BinNova： 具有獨(dú)特材料性能的超細(xì)金屬纖維

BinNova金屬纖維科技公司是德國特種過濾材料生產(chǎn)商BinNova公司的子公司，已獲得德國馬克斯-普朗克研究所(MPI)的技術(shù)許可，生產(chǎn)非常細(xì)且強(qiáng)度極高的金屬纖維。得益于MPI成功研發(fā)的理念和設(shè)施，該公司計(jì)劃開發(fā)生產(chǎn)設(shè)備，并將很快開始銷售這種金屬纖維及其非織造布。

由金屬制成的超細(xì)纖維和非織造織布可應(yīng)用于各種產(chǎn)品，如電子材料、過濾材料、電池材料和催化材料。然而，這些應(yīng)用對金屬纖維的材料性能提出了很高的要求。例如，對于金屬纖維而言，合金的多樣性、彈性和耐腐蝕性必不可少。以前，生產(chǎn)直徑小于10 μm的微金屬纖維只能借助于拉伸法或模塑方法。然而，這些方法不適合于制備具有特定性能的材料，此外，這些方法非常復(fù)雜且成本很高。MPI的Spatz教授所屬團(tuán)隊(duì)開發(fā)出的一種新工藝，可用于生產(chǎn)各種合金的超細(xì)金屬纖維，這些合金具有極其多樣的特性，并可以集成到三維網(wǎng)絡(luò)中。該工藝現(xiàn)已獲得BinNova金屬纖維科技公司的許可，具有成本效益，并且可規(guī)模化生產(chǎn)微金屬纖維，具有之前其他材料無法達(dá)到的特殊性能。采用新的微金屬纖維技術(shù)生產(chǎn)的直徑小于10 μm的超細(xì)金屬纖維如圖1所示。

BinNova金屬纖維科技公司將繼續(xù)開發(fā)這種創(chuàng)新技術(shù)，以使其可成熟應(yīng)用于市場。該技術(shù)以金屬紡絲工藝為基礎(chǔ)，即在金屬紡絲過程中，通過噴嘴將金屬熔體噴射到冷卻的旋轉(zhuǎn)銅輪上，之后金屬熔體在很短的時間內(nèi)固化。通過限制單位時間的金屬熔體的熔煉體積，液體金屬膜中出現(xiàn)旋節(jié)分解，接著通過施加在轉(zhuǎn)輪上的離心力調(diào)控其結(jié)構(gòu)使其發(fā)生固化，最后制備出可批量生產(chǎn)的金屬纖維。該工藝的特別之處在于，快速冷卻過程對金屬原子的排序產(chǎn)生了干預(yù)。在固態(tài)下，金屬通常是結(jié)晶的，它們的原子以規(guī)則的間隔排列，就如同在網(wǎng)格中排列一樣。在冶煉過程中，原子不再以這種模式排列，而是出現(xiàn)不規(guī)則的空間分布。如果快速冷卻，特殊合金的原子來不及恢復(fù)其晶體結(jié)構(gòu)(與正常冷卻相反)，因此在“無序”條件下便發(fā)生了固化。正是這些無定形結(jié)構(gòu)使金屬纖維具有不尋常的性能，例如：腐蝕通常發(fā)生于結(jié)晶區(qū)與晶體區(qū)之間的界面，然而，由于晶界已不復(fù)存在，該種金屬纖維不會發(fā)生腐蝕。此外，在強(qiáng)烈沖擊下，原子的剛性排列賦予金屬纖維特殊的彈性。

借助于這種新工藝，有可能首次生產(chǎn)出直徑為1～10 μm的非晶態(tài)金屬纖維。

BinNova金屬纖維科技公司成立于2015年，將采用這種新方法生產(chǎn)超細(xì)金屬纖維和非織造布，原料包括各種金屬(如鋁、銅、金、鋅和鋼等)和合金。產(chǎn)品將以BinNova金屬纖維科技(MFT)公司的名稱命名并進(jìn)行銷售。與市場上已有的產(chǎn)品相比，這種方法生產(chǎn)的纖維直徑更小，此外，特殊原材料的選擇和高效的生產(chǎn)工藝可提高該纖維的性能和成本效益。過濾領(lǐng)域是BinNova金屬纖維科技公司最重要的市場之一，這種金屬纖維產(chǎn)品及其特性可根據(jù)客戶的需求量身定制。

圖1 采用新的微金屬纖維技術(shù)生產(chǎn)的直徑小于10 μm的超細(xì)金屬纖維(?BinNova金屬纖維科技公司)