从酒业在地震中的损失谈纳米陶瓷材料的应用

时间：2021-01-07 16:01:42　来源：雅意学习网本文已影响人

　　[摘要]本文从纳米陶瓷材料性能入手，结合供应链管理安全的环节，分析如何从材料的改进来减少自然灾害对酒业造成的损失，对百年陈酒容器的选用除了考虑经济实惠外，安全性也不容忽视。
　　[关键词]供应链；抗震；纳米陶瓷
　　[中图分类号]TB484．5
　　[文献标识码]A
　　[文章编号]1005—6432(2009)06—0084—03
　　
　　近年来，环境恶化加剧，自然灾害频发，2008年5月12日发生在四川汶川的8.O级强烈地震，给位于地震附近的剑南春白酒厂造成了上亿元的损失，地震发生在龙门山断裂带上，几分钟之内，地壳岩石中形成了一条深12公里，长300公里的大破裂，这么大能量的释放，源自地球自身的运动：印度大陆板块向北漂移和欧亚大陆板块碰撞挤压，引起一系列造山运动，印度大陆好比一架巨型的推土机，往北使劲推起了青藏高原。当青藏高原增高到8千米后，就再也推不动了，下面的地壳被迫东移，碰到了坚硬的四川盆地地壳，形成了拔地而起北东走向的龙门山，龙门山破裂带位于青藏高原和四川盆地的交接部位，注定是地震的高发区，在此地段盖厂房的企业从建厂那刻起就应有防震意识，将现代科研成果应用于生产实践中。
　　众所周知，酒业是一个传统性的行业，从川酒行业近30年来的发展可以看出，企业一般是由小到大，逐步从作坊发展到现在的规模，为了减少开支，厂址常被选在郊区，厂房通常也是自行设计并施工，这样的厂房明显缺乏抵御地震灾害的能力，很难对储存酒的容器进行周密的考虑。地震直接摧毁酒罐而造成损失的情景，国内国外都有，比如在2003年12月22日，位于美国洛杉矶和旧金山之间的葡萄酒厂，在这场强烈的地震中，酒桶倾翻，溢出的葡萄酒把酒厂浸泡在一片汪洋之中，几十家葡萄酒厂变得一片狼藉，而在正常情况下，葡萄酒厂每年为该地区带来上亿美元的收入。
　　一般用于储存基础酒和调味酒的酒容器都是陶坛和金属罐，陶坛是公认的储存优质白酒的最好容器，具有金属和其他材料不可比拟的耐高温、耐腐蚀和耐磨性能，对白酒的老熟有明显的促进作用，但是由于陶坛容易破碎，对突然袭来的地震，陶坛间避免不了要相互碰撞、侧翻、或是遭到外物撞击，陶坛与地碰撞或地震波对陶坛的破坏，会导致大量优质基础酒和调味酒白自流失。而不锈钢酒罐虽比陶坛坚固，但在地震中也避免不了倾斜或倾倒，金属罐底在地震时某侧边瞬间受力过大，会造成金属罐底皱褶变形，或者是与金属储罐的连接管道变形或破损，导致金属罐中的酒流失。为了减少自然灾害带来的损失，除了提高酒厂厂房的防震能力外，考虑用优质抗震的储罐，是减少损失的好办法，下面就陶罐的发展和性能的改善作一个简单的介绍。
　　陶罐是人类最早利用天然原料制造出的材料，新石器时代，利用火煅烧黏土制成陶器，中国最早的陶器可追溯到9000年前，瓷器在4000年前，由于鼓风提高了燃烧温度，使陶器变得少孔和防水，瓷器的发明是建立在陶器技术不断发展和提高的基础上的。商代白陶以高岭土为原料，烧成温度高达1000~C以上，是原始瓷器出现的基础，器坯靠手工捏成，商代晚期出现了刻纹白陶，白陶的硬度、耐火度和吸水率都较以往的陶器有了提高。为了区别传统陶瓷和现代陶瓷，把选料高纯，超精细无机化合物为原料，用先进工艺技术制造出来的陶瓷，叫做先进陶瓷，也叫精细陶瓷或工业陶瓷，先进陶瓷无论从材料性能还是材料制备技术都和传统陶瓷迥然不同，传统陶瓷坚硬而易碎，缺乏韧性与好塑性，而先进陶瓷本身选用优质材料，具有优异的力学性质，从化学键角度来看，靠离子键或共价键结合而成为的固体，材料固有的力学强度、硬度和耐磨耐热能力都很强，在高温和恶劣环境下，有性能稳定的特质，这种新材料仍在不断地发现中。
　　先进陶瓷种类繁多，自20世纪60年代以来，人们开始从显微结构来控制陶瓷的性能，我们把原料和成材后的晶粒尺寸都能达到微米尺度的陶瓷称为纳米陶瓷。一般传统陶瓷的颗粒大，造成强度高而韧性差，就像混凝土中的石子，从内部结构来看，混凝土断裂口上石子都是完整的，断裂会出现在石子周围，混凝土是水泥石子的混合物，石子，即沙粒是不容易断裂的，所以提高韧性的任务主要落在水泥和沙子的颗粒均匀性上。由于陶瓷粉料的颗粒大小决定了陶瓷材料的微观结构和宏观性能，如果粉料的颗粒堆积均匀，烧成收缩一致且晶粒均匀长大，那么颗粒越小产生的缺陷越小，所制备的材料的强度就相应越高，这就可能出现一些大颗粒材料所不具备的力学、电学、热学、磁学、光学等独特性能。为克服传统陶瓷工艺中组分不均匀的顽症，可以用原位包裹法合成高均匀性、高烧结活性的复合纳米陶瓷粉体，如果能控制陶瓷晶粒在亚微米或者100纳米以下，陶瓷的硬度将非常大，强度也会增加，塑性性能将得到很大的提高。在陶瓷材料的显微结构中，晶粒、晶界以及它们之间的结合都处在纳米水平(1nm～1OOnm)，可以从纳米材料的结构层次(1nm—1OOnm)上控制材料的成分和结构，充分发挥陶瓷材料的潜在性能。纳米尺度下的晶粒，晶界和界面像串联电路一样分布在陶瓷之中，这种结构使纳米陶瓷材料具有金属的柔韧性和可加工性，同时保持了耐磨和透气性。从陶瓷增韧的角度来看，由纳米尺度下结合的材料，断裂时裂纹在陶瓷体内跑的路径增多，外界碰撞的能量在短时间内得到弥散和吸收，形成裂纹聚集和生长的机会小，微裂纹不易演变为宏观裂纹，裂纹扩展途径越曲折，能量吸收机制越多，形成微小裂纹的目的是避免雪崩为大裂纹，大裂纹是陶瓷断裂的主要因素，代之形成大量的微裂纹，每个裂纹的尖端应力变小，这样陶瓷的耐冲击能力就增强了，韧性也就提高了，为替代传统陶瓷开拓了新领域。
　　纳米陶瓷的制备工艺主要包括纳米粉体的制备、成型和烧结。在烧结技术方面，用放电等离子体技术实现了利用放电等离子超快速烧结技术，可以在极短的时间里(几分钟到十几分钟)实现陶瓷的致密化，非常短的烧结时间能有效抑制烧结过程中的晶粒长大，使复相陶瓷中的一相或多相晶粒尺寸控制在纳米量级(小于100纳米)，从而大幅度提高陶瓷材料的综合性能。如碳纳米管／氧化铝复合材料以碳纳米管为增强相，只添加0.1％碳纳米管就可以使复合材料的韧性提高32％。
　　目前世界上对纳米陶瓷粉体制备的方法很多，具体有如下几种，一是气相合成法，包括气相高温裂解法、喷雾转化法和化学气相合成法，化学气相合成法既可制备纳米非氧化物粉体，也可制备纳米氧化物粉体。原料在坩埚中经加热直接蒸发成气态，产生悬浮微粒或烟雾状原子团。原子团的平均粒径可通过改变蒸发速率以及蒸发室内的惰性气体的压强来控制，粒径可小至3～4nm，这种合成法增强了低温下的可烧结性，并且有相对高的纯净性和高的表面及晶粒边界纯度，是制备纳米陶瓷最有希望的途径之一。二是凝聚相合成即溶胶一凝胶法，是指在水溶液中加入有机配体与金属离子形成配

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