Estado de la investigación y dirección del desarrollo de la ciencia de los materiales minerales en China

1 Introducción a la ciencia e ingeniería de materiales

Conceptos básicos de 1.1

Materiales: utilizados por humanos para fabricar artículos, dispositivos, componentes, máquinas y materiales para otros productos.

Los materiales son sustancias, pero no todas las sustancias pueden denominarse materiales. Por ejemplo, los combustibles, las materias primas químicas, los productos químicos industriales, los alimentos y los medicamentos generalmente no se consideran materiales.

Los materiales son un símbolo del nivel de desarrollo científico y tecnológico y del nivel de modernización nacional.

La ciencia de los materiales, la ciencia de la energía y la ciencia de la información son los tres pilares de la ciencia y la tecnología modernas.

Los nuevos materiales, la información y la biotecnología son los principales símbolos de la nueva revolución tecnológica. La ciencia de los materiales es una ciencia que explora las leyes y aplicaciones inherentes de los materiales basándose en la cristalografía, la física del estado sólido, la termodinámica y la cinética, la metalurgia y la ingeniería química. La ingeniería o tecnología de materiales es la ciencia de aplicar leyes y teorías conocidas en términos de composición, estructura, desempeño, etc., en base a las propiedades requeridas en las aplicaciones de los materiales. a aplicaciones específicas en ingeniería.

La ciencia y tecnología de los materiales es la disciplina que estudia y aplica la relación entre la composición, organización, estructura y tecnología de preparación de los materiales y sus propiedades y usos.

1.2 Clasificación de materiales

(1) Según la composición, microestructura y propiedades de los materiales, se dividen en materiales inorgánicos no metálicos, polímeros orgánicos, metales y aleaciones, materiales metálicos. y materiales compuestos.

(2) Según la naturaleza y uso del material: ① Materiales estructurales. Las propiedades mecánicas como la resistencia y la dureza determinadas por sus características estructurales pueden satisfacer las necesidades de las estructuras de ingeniería y se utilizan principalmente como una clase de materiales en tecnología de ingeniería. Incluyendo materiales metálicos, materiales cerámicos, materiales poliméricos y materiales compuestos. ②Materiales funcionales. Nuevos materiales con funciones eléctricas, magnéticas, ópticas, acústicas, térmicas, mecánicas, químicas y biológicas especiales; son materiales básicos importantes en campos de alta tecnología como la tecnología de la información, la biotecnología, la tecnología energética y la construcción de defensa nacional; Están transformando algunas industrias tradicionales, como la agricultura, los productos químicos y los materiales de construcción que desempeñan un papel importante. En el campo global de nuevos materiales, los materiales funcionales representan alrededor del 85%. Los materiales funcionales especiales desempeñan un papel importante en la promoción y apoyo del desarrollo de alta tecnología. Son materiales clave en campos de alta tecnología como la biología, la energía, la protección del medio ambiente y la industria aeroespacial en el nuevo siglo. Se han convertido en el foco del desarrollo de nuevos materiales en varios países y en el foco de la competencia estratégica para el desarrollo de alta tecnología en varios países. Los materiales funcionales se dividen en materiales microelectrónicos, materiales optoelectrónicos, materiales de sensores, materiales de información, materiales biomédicos, materiales ambientales ecológicos, materiales energéticos y materiales inteligentes (inteligentes) según sus propiedades.

(3) Nanomateriales: se refiere al término general para agrupaciones atómicas, nanopartículas, nanopelículas, nanotubos de carbono y materiales nanosólidos. Clúster atómico: Contiene desde varios hasta cientos de átomos o partículas con un tamaño inferior a 1 nm. Es una agregación de átomos entre átomos y sólidos. Nanopartículas: el tamaño es mayor que el de los grupos atómicos y más pequeño que el de las partículas ordinarias. El tamaño general es de 1 ~ 100 nm. Nanopelícula: se refiere a una película que contiene nanopartículas y grupos atómicos, una película con un espesor nanométrico, un recubrimiento de deposición de partículas en fase de nanosegundos, un recubrimiento compuesto de nanopartículas o una película multicapa. Tiene una estructura y características casi tridimensionales y un rendimiento excepcional. Nanosólido: a nivel de nanoescala, los átomos se organizan en el núcleo de defectos como límites de grano, límites de fase o dislocaciones para obtener sólidos con nuevas estructuras atómicas o propiedades microestructurales. Materiales nanocristalinos (que tienen una alta densidad de núcleos defectuosos con más del 50% de los átomos ubicados en los núcleos defectuosos), materiales nanoestructurados (compuestos por muchas regiones centrales defectuosas separadas por regiones cristalinas elásticamente distorsionadas), nanocompuestos (compuestos O-O: diferentes tipos de compuestos de nanopartículas; compuesto O-2: nanopartículas dispersas en materiales de película bidimensionales; compuesto O-3: nanopartículas dispersas en sólidos tridimensionales). Las propiedades básicas de las nanopartículas: discontinuidad del nivel de energía electrónica (discretización del nivel de energía casi continua), efecto de tamaño cuántico, efecto de tamaño pequeño, efecto de superficie y efecto de túnel cuántico macroscópico. Debido a las propiedades especiales de las nanopartículas, los nanomateriales tienen una serie de propiedades especiales.

(4) Materiales porosos: tienen alta superficie específica, alta adsorción, intercambio iónico y otras propiedades. Es ampliamente utilizado en adsorción, separación, catálisis, nanotecnología, reconocimiento molecular, industria petroquímica, química fina y dispositivos electrónicos moleculares. Según el esquema de clasificación de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC), los materiales porosos se dividen en materiales microporosos (D < 2 nm), materiales mesoporosos (2 nm < D < 50 nm) y materiales macroporosos (D > 50 Nuevo Méjico).

(5) Cuatro elementos de la investigación de materiales: propiedades y rendimiento, composición, estructura y síntesis, y tecnología.

2 Introducción a la ciencia de los materiales minerales

2.1 Conceptos básicos

Materiales minerales: Los minerales naturales o rocas se utilizan como principales materias primas y se obtienen mediante procesamiento y Transformación de materiales con el fin de purificar metales y materias primas químicas, o minerales o rocas cuyas propiedades físicas y químicas puedan aplicarse directamente. Ciencia de materiales minerales: es una disciplina de vanguardia integral que estudia la composición, estructura, propiedades, tecnología de procesamiento y preparación de materiales minerales y sus interrelaciones, así como la tecnología de aplicación de ingeniería.

2.2 Contenido de la investigación de la ciencia de los materiales minerales

Investigación teórica básica: la relación entre las propiedades de los materiales minerales y sus componentes minerales, componentes amorfos, componentes químicos, oligoelementos y otros componentes materiales. materiales minerales La relación entre las propiedades de los materiales minerales y su estructura cristalina, química cristalina, polimorfismo, cristalinidad y orden, así como la estructura de la roca y la relación entre las propiedades de los materiales minerales y sus límites de grano, superficie y tamaño de partícula; la relación entre las propiedades de los materiales minerales y las materias primas utilizadas La relación entre los tipos, tipos de minerales y orígenes de las materias primas la relación entre las propiedades de los materiales minerales y sus condiciones de procesamiento, como la temperatura de procesamiento, la presión, la atmósfera y los mineralizadores; , adhesivos, emulsionantes y agentes de acoplamiento espere un minuto;

Investigación de aplicaciones y tecnología de producción: cuestiones técnicas y de ingeniería como rutas de procesos de producción, procesos, equipos y fórmulas óptimas de materiales minerales, así como campos de aplicación, condiciones aplicables y métodos de conservación de materiales minerales.

2.3 Clasificación de los materiales minerales

Según la composición, estructura y propiedades de los materiales minerales (sistema uniario, sistema binario…);

Según Materiales minerales Finalidad (cerámica, vidrio, materiales refractarios...);

Según el estado de los materiales minerales (monocristalinos, policristalinos, amorfos, compuestos, dispersos);

Según al procesamiento Características del proceso: materiales minerales naturales, materiales minerales profundamente procesados, materiales minerales compuestos y sintéticos;

Clasificación integral: materiales en suspensión fundidos (cristales de inyección derretidos, fibras de frita de vidrio, etc.), materiales sinterizados (refractarios materiales, Cerámica, etc.), materiales aislantes, materiales cementosos, otros materiales (piedras de construcción, materiales en polvo, etc.);

Esquema de clasificación recomendado (según propiedades y usos del material): Materiales minerales estructurales ( piedras, estructuras cerámicas, compuestos poliméricos reforzados con minerales, etc.) y materiales minerales funcionales (materiales minerales ambientales, materiales nanominerales, materiales minerales biomédicos, materiales minerales funcionales especiales, etc.).

2.4 El importancia de la investigación de materiales minerales

Los minerales no metálicos ocupan una posición muy importante en la economía nacional y se utilizan en casi todos los campos de la economía nacional. Con el continuo desarrollo de la ciencia y la tecnología, los campos de aplicación de los minerales no metálicos siguen expandiéndose. En los países económicamente desarrollados, el valor de producción total de los minerales no metálicos es mayor que el de los minerales metálicos. Por lo tanto, algunos estudiosos consideran que el valor de los minerales no metálicos es mayor que el valor de los minerales metálicos como una medida de si un país. se ha convertido en un país industrializado. Predicen que el siglo XXI entrará en la "Era Neolítica". El desarrollo y aplicación de minerales no metálicos radica no sólo en el dominio de los recursos minerales no metálicos, sino también en el dominio de tecnologías avanzadas para el desarrollo y aplicación de minerales no metálicos. China es rica en recursos minerales no metálicos, con reservas probadas de 87 tipos y más de 6.000 zonas productoras. Sin embargo, debido al atraso en el desarrollo y la tecnología de aplicación de los minerales no metálicos en mi país, la mayoría de los minerales no metálicos son productos procesados ​​​​en bruto, por lo que el valor total de producción es muy bajo.

Realizar y fortalecer la investigación científica sobre materiales minerales es de gran importancia para mejorar el nivel de utilización de los recursos minerales no metálicos en nuestro país, mejorar la calidad de vida de las personas y promover el desarrollo económico y social.

3 Estado de la investigación de la ciencia de los materiales minerales en China

3.1 Investigación sobre el procesamiento profundo de materias primas minerales no metálicas

La investigación se centra principalmente en la trituración ultrafina , clasificación fina, purificación, modificación y desarrollo en múltiples variedades. Gracias al avance de la tecnología de molienda y al desarrollo de equipos de molienda y clasificación ultrafinos, China ha podido llevar a cabo la molienda y clasificación de varios tamaños de partículas, y el nivel de molienda y clasificación de minerales individuales ha alcanzado el nivel avanzado internacional. La investigación sobre purificación también ha logrado grandes avances, reflejados principalmente en la aparición de nuevas tecnologías de purificación de minerales, la mejora de los procesos tradicionales de purificación de minerales no metálicos y el desarrollo significativo de la purificación de partículas finas y los equipos de procesamiento de alta pureza.

En resumen, se han logrado resultados gratificantes en la investigación sobre la teoría, los métodos, los equipos, la tecnología de procesamiento de minerales y la aplicación de agentes de procesamiento de minerales. En la actualidad, nuestro país cuenta con tecnologías básicamente maduras para el procesamiento de grafito de alta pureza, tierra de diatomeas, caolinita, bentonita y rutilo.

3.2 Estudiar el intercambio e intercalación de iones y moléculas en poros minerales o dominios intercapas

Se ha convertido en un punto caliente en la investigación de materiales minerales. Los objetos de investigación son principalmente minerales y rocas con estructuras porosas, como zeolitas, diversos minerales arcillosos con montmorillonita como componente principal, grafito y otros minerales con estructura estratificada. Los contenidos de la investigación incluyen: tecnología de intercambio iónico de poros o capas intermedias y su aplicación; tecnología de "pilar" e intercalación entre minerales arcillosos y su aplicación. El propósito es aprovechar la intercambiabilidad de sustancias en los poros o dominios intercapa de estos minerales y la expansión de los dominios intercapa, o transformar estas propiedades para que puedan usarse con nuevas y excelentes propiedades. Por ejemplo, se pueden modificar minerales arcillosos, zeolitas o grafito expandido para que tengan la capacidad de adsorber diferentes componentes nocivos, y se pueden preparar adsorbentes para diversos tratamientos ambientales. Las áreas de investigación y aplicación en este campo son muy amplias. Además de su aplicación en el tratamiento de aguas residuales, las rocas minerales con estructura de poros modificados y estructura en capas también se utilizan ampliamente como portadores de catalizadores, sinergistas de fertilizantes, agentes impermeabilizantes, agentes hinchantes, agentes antisedimentación, geles, adhesivos y plastificantes, agentes espesantes. agente de suspensión, agente decolorante, materiales conductores, materiales conductores de iones rápidos, tintes, desecantes, filtros, etc.

3.3 Tecnología de modificación de superficies minerales y su investigación de aplicaciones

Es decir, la superficie mineral se trata mediante métodos físicos y químicos para cambiar sus propiedades superficiales, como la estructura atómica de la superficie y los grupos funcionales. , propiedades de hidrofobicidad de la superficie, propiedades eléctricas, adsorción química y características de reacción, etc., mejorando o potenciando así el rendimiento de la aplicación de minerales.

El objetivo principal es hacer que los minerales y polímeros tengan buena compatibilidad cuando se añaden como cargas a diversos polímeros orgánicos, y también mejorar el efecto de dispersión de las cargas minerales en los polímeros. El contenido de la investigación incluye principalmente: la selección de modificadores de superficie, los efectos de diferentes modificadores de superficie en diferentes minerales, proceso de modificación de superficie, efectos de modificación de superficie, etc.

Los modificadores de superficie se dividen en orgánicos e inorgánicos: ① Modificadores de superficie orgánicos: agentes de acoplamiento (silano, titanato, circonio y complejos, etc.), ácidos grasos superiores y sus sales, oligómeros de poliolefina, ácidos orgánicos insaturados. y aminas orgánicas; ② Modificadores de superficie inorgánicos: óxido de titanio, óxido de sodio, óxido de hierro, óxido de circonio, óxido de aluminio, óxido de silicio y otros óxidos metálicos.

En la actualidad, el modificador de superficie más utilizado es el agente de acoplamiento, entre los cuales el agente de acoplamiento de silano y el agente de acoplamiento de titanato son los más utilizados. Los agentes de acoplamiento de silano son más eficaces en minerales con grupos hidroxilo activos en la superficie, seguidos de óxidos de boro, hierro y carbono, y son casi ineficaces en carbonatos y óxidos de metales alcalinos sin grupos hidroxilo en la superficie.

Los agentes de acoplamiento de titanato se utilizan ampliamente en minerales. Son adecuados para materiales con grupos hidroxilo activos en la superficie y carbonato cálcico, dióxido de titanio, feldespato, anfíboles y otros materiales grandes con superficies neutras o alcalinas. -los minerales metálicos tienen buenos efectos de acoplamiento.

3.4 Investigación sobre nuevos materiales de construcción utilizando minerales no metálicos como materia prima

Los minerales no metálicos como materiales de construcción son el campo de investigación más tradicional de los materiales minerales. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, el nivel de investigación en este campo también ha mejorado, continúan surgiendo nuevas tecnologías y sigue siendo un campo importante de investigación de materiales minerales.

El contenido de la investigación se centra principalmente en tres aspectos: investigación sobre la aplicación de nuevas tecnologías para materias primas minerales tradicionales, descubrimiento de nuevas materias primas minerales e investigación sobre la sustitución de materias primas minerales tradicionales y desarrollo de nuevos materiales de construcción. .

Su rango de aplicación es muy amplio, involucrando diversos recubrimientos, materiales refractarios, cemento, vidrio, cerámica, etc.

3.5 Investigación sobre la utilización integral de elementos útiles en minerales no metálicos

En términos generales, el desarrollo y utilización de minerales no metálicos no tiene como objetivo extraer y utilizar ciertos elementos, que Es el mayor problema con los minerales metálicos la diferencia.

Debido a la escasez de recursos y a la especial composición y estructura de algunos minerales y rocas no metálicos, la investigación sobre la utilización integral de ciertos elementos en minerales no metálicos ha atraído cada vez más atención.

Por ejemplo, debido a la grave escasez de recursos de potasio en nuestro país, se ha convertido en un factor importante que afecta el desarrollo de la agricultura en nuestro país. Muchas rocas minerales no metálicas son ricas en potasio. Por lo tanto, el desarrollo y utilización del potasio en rocas minerales no metálicas ha atraído la atención de los investigadores de materiales minerales. Las rocas minerales ricas en potasio, como la sal potásica, el esquisto que contiene potasio y la illita, se han activado una tras otra para preparar potasio mineral. fertilizantes.

3.6 Investigación sobre materiales minerales sintéticos

La investigación sobre materiales minerales sintéticos incluye dos aspectos: sintetizar un mineral natural a partir de otro mineral y utilizar reactivos químicos para sintetizar minerales;

Principales nuevos logros: uso de atapulgita y ácido fosfórico para reaccionar y producir sílice activa, uso de zeolita natural para producir silicato de calcio ultraligero, uso de pirofilita para sintetizar zeolita, diamante sintetizado artificialmente, saponita sintetizada artificialmente, sintetizado artificialmente Materiales de células solares tipo calcopirita, que utilizan cenizas estacionales y volantes como materia prima para sintetizar nitruro de silicio y sialón.

3.7 Investigación sobre materiales minerales ambientales

Los materiales minerales ambientales se refieren a las rocas minerales naturales como principales materias primas, que pueden ser compatibles y armoniosas con el medio ambiente durante el proceso de preparación y uso. o pueden utilizarse después de ser desechados Materiales que sean degradados por el medio ambiente o que tengan determinadas funciones de purificación y reparación del medio ambiente.

El uso de minerales naturales para extraer materiales minerales ambientales tiene condiciones únicas, porque: las materias primas de los materiales minerales son minerales naturales y tienen buena compatibilidad con el medio ambiente, la producción de materiales minerales tiene un bajo consumo de energía y un bajo costo; ; relaves mineros La utilización integral en sí pertenece al contenido de investigación de la ciencia de materiales ambientales, muchos materiales minerales tienen buenas funciones de restauración y purificación ambiental;

Por lo tanto, desarrollar y fortalecer vigorosamente la investigación sobre materiales minerales ambientales está en línea con las características de los materiales minerales. El establecimiento de una disciplina especializada en materiales minerales ambientales es el requisito de los tiempos y una importante dirección de desarrollo. de materiales minerales.

Según las características de los materiales minerales y sus aplicaciones en el campo de la protección ambiental, las principales direcciones de desarrollo de los materiales minerales ambientales son: ① Materiales minerales de ingeniería ambiental, es decir, restauración ambiental (como el aire y control de la contaminación del agua), purificación ambiental (como esterilización, desinfección, filtración, separación) y funciones de reemplazo ambiental (como reemplazar materiales con cargas ambientales pesadas (2) Materiales minerales ambientalmente compatibles: materiales minerales que tienen buena compatibilidad y coordinación con; el medio ambiente (como materiales de construcción ecológicos).

Los materiales minerales se han utilizado en la protección del medio ambiente durante mucho tiempo, pero han atraído mucha atención en los últimos años, con nuevas tecnologías, nuevos materiales y nuevos resultados de aplicaciones surgiendo uno tras otro.

Además del creciente nivel de aplicación de materiales minerales en el tratamiento tradicional de aguas residuales, adsorción atmosférica, filtración, decoloración, etc., también existen nuevas tecnologías y productos de aplicación en materiales de construcción ecológicos (como los de baja temperatura). cerámicas de combustión rápida, cerámicas con aislamiento térmico Materiales de construcción con funciones de aislamiento térmico, absorción y atenuación, etc.), esterilización, desinfectantes y aprovechamiento integral de relaves mineros.

3.8 Investigación sobre materiales nanominerales

Este es un nuevo campo de investigación de materiales minerales y está relacionado con muchos de los campos de investigación anteriores. Por ejemplo, la trituración ultrafina en el procesamiento profundo de minerales no metálicos se está desarrollando hasta el nivel nanométrico, y se han preparado algunos productos minerales no metálicos nanométricos que se modifican en capas de minerales de silicato y se aplican a nanopartículas para mejorar los productos de caucho y plástico mediante pilares; , se ha convertido en una nueva dirección. Se prestará cada vez más atención a la síntesis y llenado (autoensamblaje) de materiales minerales microporosos y mesoporosos, etc.

3.9 Investigación sobre materiales minerales biomédicos

Incluyendo materiales biomédicos y fármacos minerales.

Materiales biomédicos: Materiales utilizados junto con sistemas biológicos para diagnosticar, tratar o reemplazar tejidos y órganos en organismos o mejorar sus funciones. También llamados biomateriales.

Medicina mineral: Diversos materiales medicinales elaborados a partir de minerales naturales o uno de ellos.

3.10 Investigación sobre materiales funcionales minerales especiales

Si se descubre que los cristales fotónicos tienen una estructura opal, se pueden utilizar cuadrados ordenados para preparar cristales ópticos no lineales en el tiempo o como plantillas para preparar Se preparan cristales fotónicos y electrodos compuestos modificados con alta estabilidad, reproducibilidad y propiedades catalíticas utilizando montmorillonita soluble, y materiales de fricción utilizando sepiolita fibrosa como materiales de refuerzo.

3.11 Otras investigaciones aplicadas sobre materiales minerales

La investigación sobre materiales minerales también incluye el procesamiento y mejora de piedras preciosas, la investigación teórica básica sobre materiales minerales, y muchos otros aspectos, que son difíciles para resumir simplemente. La mejora del procesamiento de gemas se ha convertido en un campo especial y no nos centraremos en él.

4 Direcciones de desarrollo importantes de los materiales minerales

4.1 El papel de importantes minerales no metálicos en diferentes campos físicos y entornos químicos

Los minerales metálicos utilizan principalmente un elemento , los minerales no metálicos utilizan principalmente sus propiedades físicas y químicas y características de proceso. Las características del proceso dependen principalmente de la composición química, estructura y estructura de los minerales no metálicos, así como de sus propiedades ópticas, eléctricas, térmicas, magnéticas, acústicas y otras, así como de características físicas y químicas como disolución, adsorción, catálisis. y difusión.

Por tanto, el estudio de la composición, estructura y diversas propiedades físicas y químicas de los minerales no metálicos es la base para el desarrollo y aplicación de los minerales no metálicos. Llevar a cabo investigaciones básicas sobre los efectos de campo y las aplicaciones de los minerales no metálicos, obtener parámetros completos de propiedades físicas y químicas de importantes minerales no metálicos, descubrir la relación entre estos parámetros y la composición mineral, estructura y ambiente externo, establecer un Base de datos de minerales metálicos, que es beneficiosa para el diseño y la investigación de materiales minerales. Es de gran importancia mejorar la tecnología de procesamiento de minerales existente, mejorar la tecnología de preparación de materiales existente utilizando estos minerales como materia prima, abrir nuevas vías de aplicación y campos para estos minerales no metálicos y llevar a cabo investigaciones sobre el diseño de materiales minerales.

Contenido de la investigación: pruebe varios parámetros de minerales no metálicos (es decir, las propiedades físicas y químicas de los minerales no metálicos) bajo la acción de campos eléctricos, campos magnéticos, ondas de luz, ondas de sonido o en varios ambientes químicos; discusión Se comprende la relación entre estos parámetros y la composición mineral, estructura y condiciones externas.

El objetivo es obtener parámetros físicos y químicos completos de importantes minerales no metálicos para sentar las bases para su aplicación eficaz o abrir nuevos campos de aplicación.

4.2 Investigación sobre la superficie e interfaz de minerales no metálicos

La superficie mineral se refiere a la interfaz entre el mineral y el vacío o gas. La superficie del cuerpo tiene muchas propiedades físicas y químicas activas que son diferentes de las del cuerpo.

La interfaz de materiales minerales se refiere a la superficie de contacto entre fases en materiales minerales. Las interfaces juegan un papel extremadamente importante e incluso controlan las propiedades de los materiales minerales multifásicos. Las superficies y las interfaces son diferentes y están relacionadas. La superficie de las materias primas minerales es la base de la interfaz del material mineral y tiene una influencia importante en la interfaz del material mineral. Por tanto, el estudio de las superficies e interfaces minerales no puede separarse por completo. Los problemas de superficie y de interfaz de los materiales minerales no han atraído suficiente atención. Con el desarrollo y la investigación en profundidad de la ciencia de los materiales minerales, el estudio de superficies, interfaces y su ingeniería se convertirá en la vanguardia de la investigación científica de los materiales minerales. Por ejemplo, el procesamiento ultrafino y ultrapuro de minerales y el desarrollo de materiales nanominerales son inseparables de las superficies, las interfaces y su ingeniería. El contenido de la investigación utiliza tecnologías avanzadas de análisis y pruebas, como microscopía electrónica de alta resolución, microscopía electrónica de contraste de difracción, microscopía electrónica de efecto túnel, espectroscopia de energía de rayos X, espectroscopia de pérdida de energía de electrones y difracción de dispersión continua de energía de rayos X con radiación de sincrotrón. , para estudiar la composición laminar y sus cambios de composición, tipos y distribución de dislocaciones, tensiones residuales, etc. Revelar la composición de minerales y materiales minerales, detalles estructurales de superficies e interfaces, y su relación con las propiedades de los materiales en varias microescalas, se centra en el estudio de las características de la estructura de los poros, las características de la estructura entre capas, los poros y los dominios entre capas de esqueletos y minerales en capas. Diversos químicos; y se estudiaron las características físicas; las propiedades superficiales de polvos minerales de diferentes formas y tamaños de partículas y su relación con la tecnología de procesamiento. Se centran en las tecnologías ultrapuras y ultrafinas de los minerales y sus efectos en las propiedades superficiales y de interfaz de los polvos minerales. Con base en los resultados de la investigación de superficies e interfaces minerales y los métodos existentes de ingeniería de superficies e interfaces, se han investigado y desarrollado una serie de nuevas tecnologías para el procesamiento profundo de importantes minerales no metálicos, principalmente minerales en capas, y una serie de nuevos materiales minerales. Se han desarrollado excelentes propiedades.

4.3 Investigación sobre el diseño de nuevos materiales minerales

El diseño de materiales es una rama de la ciencia de los materiales que se ha formado y desarrollado rápidamente en los últimos años. Es el producto de la combinación de la teoría de la ciencia de los materiales y la tecnología informática moderna, y es un requisito del desarrollo social y económico para la investigación científica de los materiales. Debido a que el método tradicional de "prueba y error" ya no puede preparar nuevos materiales que cumplan con los requisitos de la época, el "diseño racional" sólo puede llevarse a cabo bajo la guía de la teoría, es decir, basándose en los requisitos específicos del material. la fórmula del material, el proceso de preparación, el rendimiento del material y el comportamiento del mecanismo de predicción.

El diseño de materiales minerales no se ha propuesto claramente, pero se han reportado algunos trabajos relacionados. Se puede esperar que con el desarrollo del diseño de materiales minerales, el nivel de investigación de materiales minerales se eleve a un nuevo nivel y seguirán apareciendo nuevos materiales minerales. Se debe prestar atención a atraer expertos y académicos en química de materiales, física de materiales, informática, etc., para que participen en este trabajo.

4.4 Investigación científica sobre materiales minerales ambientales

En los últimos años, aunque los materiales minerales ambientales se han desarrollado rápidamente y han logrado resultados fructíferos, como rama de disciplinas, la ciencia de los materiales minerales ambientales aún no lo ha hecho. Conceptos como materiales minerales, materiales minerales modificados ambientalmente, materiales minerales ambientalmente compatibles, materiales minerales ambientalmente degradables, evaluación de la carga ambiental y evaluación del ciclo de vida (ACV) aún no han sido ampliamente aceptados.

En el futuro, debemos fortalecer aún más la investigación sobre materiales minerales ambientales, mejorar el nivel de investigación y aplicación de los materiales minerales ambientales, ampliar los campos de aplicación de los materiales minerales ambientales y desarrollar teorías relevantes sobre los materiales minerales ambientales. (diseño ecológico, procesamiento ecológico y evaluación ecológica), ampliando el impacto de los materiales minerales ambientales en la academia y la industria.

Por lo tanto, el desarrollo de la ciencia de los materiales minerales ambientales todavía tiene un largo camino por recorrer.

4.5 Investigación sobre la teoría y la tecnología de la aplicación eficiente de los recursos minerales agrícolas

China es un país con una gran población y un gran país agrícola, que enfrenta una enorme presión para alimentar a una gran población. con una pequeña cantidad de terreno. La única forma de resolver este problema es confiar en la agricultura científica para aumentar los rendimientos y mantener el equilibrio ecológico. Los minerales naturales no metálicos pueden desempeñar un papel importante en estos aspectos. La aplicación de minerales no metálicos en la agricultura incluye principalmente: producción de fertilizantes químicos, incluidos fertilizantes de nitrógeno, fósforo y potasio; fertilizantes con elementos de tierras raras, fertilizantes orgánicos, etc. ; como materia prima para piensos o aditivos; utilizados como minerales farmacéuticos y minerales portadores para producir pesticidas o utilizados directamente como pesticidas;

Se han llevado a cabo las aplicaciones mencionadas anteriormente, pero el nivel de tecnología de aplicación es bajo y el alcance es limitado, lo que está lejos de satisfacer las necesidades del desarrollo agrícola y lejos de aprovechar plenamente el potencial de aplicación de no -minerales metálicos en esta zona. Por ejemplo, nuestro país es un país con escasez de recursos de potasa. El desarrollo y la investigación de potasio insoluble en rocas minerales que contienen potasio pueden resolver el problema de la escasez de recursos de potasa en nuestro país. Sin embargo, todavía no hay grandes avances en esta investigación. El principal problema es que aún no se ha encontrado una tecnología de proceso con alta eficiencia, bajo costo y baja carga ambiental.

Los contenidos de la investigación incluyen: nuevas tecnologías para la activación, extracción y utilización integral de potasio en minerales y rocas que contienen potasio; investigación sobre la utilización integral de oligoelementos, elementos de tierras raras y otros elementos útiles en minerales no metálicos; : rocas minerales no metálicas Investigación aplicada en la mejora de suelos y aguas y mejora del entorno ecológico.

4.6 Investigación sobre materiales nanominerales

Debido a la composición, estructura, propiedades y métodos de preparación únicos de los nanomateriales, la investigación en este campo seguirá siendo la frontera de la ciencia de los materiales. En comparación con otros nanomateriales, es necesario mejorar la profundidad y amplitud de la investigación sobre materiales nanominerales. Por lo tanto, además de los * * * problemas que enfrentan otros nanomateriales, los materiales nanominerales también deberían fortalecer las siguientes investigaciones: nuevos procesos para la preparación de materiales nanominerales, el desarrollo de nuevos materiales nanominerales y la investigación teórica sobre Materiales nanominerales.

Referencia

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