粉末冶金技术在新能源材料中的应用

粉末冶金技术在新能源材料中的应用

张志恒

辽宁凯苏化工科技有限公司辽宁沈阳110000

摘要：在全球经济以及热口增长的环境下，传统能源彰显匮乏性，无法满足社会发展的实际需求。同时，也无法进行再生。因此，面对严重的资源危机，要对新能源的开发与利用作为项目对待。粉末冶金对传统冶金技术进行了发扬过大，积极融合现代科技，推动信息化建设，实现现代工业的良性运转，也为新能源的开发提供更多的技术保障。本文对分析粉末冶金技术在新能源材料中的应用，从而发现粉末冶金技术的最新趋势。

关键词：粉末冶金技术；新能源材料；应用

能源是支撑人类发展的重要物质保障，没有能源的供应人类就不能生存和发展，但是随着世界经济的快速发展和全球人口的不断增长，资源在大量消耗。石油、天然气、煤等主要能源在大量流失，而这些都是不可再生资源，是需要上万年的积淀才能形成的，所以人类正在进入能源危机。开发新能源是大势所趋，其顺应了时代发展的要求，而利用粉末冶金技术制作新能源材料可以提高效率以供应化工产业的发展。粉末冶金技术既吸收了传统冶金技术的优势又整合了现代的科学技术，更加现代化和科学化，更能够满足现代工业的发展和促进未来新能源的开发。

1粉末冶金技术的特点

粉末冶金技术是将矿石以粉末的状态进行冶炼，过去传统的方法是将整块的矿石进行提炼之后进行冶炼，相比较而言新技术提高了资源利用率，然而对块状的矿石进行提炼受技术和矿石的大小的影响，中国提炼技术虽然在逐渐提高但是仍旧只能够提炼出矿石中70％到80％的有效成分，剩下的将被大量废置，不仅浪费了矿石中的资源，矿石露天堆放还会造成环境破坏，因此必须对冶金技术进行改进，提高冶金技术的水平，对材料进行扬长避短，最大程度地发挥各种冶金材料的作用，提升使用效率，从而可以生产出更加高性能的陶瓷材料，并且可以大幅度降低生产成本，同时现在的冶金技术还可以制造出具有特殊功能以及特殊结构的产品。此外利用现在的粉末冶金技术还可以对废矿石和废旧金属材料进行回收利用，有效地节约资源，提升资源的使用效率，提升经济效益，最大程度地实现可持续发展。

2系统介绍粉末冶金技术的类型

2.1传统粉末冶金材料。首先，是铁基粉末冶金。这种材料是最传统，也是最为关键的冶金材料，在制造业中应用较为广泛。随着现代科技的不断发展，其应用范围不断拓展。其次，铜基粉末冶金材料。这种材料类型较多，耐腐蚀性突出，在电器领域应用较多。再次，硬质合金材料。这种材料具有较高的熔点，硬度和强度都十分高，其应用的领域主要是高端技术领域，如核武器等。最后，粉末冶金电工材料和摩擦分类，主要应用在电子领域。随着通讯技术的不断发展，粉末冶金材料的需求量增大。另外，粉末冶金材料在真空技术领域也得到推广。摩擦材料耐摩擦性较强，促使物体运动减速，抑或是停止，在摩擦制动领域应用较多。

2.2对现代先进粉末冶金材料的介绍。首先，信息范畴内的粉末冶金材料。立足信息领域，主要是指粉末冶金软磁材料。具体讲，是指金属类和铁氧体材料。随着对磁性记录材料的研究，在很大程度上推动了粉末冶金软材料的需求。其次，能源领域内的粉末冶金材料。能源材料的研发推动能源发展，其中，主要涉及储能和新能源材料。全球经济的发展使得能源需求量增大，传统能源彰显不足，因此，新能源开发势在必行，尤其是燃料电池和太阳能的开发。再次，生物领域的粉末冶金技术。生物材料技术的发展对整个社会具有不可替代的作用。要将生物技术列入国家发展计划。在生物材料中，主要包含医用和冶金材料两大类，在维护身心健康的同时，加快金属行业的进步。第四，军事领域的粉末冶金材料。在航天领域，材料的强度和硬度是重要指标，稳定性要突出，具有极强的耐高温性。在核军事范畴，粉末冶金技术也具有发展前景，更好地推动整个社会工业技术的进步。另外，新型核反应堆的建设需要具有较高的防辐射标准，而粉末冶金技术的支持下，切实增强核反应堆的安全性与可靠性，有效降低核辐射强度。

3粉末冶金技术在新能源材料中的应用

3.1粉末冶金技术在风能材料中的应用。在我国的季风和信风气候带，具有长年累月的风能资源，而且取之不尽用之不竭。这种能源也毫无污染排放，是新能源中的重要领域。在风能发电材料中，有两样物品可以通过粉末冶金来制备。这就是风电机组中的制动片，和永磁钕铁硼材料。而这两样材料对于风力电机来说，关系到风力发电的可靠性和安全性，更影响到风力发电的最终效率。风能发电机的制动片要有较高的摩擦系数和较低的磨损率，还需要有良好的力学性能。现在制动片是使用用铜基粉末的粉末冶金技术来压制制动片，并进行强化。这样的制动片，首先导热性能好，而且对制动盘的摩擦力小，在极端温度条件下仍然可以使用。因此，粉末冶金技术让风能发电机更加稳定和长寿命使用。在永磁钕铁硼，价格更加低廉的稀土永磁材料越来越多的替代了传统的永磁材料。而烧结钕铁硼就是加入了稀土粉，利用粉末冶金工艺制备而成。

3.2粉末冶金技术在太阳能中的应用。太阳能与风能一样，都属于清洁的，永不枯竭的，而且具有规模化潜力与商业开发价值。近年来光电太阳能与热电太阳能都得到很好的产业化发展。光电太阳能产业中，太能能光电池的本质是一个半导体二极管，利用光伏效应，将太阳能转化成电能。而这种电池的光电转化率光伏太阳能产业发展的关键所在。但是长期以来，太阳能电池的光电转化率都不高，影响着航空航天事业的发展。现在，粉末冶金技术可以用来制作薄膜太阳能电池，从而有效的提高光电转化率。传统的晶体硅太阳能电池，需要用厚度为350-450um的优质硅，不仅光电转化率低，而浪费了大量的硅物料。这个厚度也影响了光电转化。为此，粉末冶金技术已经研发出了多晶硅薄膜。出了在光电太阳能电池上的应用，粉末冶金技术在太阳能热电技术上也有应用。太阳照射到地表后，能量分散，需要通过太阳能光热技术进行收集，收集后给水加热产生蒸汽，然后通过汽轮机、发电机来发电。其中收集太阳能光热是关键的技术环节。吸收板是太阳能热电产业的第一道手续。而吸收板的制作，就使用了粉末冶金技术的粉末成形技术。将具有光选择性吸收的粉体，作为色素与粘结剂混合制成涂料，然后喷涂在基板上。

3.3粉末冶金技术在其他新能源材料中的应用。除了风能和太阳能的应用之外，粉末冶金技术在核能开发、锂电池、以及储氢材料的研发和制作中也发挥着重要的作用。而锂电池的新型电解质研究、重量能量密度研发方面都与粉末冶金技术相关。比如，使用超微粉制备纳米晶体材料和纳米管，可以使锂电池的充电放电速度、使用寿命得到提高。正是粉末冶金技术，促进了第二代锂电池的发展，从而支撑了收集、移动电脑、电动自行车等电动产业的发展。而在核能上，面向等离子的材料中，粉末冶金技术主要应用于制备铍，真空热压和半成品加工都得到了广泛应用和自身的发展。

参考文献：

[1]杨林.粉末冶金技术在新能源材料中的应用[J].科技风,2015(21):126.

[2]周科朝.高性能铁基粉末冶金材料及制备技术的现状与发展趋势[G]//中国工程院.中国工程科技论坛第151场———粉末冶金科学与技术发展前沿论坛论文集.北京:高等教育出版社,2013.

[3]郭志猛,杨薇薇,曹慧钦.粉末冶金技术在新能源材料中的应用[J].粉末冶金工业,2013(3):10-20.