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氧化鋅專欄

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氧化鋅應用過程中的注意事項

來源:m.rfcpa.cn日期:2020-04-18

      在工業生產中,氧化鋅是一種常用的化學添加劑,應用于塑料、硅酸鹽制品、合成橡膠、潤滑油、油漆涂料、藥膏、粘合劑、食品、電池、阻燃劑等產品的制作中。

     氧化鋅的能帶隙和激子束縛能較大,透明度高,有優異的常溫發光性能,在半導體領域的液晶顯示器、薄膜晶體管、發光二極管等產品中均有應用。此外,微顆粒的氧化鋅作為一種納米材料也開始在相關領域發揮作用。

      氧化鋅晶體有三種結構:六邊纖鋅礦結構、立方閃鋅礦結構,以及比較罕見的氯化鈉式八面體結構。

      纖鋅礦結構在三者中穩定性最高,因而最常見。立方閃鋅礦結構可由逐漸在表面生成氧化鋅的方式獲得。在兩種晶體中,每個鋅或氧原子都與相鄰原子組成以其為中心的正四面體結構。 

     八面體結構則只曾在100億帕斯卡的高壓條件下被觀察到。 纖鋅礦結構、閃鋅礦結構有中心對稱性,但都沒有軸對稱性。晶體的對稱性質使得纖鋅礦結構具有壓電效應和焦熱點效應,閃鋅礦結構具有壓電效應。 

     纖鋅礦結構的點群為6mm(國際符號表示),空間群是P63mc。晶格常量中,a = 3.25 埃,c = 5.2 埃;c/a比率約為1.60,接近1.633的理想六邊形比例。在半導體材料中,鋅、氧多以離子鍵結合,是其壓電性高的原因之一。

     氧化鋅的硬度約為4.5,是一種相對較軟的材料。氧化鋅的彈性常數比氮化鎵等III-V族族半導體材料要小。氧化鋅的熱穩定性和熱傳導性較好,而且沸點高,熱膨脹系數低,在陶瓷材料領域有用武之地。 在各種具有四面體結構的半導體材料中,氧化鋅有著最高的壓電張量。該特性使得氧化鋅成為機械電耦合重要的材料之一。 

    在室溫下,氧化鋅的能帶隙約為3.3 eV,因此,純凈的氧化鋅是無色透明的。高能帶隙為氧化鋅帶來擊穿電壓高、維持電場能力強、電子噪聲小、可承受功率高等優點。氧化鋅混入一定比例的氧化鎂或氧化鎘,會使能帶隙在3-4 eV之間變化。 即使沒有摻入任何其它物質,氧化鋅具有N型半導體的特征。N型半導體特征曾被認為與化合物原子的非整比性有關,而對純凈氧化鋅的研究則成為一個反例。使用鋁、鎵、銦等第III主族元素或氯、碘等鹵素可以調節其N型半導體性能。而要將氧化鋅制成P型半導體則存在一定的難度。可用的添加劑包括鋰、鈉、鉀等堿金屬元素,氮、磷、砷等第V主族元素,銅、銀等金屬,但都需要在特殊條件下才具有效用。

注意事項 

一、健康危害 侵入途徑:吸入、食入。 健康危害:吸入氧化鋅煙塵引起鋅鑄造熱。其癥狀有口內金屬味、口渴、咽干、食欲不振、胸部發緊、干咳、頭痛、頭暈、四肢酸痛、高熱惡寒。大量氧化鋅粉塵可阻塞皮脂腺管和引起皮膚丘疹、濕疹。 

二、毒理學資料及環境行為 急性毒性:LD507950mg/kg(小鼠經口) 危險特性:與鎂、亞麻子油發生劇烈反應。與氯化橡膠的混合物加熱至215℃以上可能發生爆炸。受高熱分解,放出有毒的煙氣。 燃燒(分解)產物:自然分解產物未知。 

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