的尺寸大于原子团簇,小于通常的微粒,一般尺寸为1-l00nm。

13.纳米材料的分类?

团簇、纳米颗粒与粉体,纳米碳管和一维纳米材料,纳米薄膜,纳米块材等纳米材料

14.简述纳米材料科技的研究方法有哪些?

主要有两种技术:topdown(由上而下)的方法和bottomup(由下而上)的方法

topdown由上而下的方法是一种采用物理和化学方法对宏观物质的超细化的纳米科技的研究方法。

bottomup由下而上的方法,以原子、分子、团簇等为基元组装具有特定功能的器件、材料。纳米科技的最终目的是以原子、分子为起点,去制造具有特殊功能的产品。

15.什么是压电效应?

没有电场作用,由机械应力的作用而使电解质晶体产生极化并形成晶体表面电荷的现象称为压电效应。

16.什么是量子尺寸效应?

效应当粒子尺寸下降到一定值时,颗粒的周期*边界条件消失,在声、光、电磁、热力学及超导*等与宏观特*显著不同.金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象,纳米半导体微粒存在不连续的最高能级占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级的能隙变宽现象均称为量子尺寸效应。

17.将干燥粉料充填入模型内,再从单轴方向边加压边加热,使成型和烧结同时完成的一种烧结方法。

18.利用机械能来诱发化学反应和诱导材料组织、结构和*能的变化,以此来制备新材料或对材料进行改*处理。

1.给出溶胶--凝胶法制备纳米颗粒物料的步骤。

化学过程是首先将原料分散在溶液中,然后经过水解反应生成活*单体,活*单体进行聚合,开始成为溶胶,进而生成具有一定结构的凝胶,最后经过干燥和热处理得纳米粒子,即经由分子态→聚合体→溶胶→凝胶→晶态(或非晶态)的过程。

2.解释纳米颗粒的光吸收带出现“蓝移”现象的原因。

1)量子尺寸效应即颗粒尺寸下降导致能隙变宽,从而导致光吸收带移向短波方向。ball等的普适*解释是:已被电子占据的分子轨道能级与未被电子占据的分子轨道能级之间的宽度(能隙)随颗粒直径的减小而增大,从而导致蓝移现象。这种解释对半导体和绝缘体均适用。

2)表面效应纳米颗粒大的表面张力使晶格畸变,晶格常数变小。键长的缩短导致纳米颗粒的键本征振动频率增大,结果使红外吸收带移向高波数。

3.什么是共沉淀?均匀沉淀?各具有哪些特点?

共沉淀在混合的金属盐溶液(含有两种或两种以上的金属离子)中加入合适的沉淀刹,反应生成组成均匀的沉淀。沉淀热分解得到高纯超微粉体材料。特点:

均匀沉淀利用某一化学反应,使溶液中的构晶离子(构晶负离子或构晶正离子)由溶液中缓慢、均匀地释放出来,通过控制溶液中沉淀剂浓度,使溶液中的沉淀处于平衡状态,且沉淀能在整个溶液中均匀地出现,这种制备纳米粒子的方法称为均相沉淀法。特点:

共沉淀是使溶液由某些特定的离子沉淀时,共存于溶液中的其他离子也和特定阳离子一起沉淀。均匀沉淀法是利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢均匀地释放出来,通过控制溶液中沉淀剂浓度,保*溶液中的沉淀处于一种平衡状态,从而均匀的析出。共沉淀法的优点:1通过溶液中的各种化学反应直接得到化学成分均一的纳米粉体材料,2是容易制备粒度小而且分布均匀的纳米粉体材料。均匀沉淀法具有原料成本低、工艺简单、*作简便、对设备要求低等优点。

4.简述sol-gel法(溶胶-凝胶法)制备纳米薄膜的过程、途径及特点?

从金属的有机或无机化合物的溶液出发,在溶液中通过化合物的加水分解、聚合,把溶液制成溶有金属氧化物微粒子的胶溶液,进一步反应发生凝胶化,再把凝胶加热,可制成非晶态玻璃、多晶体陶瓷。

途径:有机途径和无机途径。有机途径是通过有机金属醇盐的水解与缩聚而形成溶胶;无机途径则是将通过某种方法制得的氧化物微粒,稳定地悬浮在某种有机或无机溶剂中而形成溶胶。

特点:a、工艺设备简单,不需要任何真空条件或其他昂贵的设备,便于应用推广。b、在工艺过程中温度低。这对于制备那些含有易挥发组分或在高温下易发生相分离的多元体系来说非常有利。c、很容易大面积地在各种不同形状、不同材料的基底上制备薄膜,甚至可以在粉体材料表面制备一层包覆膜,这是其他的传统工艺难以做到的。d、容易制出均匀的多元氧化物薄膜,易于实现定量掺杂,可以有效地控制薄膜的成分及结构。e、用料省,成本较低。

5.简述氧化物系陶瓷基纳米复合材料的力学*能改善机理?

1)细晶强化:纳米级弥散相抑制了样哈无记得晶粒生长和减轻了晶粒的异常长大。

2)基体晶粒再细化:在弥散相内或弥散相周围存在搞得局部应力,这种应力是基体和弥散相之间的热膨胀

失配而产生的,使冷却期间产生位错,纳米级粒子钉扎或进入位错区使基体晶粒内形成亚晶界。

3)断裂方式的改变:纳米级栗子周围的局部拉伸应力引起的穿晶断裂,并由于硬粒子对裂纹尖端的反*作

用而产生韧化。破坏模式从穿晶和晶间到单纯晶间断裂,晶界相的改变和对高温力学*能影响的减小,使高温力学*能获得明显改善。

4)抑制位错作用:纳米级粒子在高温牵制位错运动,从而也能使高温力学*能获得明显改善。上述*能的

改善,有利于抗热震*的热学-力学*能的改善。

6.解释纳米材料熔点降低现象。

表面原子具有低的配位数从而易于热运动并引发熔融过程。这种表面熔融过程可以认为是纳米晶熔点降低的主要原因。

7.纳米材料自下而上制备技术是什么?

自下而上:以原子、分子为基本单元,按照设计组装成纳米结构。

8.纳米粉体为什么存在团聚问题?如何解决?

由于纳米材料表面效应大、吸附能力强、极易团聚。针对不同材料有5种方法可以有效地克服纳米粉末的团聚,实现纳米粉末的分散:

分散剂法、超声波法、表面活*剂、直接分散法、改进的胶粉混合法

9.常用气相和液相制备纳米材料的方法有哪几种?

气相法:化学气相反应法:气相分解法、气相合成法、气-固反应法;物理气相法:气体冷凝法、*电弧等离子体法、溅*法、真空沉积法、加热蒸发法、混合等离子体法。

液相法:沉淀法水热法:共沉淀法、化合物沉淀法、水解沉淀法、溶胶-凝胶法、冷冻干燥法、喷雾法。

10.观察纳米材料表面形貌最常用的方法有哪几种?

纳米材料常用的形貌分析方法主要有:扫描电子显微镜、透*电子显微镜、扫描隧道显微镜和原子力显微镜。扫描电镜分析可以提供从数纳米到毫米范围内的形貌像,观察视野大,其分辩率一般为6纳米,对于场发*扫描电子显微镜,其空间分辩率可以达到0.5纳米量级。其提供的信息主要有材料的几何形貌,粉体的分散状态,纳米颗粒大小及分布以及特定形貌区域的元素组成和物相结构。扫描电镜对样品的要求比较低,无论是粉体样品还是大块样品,均可以直接进行形貌观察

透*电镜具有很高的空间分辩能力,特别适合纳米粉体材料的分析。其特点是样品使用量少,不仅可以获得样品的形貌,颗粒大小,分布以还可以获得特定区域的元素组成及物相结构信息。透*电镜比较适合纳米粉体样品的形貌分析,但颗粒大小应小于300nm,否则电子束就不能透过了。对块体样品的分析,透*电镜一般需要对样品进行减薄处理。

扫描隧道显微镜主要针对一些特殊导电固体样品的形貌分析。可以达到原子量级的分辨率,但仅适合具有导电*的薄膜材料的形貌分析和表面原子结构分布分析,对纳米粉体材料不能分析。

扫描原子力显微镜可以对纳米薄膜进行形貌分析,分辨率可以达到几十纳米,比stm差,但适合导体和非导体样品,不适合纳米粉体的形貌分析。

这四种形貌分析方法各有特点,电镜分析具有更多的优势,但stm和afm具有可以气氛下进行原位形貌分析的特点。

11.为什么减小tio2颗粒的尺寸,可以提高其光催化效果?

溶液中催化剂粒子颗粒越小,单位质量的粒子数就越多,体系的比表面积大,越有利于光催化反应在表面进行,因而反应速率和效率也越高。催化剂粒径的尺寸和比表面积的一一对应直接影响着二氧化钛光催化活*的高低。粒径越小,单位质量的粒子数目越多,比表面积也就越大。

比表面积的大小是决定反应物的吸附量和活*点多少的重要因素。

比表面积越大,吸附反应物的能力就越强,单位面积上的活*点也就越多,发生反应的几率也随之增大,从而提高其光催化活*。

12.解释金属纳米颗粒几乎都是深*的原因?

金属由于光反*显现各种美丽的特征颜*,金属的纳米微粒光反*能力显著下降,通常可低于1%,由于小尺寸和表面效应使纳米微粒对光吸收表现极强能力。当纳米粒子的尺寸与光波波长、德布罗意波长、超导态的相干长度或(与)磁场穿透深度相当或更小时,晶体周期*边界条件将被破坏,非晶态纳米微粒的颗粒表面层附近的原子密度减小,导致声、光、电、磁、热力学等特*出现异常的现象。金属被细分到小于光波波长的尺寸时,即失去了原有的富贵光泽而呈黑*。

13.兴致发光是指在一定波长的光照*下,被激发到高能级的电子重新跃入低能级,被空穴捕获而发光的围观过程.纳米材料与常规材料发光谱有很大差别,这是由于①电子跃迁选择定则问题②量子限域效应③缺陷能级的作用④杂质能级的影响。

第2篇:电子材料复习题练习

1.、铁氧体材料按其晶体结构分为__、__和_石(或六角晶系)铁氧体。

2..永磁材料的一个重要的*能指标为,其单位为mgoe。

3.(主轴型、平面型、锥面型)

5、磁化曲线随晶轴方向的不同而有所差别,即磁*随晶轴方向显示各向异*,这种现象称为__磁晶各向异*______,它存在于所有铁磁*晶体中,在__非晶磁*材料___中不存在。

6、金属永磁材料高矫顽力机理主要有高应力型、__单畴型__、___成核型___和__钉扎型___。

7.尖晶石铁氧体在单位晶胞中,a位置共有__64__个,b位置共有___32___个,但实际占有金离子的a位置只有___8___个,b位置只有___16___个,其余空着,这些空位对*不准造成的成分偏离正分并对___掺杂_____有利。

8、磁*材料材料在交变磁场中产生能量损耗,称为__磁损耗___。磁损耗包括三个方面__涡流损耗__、___磁滞损耗__和__剩余损耗___。

9.一般来讲,技术磁化过程存在两种磁化机制,分别为_畴壁运动__和__磁畴转动___。

10.一般来讲,铁氧体材料其磁饱和磁化强度远于金属软磁材料,其应用频率远高于金属软磁材料。金属软磁材料低电阻率的特*导致涡流效应,涡流损耗限制了其在高频段的应用。

11.品质因数是反映软磁材料在交变磁化时能量的_和_损耗__的*能。

答:金属与金属、或金属与非金属之间常按一定比例和一定顺序,共同组成一个新的、不同于其任一组元的新点阵的化合物,这类化合物统称为金属间化合物。

答:磁*有序结构向有序结构转变(如反铁磁与铁磁结构之间的转变)或磁*无序结构与有序结构间的转变过程,称为磁相变。

在材料结构一定的情况下,其晶粒在一个方向上成规则排列的状态,称为结晶织构。

是指35~80%ni-fe系二元合金和添加mo,cu,cr等元素的多元合金。常称做坡莫合金或叵姆合金

在材料结构一定的情况下,其磁畴在一个方向上成规则排列的状态。

描述尖晶石铁氧体单位晶胞中氧离子真实位置的一个参数,是指氧离子与小立方(又名子晶格)中最远一个面的距离。

磁体在饱和磁化状态(磁矩平行排列)时,定义单位体积内磁体的磁矩矢量和为饱和磁化强度。

该磁学参数描述的是磁*材料磁化过程的难易的量,数值越大表示材料越难磁化。在m-h磁滞回线上,矫顽力为使磁矩为零所需磁场大小。

1、现有两种磁*材料:feni合金和lifecr尖晶石铁氧体,分别测得它们的m-t曲线如下图所示,请问:

(1)图中的(1)和(2)分别是属于哪一个材料?(2)它们有哪些不同之处?

(3)图中的a、b、c分别是什么温度?

(4)如在昼夜温差大的环境下使用,我们该选择哪一材料来开发磁*器件(假设不计成本)?若用于开发高频器件,我们应该选择哪种器件?

2.磁晶各向异*常数k1为磁*材料的内禀磁特*,只与材料的成分有关。故对fe-ni合金,只要其成分相同,其k1值都相同。请判断上面说法的对错,同时说明原因。

答:不对,磁晶各向异*常数k1为材料的内禀磁特*,除与材料的成分相关外,还与其结构相关。对成分相同fe-ni合金,当热处理工艺不同时,其结构、显微组织将会不同,所以其k1值就有可能不相同。)

1、简述金属软磁材料磁化机制,同时说明提高其超始磁导率的方法和措施。磁化机制(磁畴转动,畴壁位移)。磁畴转动主要受到各向异*场的影响;畴壁位移主要受到各种形式的钉扎作用,如内应力的钉扎,非磁*第二相的阻碍,晶界对畴壁位移的阻碍(也即晶粒大小对软磁*能的影响)。提高其起始磁导率的方法和措施:

①提高饱和磁化强度ms;②有效方法,使k1→0,λs→0;③高温退火、真空热处理、*气热处理;④使材料杂质相对集中;⑤真空熔炼、精炼;⑥进行织构  

2.简述晶粒大小对常规磁*材料和纳米晶磁*材料矫顽力的影响规律,并说明为什么。

答:对于常规磁*材料而言,晶粒直径越小,矫顽力越大,一般成hc1/d的关系(d为晶粒直径)。这是因为晶粒越小,相同体积内的材料含有的晶界数目越多。而晶界是畴壁位移所受阻力来源之一,晶界越多,畴壁位移过程将受到更多的阻力,从而导致矫顽力增大;对纳米晶而言,晶粒越小,矫顽力越小。根据随机各向异*理论,纳米晶材料的等效磁晶各向异*常数可以表述如下:kc,其中kc为常规晶粒尺度下的磁晶各向异*常数,n为晶粒临界尺度(小于该尺度矫顽力不再遵循上述规律)内纳米晶的数目。晶粒越小,临界尺度内的纳米晶数目越多,n值越大,从而使矫顽力越小,从而使得矫顽力一般遵循hcd6的关系。

3.简述fe、ni、co(常温、常压下)的晶体结构(要求画出示意图)和磁*。

4.请画出典型的磁*材料的磁滞回线(m-h)和磁化曲线,并在图中标出下ms、hc、最大磁导率max和起始磁导率i,并指出哪些是内禀磁参数?同时说明磁*材料的磁化机制。

第3篇:纳米羟基*灰石与多种材料复合的研究现状

壳聚糖是一种可降解、生物相容*好,具有生物功能的多聚体,以下是小编搜集整理的纳米羟基*灰石与多种材料复合探究的论文范文,供大家阅读查看。

1、纳米羟基*灰石与高分子材料复合

在临床应用修复骨缺损之中,为了提高纳米羟基*灰石的抗冲击*和力学强度等优点,经常采用纳米羟基*灰石与某些高分子材料复合,常见的有聚酰*、聚乳*、壳聚糖等。邢志*等[2]采用纳米羟基*灰石与聚酰*的复合人工骨进行植骨融合治疗脊髓型颈椎病安全可行并取得了满意的结果,表明该材料具有优良生物相容*和骨传导成骨活*以及良好的力学特*。胡炜等[3]通过纳米羟基*灰石与聚酰*复合活*材料构建的自体髂骨重建椎体和人工椎体相比较*实,纳米羟基*灰石与聚酰*复合材料与人体骨可以发生牢固的生物键合能力,且具有良好的骨传导*能和成骨活*。

Pramanik等[4]将非纳米羟基*灰石、纳米羟基*灰石分别与聚乙烯*烯*组成的复合材料并进行比较,结果表明纳米羟基*灰石复合物分布更均匀,力学强度更大,是一种较好的用于移植骨替代物的材料。Mikoajczyk等[5]将纳米羟基*灰石与聚*烯*组成的复合材料,有较大提高的抗屈服强度,可以有效修复各种原因导致的骨缺损。谭羽英等[6]采用骨髓基质干细胞复合羟基*灰石与聚乳*相结合的材料,进行修复兔桡骨节段*骨缺损实验,结果*构建的复合人工骨可促进缺损处新骨的形成,修复节段*骨缺损。

Hasegawa等[7]认为组织工程骨移植通过骨传导和骨诱导两种方式修复骨缺损,不仅宿主骨与移植骨桥接部有新骨形成,材料周围和内部也有新骨形成。Lee等[8,9]通过人骨髓干细胞与纳米羟基*灰石/聚乳*组成的复合材料,在体外进行培养时,发现复合材料不仅增强该细胞对强碱***酶及成骨基因的表达,对骨髓干细胞生长的影响很小,还有明显的加快钙离子矿化作用,从而达到修复骨缺损的目的。

壳聚糖是一种可降解、生物相容*好,具有生物功能的多聚体,是良好的组织再生材料,另外其亲水表面提高细胞黏附*、增殖*及分化,不易引起移植异物反应[10].拟生态途径合成壳聚糖一聚半乳糖醛*-羟基*灰石复合材料,具有很好的**模量、抗压强度,一种新型的纳米羟基*灰石/壳聚糖-丝心蛋白复合物作为骨修复与代替的材料,该复合材料具有较高的抗压强度,可作为新型的骨组织代替材料[11].许勇等[12]通过观察纳米羟基*灰石/壳聚糖同兔骨髓问充质干细胞的黏附、增殖情况,表明该材料无细胞毒*、无致瘤*并且具有良好的生物相容*。孙璋等[13]采用海藻**来制备纳米羟基*灰石与海藻**的复合材料,并以此与壳聚糖相结合的三元复合材料,在修复兔下颌骨缺损的实验当中,研究*实8~12wk以后,新骨基本已长满了整个缺损区,表明纳米羟基*灰石与海藻**及壳聚糖的复合材料具有很好的柔韧*、较好的强度和人体骨相似的生物相容*。宋芹等[14]观察骨髓问充质干细胞在羟基*灰石与胶原蛋白的复合材料支架上细胞的增殖、碱***酶的活*及胶原蛋白的分泌明显优于单纯支架。Wang等[15]采用共沉淀法制备出纳米羟基*灰石-蚕丝蛋白复合材料,在修复骨缺损时,该复合材料的三维网状结构,促使新骨生成较快,空隙率、显微硬度也相应的得到,具有良好的促进骨缺损区的骨愈合,*实其复合材料具有很好的生物活*。

2、纳米羟基*灰石与无机材料复合

葛亮等[16]采用纳米羟基*灰石/半水硫*钙复合型人工骨并对其进行的动物体内外急*全身毒*试验、皮内刺激试验、致敏试验等实验,结果表明:复合材料具有较好的细胞相容*同时不引起全身毒*反应、急*过敏反应、皮内刺激反应。Damia等[17]将纳米羟基*灰石涂于二氧化锆表面的得到的生物复合材料,不仅具有较好生物力学特*,而且具有较好的生物相容*。

3、纳米羟基*灰石与其他细胞因子复合

目前血管内皮生长因子在促进骨的再生修复方面的研究也比较成熟[18,19].血管内皮生长因子可以增加骨折端血流量,促进骨断端软组织、软骨细胞以及骨细胞的生长,有利于骨折愈合同时还可以促进骨的矿化,增加骨密度。宋坤修等[20]利用纳米羟基*灰石/胶原复合材料与血管内皮生长因子制备的人工骨修复兔的骨缺损,术后2、4、8wk可见骨缺损断端骨母细胞增生较活跃,骨小梁生长旺盛,排列紊乱,肉芽组织增生,机化,纤维化,形成纤维*骨痂,部分区域进一步分化,形成透明软骨,软骨细胞数量较多,进而形成成熟的板层骨。赵俊华等[21]同时也*实纳米羟基*灰石/胶原复合材料与血管内皮生长因子等结合在组织工程骨具有良好的诱导成骨作用,在早期骨愈合中能促进新生血管快速形成,缩短骨缺损区的愈合时间。

骨髓单个核细胞有促进血管生成作用,其中促进血管生成的关键细胞则是造血干细胞和骨髓基质干细胞。Grant等[22]研究*实,在体内缺血的环境刺激下,造血干细胞、骨髓基质干细胞都可以向血管内皮细胞方向分化,促进血管生成。张新悦等[23]研究将骨膜、骨髓单个核细胞、纳米羟基*灰石将三者复合应用时,其成骨能力获得了极大的增强。以纳米羟基*灰石作为支架,具有较多的优点,如利用与细胞整合以及受体的互相作用,通过细胞功能调节因素,可作为基因、细胞和生长因子的生物载体。为了提高骨膜成骨能力,应用骨膜和纳米羟基*灰石复合的支撑材料,进行骨移植。为引导骨缺损区新骨逐步长入复合材料的内部,须以骨髓单个核细胞为基质及纳米羟基*灰石为载体。

骨髓单个核细胞,当其成血管作用的不断发挥,同时加强了骨膜的成骨作用,从而促进骨缺损的修复。

郝伟等[24]通过应用基因转染技术,采取组织工程的理念构建的人骨形态发生蛋白、碱*成纤维细胞生长因子双基因共转染兔骨髓问充质干细胞复合纳米羟基*灰石/重组类人胶原基/聚乳*复合生物支架材料的骨组织工程复合体在大段骨缺损的修复治疗中,研究*实成骨效果明显优于骨形态发生蛋白及碱*成纤维细胞因子单基因转染组。

顾晓东等[25]以纳米羟基*灰石与胶原蛋白为载体结合血管内皮生长因子和骨形态发生蛋白相结合*实缺损骨端可以较快的形成新生骨,缩短骨修复的时间。

纳米羟基*灰石具有良好的生物活*、骨传导*及骨诱导*,与多种材料组成的复合材料,可使骨组织形成牢固的骨*结合,同时可以诱导骨再生,从而达到骨修复。为增强修复骨缺损能力,需要提高制备工艺,产生外形、大小、孔径合适的纳米羟基*灰石。在制备纳米羟基*灰石复合材料可解决体内降解缓慢、压缩强度低的弊端。采用纳米复合多孔材料,以胶原分子为模板,调制钙*盐沉积到有序排列的胶原纤维上,自组成装具有天然骨分级结构和特*的纳米晶**钙/胶原复合材料同时与注**硫*钙相结合修复各种原因导致的骨缺损,达到缩短骨修复时间,减轻缺损区创伤反应,提高修复质量,使骨缺损的修复材料国产化,使新型复合人工骨应用于多种原因导致的骨缺损可能*。纳米羟基*灰石颗粒可以通过血液循环在机体内迁移,但针对机体其他器官组织是否造成危害,需进一步研究,进一步完善生物安全*标准值得期待。随着以上各种问题的解决,纳米羟基*灰石复合材料最终会成为先天*疾病、畸形、骨坏死、肿瘤、骨质疏松、外伤、感染等多种原因导致的骨缺损的重要治疗方法之一。

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