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纳米陶瓷的应用及发展趋势

纳米陶瓷的应用及发展趋势
纳米陶瓷的应用及发展趋势

纳米陶瓷的应用及发展趋势

摘要:介绍了纳米材料的特性以及纳米陶瓷的制备方法。针对纳米陶瓷特有的性能,进一步分析了纳米技术在陶瓷领域的最新应用及发展状况,并认为纳米陶瓷将在工程领域乃至日常生活中得到更广泛的应用。

关键词:纳米技术; 纳米陶瓷;前景预测

前言

当人们在研究中发现,纳米材料存在小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应及量子隧道效应等基本特性,近几十年来纳米材料备受世界各国的关注。纳米材料的这些特性使得纳米材料有着传统材料无法比拟的独特性能和极大的潜在应用价值。

传统的陶瓷材料质地较脆,韧性和强度都较差,因而使其应用受到了较大的限制。随着纳米技术的广泛应用,纳米陶瓷随之产生。所谓纳米陶瓷材料,是指显微结构中的物相具有纳米级尺度的陶瓷材料,也就是说晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、缺陷尺寸等都是在纳米量级的水平上。目前,虽然纳米陶瓷还有许多关键技术需要解决,但其优良的保温和高温力学性能,使其在切削刀具、轴承、汽车发动机部件等许多方面都有广泛的应用,并在许多超高温、强腐蚀等苛刻环境下起着其他材料不可替代的作用。

1纳米技术与纳米陶瓷

1.1 纳米技术与纳米复合材料

纳米技术是20 世纪90年代出现的一门新兴技术,它是在0.10- 100nm的尺度空间内,研究电子、原子和分子的运动规律和特性。纳米材料研究是目前材料科学研究的一个热点, 其相应发展起来的纳

米技术,被公认为21世纪最有前途的科研领域。在纳米材料中,纳米晶粒中的原子排列已不能处理成无限长程有序,通常大晶体的连续能带分裂成接近分子轨道的能级;高浓度晶界及晶界原子的特殊结构,导致材料的力学性能、磁性、光学性能乃至热力学性能的改变。纳米相材料与普通的金属、陶瓷和其它固体材料都是由同样的原子组成,只不过这些原子排列成了纳米级的原子团,成为组成这些新材料的结构粒子或结构单元。纳米材料具有常规粗晶粒材料所不具备的奇异特性和反常特性,例如纳米铁材料的断裂应力比一般铁材料高12倍;纳米相铜的强度

比普通的铜坚固 5倍,而且硬度随颗粒尺寸的减小而增大。利用纳米技术开发的纳米陶瓷材料,就是由纳米级显微结构组成的新型陶瓷材料,是在纳米长度范围内(1-100 nm) 的纳米复合材料。

2.纳米陶瓷的特性

2.1 表面效应

纳米材料的表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后,所引起的性质上的变化。当粒径在10 nm以下时,将显著增加表面原子的比例。当粒径降到1 nm 时,表面原子的比例达到90 %以上,原子几乎全部集中到纳米粒子的表面。由于纳米粒子表面原子数的增多,表面原子的配位数不足和高的表面能,使这些原子易与其它原子相结合而稳定下来,故具有很高的化学活性。

2.2 体积效应

由于纳米粒子的体积极小,所包含的原子数很少,相应地质量极小。因此,许多现象就不能用通常由无限个原子组成的块状物质的性质加以说明, 这种特殊的现象称之为体积效应。

2.3量子尺寸效应

当纳米粒子的尺寸下降到某一值时,金属粒子界面附近电子能级由准连续变为离散能级;并且纳米半导体微粒存在不连续的分子轨道能级使得能隙变宽的现象,称为纳米材料的量子尺寸效应。

3纳米陶瓷粉体

纳米陶瓷粉体是介于固体与分子之间的具有纳米尺寸( 1-100 nm) 的亚稳态中间物质。随着粉体的超细化,其表面电子结构和晶体结构发生变化,产生了块状材料所不具有的特殊的效应。具体地讲,纳米粉体材料具有以下优异的性能: ( 1)纳米陶瓷材料具有极小的粒径、大的比表面积和高的化学性能, 可以降低材料的烧结致密化程度、节约能源;

( 2)使材料的组成结构致密化、均匀化,改善陶瓷材料的性能,提高其使用可靠性;

( 3)可以从纳米材料的结构层次( 1- 100 nm)上控制材料的成分和结构,有利于充分发挥陶瓷材料的潜在性能,而使纳米材料的组织结构和性能的定向设计成为

可能。另外,陶瓷是由陶瓷原料成型后烧结而成的,而且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,则颗粒越小产生的缺陷就越小,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独特性能。

4.纳米陶瓷的制备方法

4.1物理制备方法

物理制备方法主要是蒸发凝聚法和高能机械球磨法两种。

蒸发凝聚法:在真空蒸发室内充入低压惰性气体,加热金属或化合物蒸发源,由此产生的原子雾与惰性气体原子碰撞而失去能量,凝聚而成纳米尺寸的团簇,并在液氮冷却棒上聚集起来,最后得到纳米粉体。1987年美国Argonne实验室的Siegles采用此法成功地制备了Ti0

2

纳米陶瓷粉体,粉体粒径为5—20nm。

高能机械球磨法:利用机械摩擦的方法得到纳米晶粒。是将粉体放在一个密闭的容器中,随着容器的旋转、振动或剧烈摇动而得到超细微粒。采用此法已制备了19nm左右的压电陶瓷粉体。此外还有机械粉碎、电火花爆炸法等其他物理制备技术。

一般说来,纳米陶瓷粉体物理制备方法的工艺条件较为苛刻,应用范围较窄,粉体粒径控制较为困难,而化学制备方法是在液相和气相条件下,首先形成离子或原子,然后逐步长大,形成所需要的粉体,容易得到粒径小、纯度高的超细粉体。

4.2化学制备方法

化学制备方法分为气相化学法和液相化学法。

气相化学法:是在远高于热力学计算临界反应温度条件下,反应产物蒸气形成很高的过饱和蒸汽压,使其自动凝聚形成大量的晶核。这些晶核在加热区不断长大,聚集成颗粒。随着气流进入低温区,颗粒生长、聚集、晶化过程停止,最终在收集室内收集得到纳米陶瓷粉体。上海硅酸盐研究所的研究人员在1100~

1400℃温度下,分别用Si(CH

3)

2

C1

2

、NH

3

、H

2

作为硅、碳、氮源和载气,制得了平

均粒径为30~50nm的SiC纳米粉和平均粒径小于35nm无定形SiC/Si

3N

4

纳米复合

粉体。气相化学合成按加热热源可分为电阻法、等离子体法、激光法和电子束法等。对于原料容易挥发、蒸汽压高、反应温度不是太高的、反应性高的有机硅、

金属氯化物或其它化合物,采用电阻加热法即可。目前有产业化趋势的制备方法是等离子体法和激光法。等离子体法是纳米陶瓷粉体制备的常用方法之一,用该

方法制得了A1

20

3

、Si

3

N

4

、Si

3

N

4

/SiC、AlN、ZrN、TiN等氮化物纳米陶瓷粉体。激

光诱导气相沉积法的基本原理是利用反应气体分子(或光敏剂分子)对特定波长激光束的吸收,引起反应气体分子激光光解、激光热解、激光光敏化和激光诱导化学合成反应,经成核生长成超细粉末。

液相化学方法是通过液相来合成粉体,包括沉淀、溶胶凝胶、喷雾热解、水热合成。

沉淀法:在金属盐溶液中加入适当的沉淀剂得到陶瓷前驱体沉淀物,再将其煅烧形成纳米陶瓷粉体。为了避免严重的硬团聚,往往引入冷冻干燥、超临界干

燥、共沸蒸馏等技术手段。已制备Y-TZP和Y

20

3

一Zr0

2

粉体。

溶胶凝胶法:是20世纪60年代发展起来的一种方法,早期主要用于制备陶瓷材料,其原理是将醇盐溶解于有机溶剂中,通过加入蒸馏水使醇盐水解、聚合、形成溶胶,然后随着水的加入转变成凝胶。凝胶在真空状态下低温干燥,得到疏松的干凝胶,再将其高温煅烧,可得到氧化物纳米陶瓷粉体。采用溶胶凝胶法很

容易合成A1

20

3

、Fe

2

3

、Zr0

2

以及氧化物复合粉等纳米粉体。

喷雾热解法:将金属盐溶液以雾状喷人高温气氛中,此时立即引起溶剂的蒸发和金属盐的热分解,随后因过饱和而析出固相,从而直接得到氧化物纳米粉体。或者将溶液喷人高温气氛中干燥,然后再经热处理形成粉体。

水热合成法:是在密闭反应器中以水溶液作为反应体系,通过将水溶液加热至临界温度(或接近临界温度)来进行材料制备。利用超临界的水热合成装置,可

连续获得Fe

20

3

、Ti0

2

、Zr0

2

、BaO·6Fe

2

3

、Fe

3

4

、NiO、Ce0

2

等一系列纳米氧化物

粉体。国外采用气相氢氧焰水解法大批量生产纳米二氧化钛粉体,对于CdS、In

2S

3、

ZnS、SnS

2、CoS

2

等纳米粉体都可用热合成。

5.纳米陶瓷的应用及其发展趋势

纳米陶瓷是纳米材料的一个分支,是指平均晶粒尺寸小于100nm的陶瓷材料。纳米陶瓷属于三维的纳米粉体材料,其晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、缺陷尺寸等都是在纳米量级的。从以上纳米陶瓷的微观结构分析,纳米陶瓷最可能获得的性能有以下几方面:

室温超塑性是纳米陶瓷最具吸引力的潜在性能之一,也是纳米陶瓷最具应用前景的方面之一。众所周知.普通陶瓷材料由于太硬太脆,加工极困难.很难像金属一样进行切割、钻孔等操作,这也是普通陶瓷材料的应用受局限的原因之一。纳米陶瓷的室温超塑性将使得陶瓷在保留其耐化学腐蚀、耐高温高压等优良性能的前提上,有可能像其他材料一样进行锻造、挤压、拉拔、弯曲等特种加工,不需磨削,直接制备精密尺寸的零件。

高韧性是纳米陶瓷的另一项潜在的优良性能。陶瓷材料尽管有耐磨损、耐腐蚀等优异性能,但由于其固有的脆性,在人们心妇中总是以一种“易碎品”的形象存在,其应用范围远远小于钢铁、塑料等主流的应用材料,纳米陶瓷的出现将有可能彻底改变其形象。

研究已充分表明,纳米陶瓷可在比普通陶瓷低几百度的温度下完成烧结。不少纳米陶瓷材料都已实现在1000℃以下致密化,而且还有可能继续大幅降低。这样不仅可以节省大量宝贵的能源,同时也有利于环境的净化。

除了以上所列举的基于结构性能方面的应用,纳米陶瓷另一重要性能是在功能方面。陶瓷材料的电、磁、光、声等性能常常与其晶界相有很大的关系。由于纳米陶瓷的晶粒小,单位体积中晶界相的比例远远高于普通的粗晶粒陶瓷,同时晶界相的组成也可能与普通粗晶粒陶瓷有极大的不同,因此有可能给陶瓷的性能带来很多意想不到的变化。

纳米陶瓷作为一种新型的高性能陶瓷,将越来越受到世界各国科学家的关注。纳米陶瓷材料的发展是现代物理和先进技术结合的产物, 是近年来发展起来的一门全新的科学技术,它将成为新世纪最重要的高新技术之一。纳米陶瓷的研究与发展,必将引起陶瓷工业的发展与变革,引起陶瓷学理论上的发展乃至新的理论体系的建立,以适应纳米尺度的研究需要,从而使纳米陶瓷材料具有更佳的性能,使其在工程领域乃至日常生活中得到更广泛的应用。

我国陶瓷行业现状、格局及前景分析报告

一、全球瓷行业概况 目前,国外瓷行业整体工业技术的智能化、自动化程度较高,采用的是较现代化的工艺技术,瓷生产专业化分工较强,有标准化、商品化的原料基地,有专业的辅助材料供应商。在开发设计上,国际知名瓷企业投入较大,设计的产品个性化强,款式新颖,品种丰富。 目前,世界知名的瓷品牌主要集中在英国、德国、日本、意大利、西班牙等,这些企业的瓷品牌知名度、产品质量和档次都较高。在审美不断变化和消费不断升级的国际背景下,国际瓷消费市场已逐渐向中高档产品市场转移,一些集艺术性、装饰性、观赏性和实用性于一体的中、高档艺术瓷正越来越受到市场的欢迎。在市场需求方面,欧洲、中东、北美和亚洲是主要的瓷需求区域。 二、我国瓷行业概况 (一)瓷业竞争格局 目前,我国已经成为世界上最大的瓷生产国,瓷制品也是我国出口创汇的主要产品之一。我国的瓷出口市场主要集中在美国、日本、国、欧盟等。 我国是世界上艺术瓷生产制造第一大国,但不是艺术瓷强国,国大多数企业只是国外知名瓷品牌企业的OEM或ODM代工厂商,产品主要以出口为主。目前全国已形成、醴陵、、宜兴、和、等几大艺术瓷产区。2011年全球艺术瓷产量为70亿件,中国产量为59.4亿件,47%的艺术瓷用于出口,是世界上公认产量最大的出口大国。中国轻工工艺品进出口商会瓷分会于2011年8月份公布的“2011年上半年全国出口艺术瓷产品企业前50名”排名中,几大产区均有企业上榜,23家企业入围,是出口最活跃的艺术瓷产区,其中独揽10家。总体而言,艺术瓷行业竞争格局正逐渐形成,行业集中度逐步提高。 (二)行业概况 艺术瓷作为瓷产业中最具创意性和成长性的子行业,与其他类别的瓷产业相比具有显著的差异,具体表现在以下几方面: (1)高延展性:艺术瓷的核心产品价值在于其文化底蕴和艺术创意。该核心价值脱离物理属性限制,因此较容易与相关行业匹配。所以,艺术瓷行业延展性丰富,通过与其他传统行业的巧妙结合,能够创造巨大的商业价值。 (2)高附加值:艺术瓷承载中国数千年瓷文化底蕴,与书法、绘画、篆刻、

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积,使其更轻盈。如现在小型化了的计算机。“更高”是指纳米材料可望有着更高的光、电、磁、热性能。“更强”是指纳米材料有着更强的力学性能(如强度和韧性等),对纳米陶瓷来说,纳米化可望解决陶瓷的脆性问题,并可能表现出与金属等材料类似的塑性。 二、纳米材料的相关应用 1、纳米磁性材料 在实际中应用的纳米材料大多数都是人工制造的。纳米磁性材料具有十分特别的磁学性质,纳米粒子尺寸小,具有单磁畴结构和矫顽力很高的特性,用它制成的磁记录材料不仅音质、图像和信噪比好,而且记录密度比γ-Fe2O3高几十倍。超顺磁的强磁性纳米颗粒还可制成磁性液体,用于电声器件、阻尼器件、旋转密封及润滑和选矿等领域。 2、纳米陶瓷材料 传统的陶瓷材料中晶粒不易滑动,材料质脆,烧结温度高。纳米陶瓷的晶粒尺寸小,晶粒容易在其他晶粒上运动,因此,纳米陶瓷材料具有极高的强度和高韧性以及良好的延展性,这些特性使纳米陶瓷材料可在常温或次高温下进行冷加工。如果在次高温下将纳米陶瓷颗粒加工成形,然后做表面退火处理,就可以使

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纳米科技的发展及未来的发展方向 论文 理学院 08光信息科学与技术 张箐 0836017

纳米科技的发展及未来的发展方向 一:纳米科技的起源: 纳米是长度度量单位,一纳米为十亿分之一米。纳米科技这一初始概念是已故美国著名物理学家、诺贝尔物理学奖得主费恩曼(R.Feynman)于1959年在美国加州理工学院作题为“在低部还有很大空间”的讲演中提出的。费恩曼指出:如果人类能够在原子或分子尺度上来加工材料、制备装置,则将会有许多激动人心的新发现。他还强调:人们需要新型的微型化仪器来操纵纳米结构并测定其性质。费恩曼憧憬说:试想,如果有一天,人们可以按自己的意志来安排一个个原子,将会产生怎样的奇怪现象。 与所有的天才假想一样,费恩曼的科学思想起初并未被接受。然而科技的迅猛发展很快证明了费恩曼是正确的。继费恩曼之后,许多科学家又尽情发挥想像力,从不同角度继续编织纳米技术的神奇梦想。 纳米科技的迅速发展是在1980年代末1990年代初。1980年代初,宾尼希(C.Binnig)和罗雷尔(H.Rohrer)等人发明了费恩曼所期望的纳米科技研究的重要仪器--扫描隧穿显微镜(scanning tunneling microscopy,STM)。STM 不仅以极高的分辨率揭示出了“可见”的原子、分子微观世界,同时也为操纵原子、分子提供了有力工具,从而为人类进入纳米世界打开了一扇更加宽广的大门。 与此同时,纳米尺度上的多学科交叉迅速形成了一个有广泛学科内容和潜在应用前景的研究领域。1990年,纳米技术获得了重大突破。美国IBM公司阿尔马登研究中心(Almaden Research Center)的科学家使用STM把35个氙原子移动到各自的位置,组成了“IBM”三个字母,这三个字母加起来不到3纳米长。 1990年7月,第一届国际纳米科学技术大会和第五届国际扫描隧穿显微

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陶瓷发展趋势 班级:无机非131班姓名:刘战学号:131402090117 中文摘要:近年来,我国陶瓷产业不断吸收来自欧洲陶瓷强国的先进技术装备和设计理念,同时加强自我创新,在新技术运用和产品的研发中,取得了不错的成绩。但是由于各种因素的影响,目前陶瓷产业的整体发展体制、工艺技术、品牌创造和维护及国际市场开拓等方面还存在着一些问题和挑战。 英文摘要:In recent years, China's ceramic industry continue to absorb from the European ceramics powerful country of advanced technology and equipment and design concepts, while strengthening the self-innovation in the use of new technology and product development, and achieved good results. However, due to the influence of various factors, current system overall development of the ceramics industry, technology, brand creation and maintenance, and international market development, there are still a number of problems and challenges. 导言:近些年,中国陶瓷产业正经历着一些前所未有的问题和挑战。鉴于此,本文分析了目前我国陶瓷产业所面临的问题,由此入手,给陶瓷行业未来发展趋势方面提出一些建议。 1.消化过剩产能仍将是行业主要任务 产能过剩在陶瓷行业已不算新鲜事,这一问题已经存在了许多年,究其原因,大概是因为陶瓷行业和水泥、玻璃行业不同,准入门槛较低,但国际需求量较大。陶瓷行业产能过剩的深层原因还在于2008年末出台的“四万亿”刺激计划,使得全国陶瓷产区遍地开花。“多年来,我国的陶瓷产品占据国际陶瓷市场的半壁江山。随着2008年经济危机爆发,全球经济发展速度放缓,海外市场的需求量减小,再加上欧债危机的影响,使陶瓷出口受到严重冲击。在内销方面,受房地产调控政策的影响,家居产品需求量骤减,急速扩张后出现产能过剩也是在所难免的。产能的过度膨胀将进一步加剧市场的竞争,将逐步演变成为影响建筑卫生陶瓷行业健康持续发展的主要矛盾。由此,解决产能过剩问题对于未来陶瓷行业的发展至关重要。 2.行业大“洗牌”,少数寡头企业初步形成 从2007年开始,整个陶瓷行业的生产格局出现了大的变化,一些重点产区环保抓得很

纳米二氧化钛的现状与发展概要

纳米二氧化钛的现状与发展 作者:未知时间:2007-11-24 15:17:00 国外纳米TiO2的生产现状 20世纪80年代以前,纳米TiO2的研究开发目的主要是作为精细陶瓷原料、催化剂、传感器等,需求量不大,没有形成大的生产规模。80年代以后,开发的纳米TiO2用作透明效应和紫外线屏蔽剂,为纳米TiO2打开了市场,使纳米TiO2的生产和需求大大增加,成为钛白工业和涂料工业的一个新的增长点。 由于纳米TiO2在催化及环境保护等方面具有广阔的应用前景,并可用于日用产品、涂料、电子、电力等工业部门,因此,纳米TiO2展现出巨大的市场前景。日本、美国、英国、德国和意大利等国对纳米TiO2进行了深入的研究,并已实现纳米TiO2的工业化生产。目前全世界已经有十几家公司生产纳米TiO2,总生产能力估计在(6000~10000)t/a,单线生产能力一般为(400~500)t/a。 根据莎哈里本公司统计,2003年全球纳米TiO2销售量仅为1800t左右,其消费量与产品应用见表1。 表1 2003年全球纳米TiO2消费量与产品应用 近几年,有关纳米TiO2的新建装置已很少报道,主要是已建成装置的生产能力已远远超出市场的实际消费量,多数厂家处于开工不足或停产的状态。主要原因是目前国际上公认的纳米TiO2制备和应用技术还有待于提高,技术要点和难点主要表现在以下几个方面:①国际上纳米TiO2的价格为(30~40)万元/t,其成本大致是销售价格的2/5,原料和工艺路线的选择是降低生产成本的关键因素;②纳米TiO2的晶型和粒度控制技术;③金红石型纳米TiO2的表面处理技术;④纳米TiO2应用分散技术;⑤纳米TiO2应用功能的提升技

纳米陶瓷及其主要性能简析

纳米陶瓷 及其主要性能简析 [摘要] 纳米陶瓷的超细晶粒、高浓度晶界以及晶界原子邻近状况决定了它们具有明显区别于普通陶瓷的特异性能。本文对纳米陶瓷的这些主要的特异性能进行了阐述。 [关键词] 纳米陶瓷、显微结构、晶界、扩散、烧结、强度、韧性、超塑性 [引言] 陶瓷材料作为材料的三大支柱之一 ,在日常生活及工业生产中起着举足轻重的作用。但是 ,由于传统陶瓷材料质地较脆 ,韧性、强度较差 ,因而使其应用受到了较大的限制。随着纳米技术的广泛应用 ,纳米陶瓷随之产生 ,希望以此来克服陶瓷材料的脆性 ,使陶瓷具有象金属一样的柔韧性和可加工性。英国著名材料专家 Cahn 在《自然》杂志上撰文说:纳米陶瓷是解决陶瓷脆性的战略途径。 一、纳米陶瓷及其结构简介 所谓纳米陶瓷是指在陶瓷材料的显微结构中,晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、气孔尺寸、缺陷尺寸等都是纳米水平的一类陶瓷。 我们知道陶瓷的烧结中粉料的粒度是重要的影响因素。粒度越小,粉粒的表面积越大,表面能越大,烧结的推动力越大;同时晶界所占体积越大,扩散越容易,因而烧结速度越快。当陶瓷中晶粒尺寸减小一个数量级,晶粒的表面积及晶界的体积亦以相应的倍数增加。如晶粒尺寸为nm 6~3,晶界的厚度为nm 2~1时,晶界的体积约占整个体积的%50。由于晶粒细化引起表面能的急剧增加。 纳米陶瓷由纳米量级的粉料烧结而成,是晶粒尺寸在nm 100~1之间的多晶陶瓷。所以结构中包含纳米量级的晶粒、晶界和缺陷。由于晶粒细化,晶界数量大幅度增加。当晶粒尺寸在nm 25以下,若晶界厚度为nm 1,则晶界处原子百分数达%50~%15,单位体积晶界的面积达32/600cm m ,晶界浓度达3 19/10cm 。 纳米陶瓷这样的特殊结构,使得其具有特殊的性能。 二、纳米陶瓷的主要性能及其简析 纳米陶瓷中纳米量级的晶粒、晶界和缺陷决定了它们具有区别于普通陶瓷的特殊性能,是纳米陶瓷性能优于普通陶瓷的根本原因所在。 1、 较低的烧结温度和较快的致密化速度

纳米陶瓷材料综述

纳米陶瓷材料综述 Summary of nano-ceramic material 摘要: 本文是一片比较全面的纳米陶瓷材料的综述文章。主要内容涵盖了陶瓷的发展,纳米陶瓷的发展,纳米陶瓷的结构与性能(力学性能、电学性能、超塑性等)、纳米陶瓷的应用(防护材料、耐高温材料、生物材料、压电材料、信息材料等)、纳米陶瓷的制备方法,包括纳米粉的制备,成型及烧结。此外还有纳米材料的发展展望。 关键词:纳米陶瓷结构与性能应用制备方法展望 Abstract: This paper is a comprehensive review article of the nano-ceramic material. The main content covers the development of the ceramic, the development of nano-ceramic nano-ceramic structure and properties (mechanical properties, electrical properties, superplasticity, etc.), the application of nano-ceramic (protective materials, high temperature materials, bio-materials, piezoelectric materials, information materials, etc.), nano-ceramic preparation methods, including nano-powders, molding and sintering. In addition to the development of nanomaterials Outlook. Keywords: nano-ceramic structure and performance preparation method Prospects 引言:著名的诺贝尔奖获得者Feynman在1959年就曾预言:“如果我们对物体微小规模上的排列加以某种控制的话,我们就能使物体得到大量异于寻常的特性,就会看到材料性能产生丰富的变化。”

陶瓷行业现状格局及前景分析

陶瓷行业现状格局及前 景分析 Document serial number【KK89K-LLS98YT-SS8CB-SSUT-SST108】

一、全球陶瓷行业概况 目前,国外陶瓷行业整体工业技术的智能化、自动化程度较高,采用的是较现代化的工艺技术,陶瓷生产专业化分工较强,有标准化、商品化的原料基地,有专业的辅助材料供应商。在开发设计上,国际知名陶瓷企业投入较大,设计的产品个性化强,款式新颖,品种丰富。 目前,世界知名的陶瓷品牌主要集中在英国、德国、日本、意大利、西班牙等,这些企业的陶瓷品牌知名度、产品质量和档次都较高。在审美不断变化和消费不断升级的国际背景下,国际陶瓷消费市场已逐渐向中高档产品市场转移,一些集艺术性、装饰性、观赏性和实用性于一体的中、高档艺术陶瓷正越来越受到市场的欢迎。在市场需求方面,欧洲、中东、北美和亚洲是主要的陶瓷需求区域。 二、我国陶瓷行业概况 (一)陶瓷业竞争格局 目前,我国已经成为世界上最大的陶瓷生产国,陶瓷制品也是我国出口创汇的主要产品之一。我国的陶瓷出口市场主要集中在美国、日本、韩国、欧盟等。 我国是世界上艺术陶瓷生产制造第一大国,但不是艺术陶瓷强国,国内大多数企业只是国外知名陶瓷品牌企业的OEM或ODM代工厂商,产品主要以出口为主。目前全国已形成江西景德镇、湖南醴陵、广东潮州、江苏宜兴、河北唐山和邯郸、山东淄博等几大艺术陶瓷产区。2011年全球艺术陶瓷产量为70亿件,中国产量为59.4亿件,47%的艺术陶瓷用于出口,是世界上公认产量最大的出口大国。中国轻工工艺品进出口商会陶瓷分会于2011年8月份公布的“2011年上半年全国出口艺术陶瓷产品企业前50名”排名中,几大产区均有企业上榜,广东23家企业入围,是出口最活跃的艺术陶瓷产区,其中潮州独揽10家。总体而言,艺术陶瓷行业竞争格局正逐渐形成,行业集中度逐步提高。 (二)行业概况 艺术陶瓷作为陶瓷产业中最具创意性和成长性的子行业,与其他类别的陶瓷产业相比具有显着的差异,具体表现在以下几方面: (1)高延展性:艺术陶瓷的核心产品价值在于其文化底蕴和艺术创意。该核心价值脱离物理属性限制,因此较容易与相关行业匹配。所以,艺术陶瓷行业延展性丰富,通过与其他传统行业的巧妙结合,能够创造巨大的商业价值。 (2)高附加值:艺术陶瓷承载中国数千年陶瓷文化底蕴,与书法、绘画、篆刻、雕塑等古典和现代文化表现形式相结合,集创意内涵和材料科技于一体,是文化创意领域瑰宝。因此,在市场终端售价高于其他陶瓷产品。以日用陶瓷最主流的消费渠道综合性连锁商超及家居卖场为例,

纳米材料研究现状及应用前景要点

纳米材料研究现状及应用前景 摘要:文章总结了纳米粉体材料、纳米纤维材料、纳米薄膜材料、纳米块体材料、纳米复合材料和纳米结构的制备方法,综述了纳米材料的性能和目前主要应用领域,并简单展望了纳米科技在未来的应用。 关键词:纳米材料;纳米材料制备;纳米材料性能;应用 0 引言 自从1984年德国科学家Gleiter等人首次用惰性气体凝聚法成功地制得铁纳米微粒以来,纳米材料的制备、性能和应用等各方面的研究取得了重大进展。纳米材料的研究已从最初的单相金属发展到了合金、化合物、金属无机载体、金属有机载体和化合物无机载体、化合物有机载体等复合材料以及纳米管、纳米丝等一维材料,制备方法及应用领域日新月异。 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料,包括纳米粉体( 零维纳米材料,又称纳米粉末、纳米微粒、纳米颗粒、纳米粒子等) 、纳米纤维( 一维纳米材料) 、纳米薄膜( 二维纳米材料) 、纳米块体( 三维纳米材料) 、纳米复合材料和纳米结构等。纳米粉体是一种介于原子、分子与宏观物体之间的、处于中间物态的固体颗粒,一般指粒度在100nm以下的粉末材料。纳米粉体研究开发时间最长、技术最成熟,是制备其他纳米材料的基础。纳米粉体可用于:高密度磁记录材料、吸波隐身材料、磁流体材料、防辐射材料、单晶硅和精密光学器件抛光材料、微芯片导热基片与布线材料、微电子封装材料、光电子材料、先进的电池电极材料、太阳能电池材料、高效催化剂、高效助燃剂、敏感元件、高韧性陶瓷材料、人体修复材料、抗癌制剂等。纳米纤维指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料,如纳米碳管,可用于微导线、微光纤( 未来量子计算机与光子计算机的重要元件) 材料、新型激光或发光二极管材料等。纳米薄膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒薄膜是纳米颗粒粘在一起,中间有极为细小的间隙的薄膜;致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于气体催化材料、过滤器材料、高密度磁记录材料、光敏材料、平面显示器材料、超导材料等。纳米块体是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料,主要用途为超高强度材料、智能金属材料等。纳米复合材料包括纳米微粒与纳米微粒复合( 0- 0 复合) 、纳米微粒与常规块体复合( 0- 3复

纳米科技的发展现状及前景

纳米技术(nanotechnology),也称毫微技术,是研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用的一种技术。 1981年扫描隧道显微镜发明后,诞生了一门以0.1到100纳米长度为研究分子世界,它的最终目标是直接以原子或分子来构造具有特定功能的产品。因此,纳米技术其实就是一种用单个原子、分子射程物质的技术。纳米技术是一门交叉性很强的综合学科,研究的内容涉及现代科技的广阔领域。纳米科学与技术主要包括:纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等。这七个相对独立又相互渗透的学科和纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征这三个研究领域。纳米材料的制备和研究是整个纳米科技的基础。其中,纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论基础,而纳米电子学是纳米技术最重要的内容 从迄今为止的研究来看,关于纳米技术分为三种概念: 第一种,是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《创造的机器》一书中提出的分子纳米技术。根据这一概念,可以使组合分子的机器实用化,从而可以任意组合所有种类的分子,可以制造出任何种类的分子结构。这种概念的纳米技术还未取得重大进展。 第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限。也就是通过纳米精度的"加工"来人工形成纳米大小的结构的技术。这种纳米级的加工技术,也使半导体微型化即将达到极限。现有技术即使发展下去,从理论上讲终将会达到限度,这是因为,如果把电路的线幅逐渐变小,将使构成电路的绝缘膜变得极薄,这样将破坏绝缘效果。此外,还有发热和晃动等问题。为了解决这些问题,研究人员正在研究新型的纳米技术。 第三种概念是从生物的角度出发而提出的。本来,生物在细胞和生物膜内就存在纳米级的结构。DNA分子计算机、细胞生物计算机的开发,成为纳米生物技术的重要内容1993年,第一届国际纳米技术大会(INTC)在美国召开,将纳米技术划分为6大分支:纳米物理学、纳米生物学、纳米化学、纳米电子学、纳米加工技术和纳米计量学,促进了纳米技术的发展。由于该技术的特殊性,神奇性和广泛性,吸引了世界各国的许多优秀科学家纷纷为之努力研究。纳米技术一般指纳米级(0.1一100nm)的材料、设计、制造,测量、控制和产品的技术。纳米技术主要包括:纳米级测量技术:纳米级表层物理力学性能的检测技术:纳米级加工技术;纳米粒子的制备技术;纳米材料;纳米生物学技术;纳米组装技术等。关键突破 1990年,IBM公司阿尔马登研究中心的科学家成功地对单个的原子进行了重排,纳米技术取得一项关键突破。他们使用一种称为扫描探针的设备慢慢地把35个原子移动到各自的位置,组成了IBM三个字母。这证明费曼是正确的,二个字母加起来还没有3个纳米长。不久,科学家不仅能够操纵单个的原子,而且还能够“喷涂原子”。使用分子束外延长生长技术,科学家们学会了制造极薄的特殊晶体薄膜的方法,每次只造出一层分子。目前,制造计算机硬盘读写头使用的就是这项技术。著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德· 费曼预言,人类可以用小的机器制作更小的机器,最后将变成根据人类意愿,逐个地排列原子,制造产品,这是关于纳米技术最早的梦想。 纳米技术包含下列四个主要方面:

纳米陶瓷技术

纳米陶瓷技术 摘要:纳米陶瓷粉体是介于固体与分子之间的具有纳米数量级尺寸的亚稳态中间物质。随着粉体的超细化,其表面电子结构和晶体结构发生变化,产生了块状材料所不具有的特殊的效应。纳米陶瓷的超细晶粒、高浓度晶界以及晶界原子邻近状况决定了它们具有明显区别于普通陶瓷的特异性能。本文对纳米陶瓷的这些主要的特异性能及其制备进行了阐述。 关键词:纳米陶瓷;性能;制备 陶瓷材料作为材料的三大支柱之一,在日常生活及工业生产中起着举足轻重的作用。但是,由于传统陶瓷材料质地较脆,韧性、强度较差,因而使其应用受到了较大的限制。所以随着纳米技术的广泛应用,纳米陶瓷随之产生,希望以此来克服陶瓷材料的脆性,使陶瓷具有像金属一样的柔韧性和可加工性。 一、纳米陶瓷 纳米陶瓷是80年代中期发展起来的先进材料。利用纳米技术开发的纳米陶瓷材料是指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,使得材料的强度、韧性和超塑性大幅度提高,克服了工程陶瓷的许多不足,并对材料的力学、电学、热学、磁学、光学等性能产生重要影响,为替代工程陶瓷的应用开拓了新领域。 二、纳米陶瓷材料的性能研究 2.1 力学性能 研究表明当陶瓷材料成为纳米材料后,材料的力学性能得到极大改善,主要表现在以下三个方面: 1)断裂强度大大提高;2)断裂韧性大大提高;3)耐高温性能大大提高。与此同时,材料的硬度、弹性模量、热膨胀系数都会发生改变。 不少纳米陶瓷材料的硬度和强度比普通陶瓷材料高出4~5倍。在陶瓷基体中引入纳米分散相并进行复合,不仅可大幅度提高其断裂强度和断裂韧性,明显改善其耐高温性能,而且也能提高材料的硬度、弹性模量和抗热震、抗高温蠕变的性能。 2.2 低温超塑性 陶瓷的超塑性是由扩散蠕变引起的晶格滑移所致,扩散蠕变率与扩散系数成正比,与晶粒尺寸的3次方成反比,普通陶瓷只有在很高的温度下才表现出明显的扩散蠕变。而纳米陶瓷的扩散系数提高了3个数量级,晶粒尺寸下降了3个数量级,因而其扩散蠕变率较高,在较低的温度下,因其较高的扩散蠕变速率而对外界应力做出迅速反应,造成晶界方向的平移,表现出超塑性,使其韧性大为提高。

卫生陶瓷行业市场现状以及未来发展前景分析分解

目录 CONTENTS 第一篇:2015年1-7月我国卫生陶瓷制品产量统计--------------------------------------------------- 1 2015年1-7月我国卫生陶瓷制品产量统计表: --------------------------------------------------------- 1第二篇:2015年6月中国卫生陶瓷制品产量统计 ----------------------------------------------------- 4第四篇:2015年第一季度中国建筑卫生陶瓷行业数据 ----------------------------------------------- 9第五篇:国外卫生陶瓷行业发展前景浅析 ------------------------------------------------------------- 10第六篇:建筑卫生陶瓷行业发展前景浅析 ------------------------------------------------------------- 11第七篇:卫生陶瓷行业发展现状分析-------------------------------------------------------------------- 12图表2:2012年卫生陶瓷行业销售收入排名情况(单位:亿元)------------------------------- 13第八篇:未来几年我国卫生陶瓷行业威胁分析 ------------------------------------------------------- 13(一)潜在进入者的威胁分析 ----------------------------------------------------------------------------- 14(1)卫生陶瓷产品行业利润率低,对投资者吸引力小--------------------------------------------- 14(2)在陶瓷行业中的地位下降,吸引力减弱 --------------------------------------------------------- 14(3)进入壁垒较高 ------------------------------------------------------------------------------------------- 14(二)替代品的威胁分析 ----------------------------------------------------------------------------------- 14 本文所有数据出自于《2015-2020年中国卫生陶瓷行业产销需求与投资预测分析报告》第一篇:2015年1-7月我国卫生陶瓷制品产量统计 前瞻产业研究院数据显示:2015年1-7月生产卫生陶瓷制品1.17 亿件,同比增长 3.7 %。 2015年1-7月我国卫生陶瓷制品产量统计表: 产品名称 单 位 地 区 本 月累计 本月累计同比增 长(%) 卫生陶瓷制品件 全 国 11 676513 5 3.7 卫生陶瓷制品件 河 南省 42 318303 4.39

纳米技术的现状、应用、发展趋势及存在问题

纳米技术的现状、应用、发展趋势及存在问题 21世纪,信息科学技术、生命科学技术和纳米科学技术是科学技术发展的主流。人们普遍认为,纳米技术是信息和生命科学技术能够进一步发展的共同基础。纳米技术所带动的技术革命及其对人类的影响,远远超过电子技术。 纳米生物技术是国际生物技术领域的前沿和热点问题,在医药卫生领域有着广泛的应用和明确的产业化前景,特别是纳米药物载体、纳米生物传感器和成像技术以及微型智能化医疗器械等,将在疾病的诊断、治疗和卫生保健方面发挥重要作用。 目前,国际上纳米生物技术在医药领域的研究已取得一定的进展。美国、日本、德国等国家均已将纳米生物技术作为21世纪的科研优先项目予以重点发展。 纳米技术:于细微之处显神奇 纳米技术是在纳米尺度内,通过对物质反应、传输和转变的控制来实现创造新的材料、器件和充分利用它们的特殊的性能,并且探索在纳米尺度内物质运动的新现象和新规律。由于纳米正好处于原子、分子为代表的微观世界和以人类活动空间为代表的宏观世界的中间地带,被称为纳米世界,也是物理、化学、材料科学、生命科学以及信息科学发展的新领地。纳米材料中包含了若干个原子、分子,使得人们可以在原子层面上进行材料和器件的设计和制备。几十个原子、分子或成千个原子、分子"组合"在一起时,表现出既不同于单个原子、分子的性质,也不同于大块物体的性质,这种"组合"被称为"超分子"或"人工分子"。"超分子" ·石墨烯·分子筛·碳纳米管·黑磷·类石墨烯·纳米材料 江苏先丰纳米材料科技有限公司是国际上提供石墨烯产品很早的公司之一,现专注于石墨烯、

的性质,如它的熔点、磁性、电容性、导电性、发光性和颜色及水溶性都有重大变化。当"超分子"继续长大或以通常的方式聚集成大块材料时,奇特的性质又会失去。通俗来说,纳米材料一方面可以被当作一种"超分子",充分地展现出量子效应;而另一方面它也可以被当作一种非常小的"宏观物质",以至于表现出特性。同时,许多化学和生物反应的过程也发生在纳米尺度的层面上,因此探测纳米尺度内物理、化学和生物性质的变化,将加深对生命科学的理解。对由数量不多的电子、原子或分子组成的体系中新规律的认识和如何操纵或组合他们,是当今纳米科学技术的主要问题之一。当前纳米技术的研究和应用主要在材料和制备、微电子和计算机技术、医学与健康、航天和航空、环境和能源、生物技术和农业等方面。 在纳米材料制备科学和技术研究方面一个重要的趋势是加强控制工程的研究,这包括颗粒尺寸、形状、表面、微结构的控制。由于纳米颗粒的小尺寸效应、表面效应和量子尺寸效应都同时在起作用,它们对材料某一种性能的贡献大小、强弱往往很难区分,是有利的作用,还是不利的作用更难以判断,这不但给某一现象的解释带来困难,同时也给设计新型纳米结构带来很大的困难。如何控制这些效应对纳米材料性能的影响,如何控制一种效应的影响而引出另一种效应的影响,这都是控制工程研究亟待解决的问题。国际上近一两年来,纳米材料控制工程的研究主要有以下几个方面:一是纳米颗粒的表面改性,通过纳米微粒的表面做异性物质和表面的修饰可以改变表面带电状态、表面结构和粗糙度;二是通过纳米微粒在多孔基体中的分布状态(连续分布还是孤立分布)来控制量子尺寸效·石墨烯·分子筛·碳纳米管·黑磷·类石墨烯·纳米材料 江苏先丰纳米材料科技有限公司是国际上提供石墨烯产品很早的公司之一,现专注于石墨烯、

陶瓷现状和发展趋势

2017年,陶瓷行业承接了2016年的压力,行业局势也愈发明朗。在原材料涨价、环保督查、跨界竞争、出口下滑等压力下,陶瓷行业经历了去产能、大洗牌的结构调整。建陶行业的发展模式逐渐从靠规模取胜和价格促销的模式中,转向品质化、品牌化的公平竞争态势。现代仿古、互联网+等产品和风潮,成为陶瓷行业发展新竞争力的关键词。 成本涨价 2017年,受煤炭、化工原料和物流等方面的成本涨价压力影响,山东淄博、四川夹江、西北产区和广东部分产区陆续经历了几波环保涨价。部分企业表示,相比往年,企业利润跌幅高达60-70%。 2016年下半年,陶瓷行业生产相关的煤炭、化工原料、纸箱等方面的生产原料价格出现不同幅度的涨价。包括广东在内的全国各陶瓷产区在2016年年底掀起不同程度的瓷砖涨价浪潮。2017年上半年,来自生产原料的成本压力依然没有松缓。总体来说,生产成本中来自煤炭和纸箱的涨价对陶瓷企业影响最大。 环保督查 全国环保一盘棋,在保障经济效益与生态环境协调发展的同时,给最终朝向产业结构优化升级的陶瓷行业带来了公平的竞争环境和创新为导向的发展方向。

传统制造方式的转型升级和绿色发展成为必然。如何全面实行绿色生产,构建绿色制造体系,创建绿色工厂、打造绿色供应链才是企业需要考虑的核心问题。 现代仿古 自2015年起,主打现代简约风格的现代仿古砖开始在陶瓷行业逐渐兴起,业内新涌现出一大批以极简、轻奢、简约、工业风等为主题的品牌,无论是展厅还是产品,均奉行简约主义设计。在最近几届的“陶瓷行业风向标”博洛尼亚展上,白色的大理石瓷砖和灰色的水泥砖成为被应用最多的产品,时尚、简约成为展会的关键词。此情此景下,不少瓷砖品牌纷纷顺势推出切合现代简约风格的瓷砖产品。 2015年前后,马可波罗、东鹏等广东品牌逐渐调整战略,抢占现代仿古品类新风口。2017年,“黑白灰”为代表的现代风格也成为春季佛山陶博会期间的主流趋势。 此外,现代仿古砖的流行,带动了各产区抛釉线的“改线风潮”。据不完全统计,2016年年底到2017年初,仅肇庆产区仿古砖生产线已有十多条。截至目前为止,仿古砖生产线产能已达到全国总产能的10%。 陶瓷电商

纳米陶瓷的应用前景及存在的问题

纳米陶瓷的应用前景及存在的问题 学院:纺织与材料工程学院 专业班级: 学生姓名: 教师: 2013年5月19日

纳米陶瓷的发展前景及存在的问题 前言:纳米陶瓷——所谓纳米陶瓷是指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于纳米尺寸水平。包括晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、气孔尺寸、缺陷尺寸都是纳米级。 一、纳米陶瓷的发展前景 未来纳米陶瓷发展的方向主要有以下几个方面: (1)在设备技术方面,应该向低温烧结、纳米材料的调控和复合、小型化方向发展,完善和发展陶瓷粉体、纳米陶瓷结构和性能表征方法。研究制备过程中纳米粉体的形成、生长机制及各种条件的影响、纳米粉体在化学制备过程中的团聚体形成机理等(2)在性能方面,应该向开发制备高效率、低成本、多功能和智能化的方向发展。纳米陶瓷粉体新的制备方法和工艺条件的研究与开发;开发高效率、低成本的制备技纳米陶瓷粉体新的制备方法和工艺条件的研究与开发;开发高效率、低成本的制备技术。 (3)在应用方面,应该向着智能化敏感陶瓷元件计算机用光纤陶瓷材料、计算机硬盘和高稳定性陶瓷电容器、纳米粉体对环境的污染机理等方向发展 (4)纳米粉体形成纳米陶瓷的反应机理研究;加速纳米粉体工业生产和应用的进程(5)在环境方面,研究纳米粉体对环境的污染机理,做好应用过程中的环境保护;(6)在经济方面,加速纳米粉体的工业化生产和应用进程。在21世纪,纳米陶瓷粉体将飞速发展,在各领域的应用将全面展开,并将产生一批新技术、新产品;在电子、通信等高技术领域的广泛应用,将成为经济发展的新的增长点。 二、纳米陶瓷存在的问题 (1)纳米陶瓷基础理论存在的问题: 1)纳米材料的结构、成分、制造等科学技术问题; 2)纳米材料的物理性质、化学性质及其测定方法的研究; 3)量子力学、量子化学对纳米陶瓷的结构和性质的影响; 4)纳米复相陶瓷的形成机理。 (2)纳米陶瓷应用中存在的问题: 1)纳米陶瓷材料特性产生的原理与其形成机制研究不深入; 2)在纳米陶瓷粉体的制备过程中,团聚的形成机理研究与分析不完善; 3)纳米陶瓷的烧结动力学分析和相应的物理化学反应机理研究有所欠缺; 4)未能研究开发出简便易行、生产成本较低的制备工艺。 结束语:根据上课所学的纳米陶瓷的知识,纳米陶瓷将解决陶瓷的强化和增韧问题。在生物医疗方面也应用颇多,解决纳米陶瓷最主要解决团聚问题。以及在经济中如何控制低成本产业化的问题。还有安全也是一个重要的问题,据《自然》杂志报道,纳米颗粒可以通过呼吸系统、皮肤接触、食用、注射等途径,进入人体组织内部。纳米颗粒进入人体后,由于其体积小,白由度大,反应活性高等特性,几乎不受任何阻碍就可以进入细胞,与体内细胞发生反应,引起发炎、病变等症状。同时,纳米颗粒也可能进入人的神经系统,影响大脑,导致更严重的疾病发生。纳米颗粒长期停留在人体内,同样会引发病变,如停留在肺部的石棉纤维会导致肺部纤维化。要使纳米材料的发展真正造福于人类,安全问题不可忽视。最后是环境问题,我们要研究出对环境无污染,最好能循环利用的纳米产品,使纳米材料真正服务大众。

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