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仿祖母綠寶石的呈色原理與生長

陳慶漢　黃晉蓉

第一作者簡介：陳慶漢，中寶協人工寶石專業委員會第一、二屆委員，第三屆高級顧問，西南技術物理研究所研究員。

一、引言

祖母綠，俗稱綠寶石，是綠柱石類寶石家族中最珍貴的一員，也是國際上最珍貴寶石的一種。自古以來，祖母綠和鉆石、紅寶石、藍寶石、金綠寶石就一起被譽為世界五大名貴寶石。由于自然界中產出稀少，優質祖母綠的價格可與優質鉆石相比，價格昂貴。祖母綠美麗而獨特的綠色，極為誘人，令人陶醉，是任何其他綠色寶石所無法比擬的，所以有“綠色寶石之王”的美稱。

正因為如此，人們千方百計地進行人造祖母綠生長技術的研究。到現在為止，出現了合成祖母綠和仿造祖母綠兩大系列。這二者的區分在于：

合成祖母綠——用人工方法生長出與天然祖母綠具有相同化學成分、相同物理和化學性質、相同晶體結構，甚至含有相似包裹體形態的人工合成祖母綠。主要生長方法有助溶劑法和水熱法。

仿祖母綠——用人工方法生長出與天然祖母綠的化學成分、晶體結構不同，但在顏色和其他外觀特征上非常接近人工合成祖母綠，乃至非常接近天然祖母綠。主要生長方法是提拉法。

在國際珠寶市場上銷售著各種各樣的天然寶石的仿制品，其中包括天然祖母綠寶石的仿制品。但是天然寶石，特別是天然祖母綠寶石的顏色是很難模擬或仿制的。

要想把晶體結構及化學成分與祖母綠完全不一樣的晶體變成外觀特征與天然祖母綠非常相像，首先要了解天然祖母綠呈現翠綠色的成因，然后設法滿足呈現翠綠色的條件，才能出現翠綠色的效果。

本文目的是評價綠色YAG人造寶石對天然祖母綠寶石的模擬效果及其生長方法。

二、祖母綠寶石的呈色機理

祖母綠是綠柱石礦物大家族中的一員，屬六方晶系，外形通常呈現長的六方柱。純凈的、不含雜質的綠柱石是無色的，當含有雜質元素時就可能致色。例如，已知綠柱石含銫時呈粉紅色，稱為銫柱石；含鐵時呈藍色，稱為海藍寶石；含鉻時呈綠色，稱為祖母綠。所以，祖母綠的翠綠色主要是由于綠柱石含鉻離子致色的結果。

祖母綠的主要化學成分是Be3Al2Si6O18，同時還含有鉻、釩、鐵、鎳等微量元素。祖母綠的綠色主要是所含過渡金屬鉻離子（Cr3+）的晶體場分裂效應所引起的，其他過渡金屬微量元素的存在則會影響其綠色色調，可使其從黃綠到藍綠變化。其中，深綠色的祖母綠氧化鉻含量可達0.5%～0.6%，淺綠色的祖母綠氧化鉻含量0.15%～0.2%。

祖母綠的晶體學特征是：六方晶系，外形呈六方柱狀。透明－半透明；玻璃光澤；摩氏硬度7.5～8；韌性度低，僅5.5，性脆；密度2.67～2.78g/cm3（密度大小與晶體中鉻等元素含量有關，顏色越深密度越大，深綠色祖母綠密度可達2.78 g/cm3）。祖母綠為一軸負晶，折射率在1.564～1.602之間；紫外熒光：一般無熒光，少數呈紅色；查爾斯濾色鏡下，絕大多數祖母綠呈粉紅到紅色，少數含鐵祖母綠為綠色，哥倫比亞祖母綠呈暗紅色；祖母綠的顏色主要決定于鉻元素含量。然而透明度卻取決于氧化鐵含量，含氧化鐵越少越透明，鐵含量超過0.6%時，綠色就會變暗。

綠柱石的化學分子式是 Be3Al2Si6O18，其結構主要由環狀的（Si6O18）組成，一個Si4＋與四個O2－構成一個硅－氧四面體，兩個硅－氧四面體共頂角，如圖1所示。環狀的（Si6O18）層狀堆積并形成孔道，這些堆積通過鋁和鈹原子保持在一起，如圖2所示。

圖1 綠柱石中環狀硅氧四面體骨架

（據 Article.asp?Article ID=102（2006-05-21）

圖2 綠柱石中環狀硅氧四面體層狀堆積形成孔道

（據 ID=78（2005-08-31）

綠柱石晶體中離子排列結構如圖3所示，其中Si4＋（紅灰色較大圓球）與O2－（紅球）形成硅－氧四體面，呈圖1所示環狀排列，并層狀堆積形成孔道（如圖2），Al3＋（暗灰色圓球）和Be2＋（綠球）將硅－氧四面體的O2－（紅色小球）聯結起來，其中Al3＋與O2－形成鋁－氧八面體。

圖3 不同視角的綠柱石晶體中離子結構示意圖

（據＋456（2005-09-20）

在祖母綠，即含Cr3＋的綠柱石中，Cr3＋在綠柱石晶體中替換Al3＋離子，處于氧八面體格位中心位置。由于氧八面體晶體場的作用，自由Cr3＋離子的簡并d軌道能級分裂為4A2（基態），4T1,4T2,2E，……由此形成能級圖和相應的吸收光譜，熒光光譜如圖4所示。

圖4 處于畸變的八面體配位場中的Cr3＋離子譜項圖（a），在祖母綠寶石中的能級與躍遷（b），祖母綠寶石的吸收光譜與熒光（c）

（據拿騷，1991）

當光線射到晶體上時，晶體吸收光能使處于基態的電子激發到高能級，此時電子處于不穩定狀態，由于電子有回跳到低能級的穩定態及基態的本能，所以電子放出能量（熱能或光能）回跳，若吸收的能量恰好是可見光中紅橙黃綠青藍紫色中某一相當的能量時，就能見到相應的互補顏色。從圖5中可見，含Cr3＋綠柱石即祖母綠晶體會吸收紅光和紫光，透過500nm處帶寬較窄的綠光，因此，祖母綠呈現純正鮮艷的翠綠色。而以光形式發射的能量則是暗紅色的熒光。

圖5 美國寶石學院編號為4164＃的天然祖母綠寶石（7.151克拉）的吸收光譜

（據陳慶漢等，1999）

祖母綠吸收光譜的特征是：

1）只存在寬吸收帶，不存在窄吸收線。

2）峰值在430nm和600nm的兩個寬吸收帶強度比較接近。

所以，我們可以說，鉻－氧八面體基團是祖母綠寶石的呈色基團，其基本特征見圖6。

圖6 祖母綠寶石晶體中的“綠色”呈色基團

（鉻－氧距離約1.94?

1?＝10-10m。

）

（據（2005-09-20））

三、仿寶石的基本原理

決定寶石外觀效果的4種主要物性指標是：顏色、折射率、色散和硬度，但對于不同品種的寶石，其重要性程度的順序會稍有不同。

具體對祖母綠寶石這類深色寶石來說，因為顏色是祖母綠的最重要外觀特征，而折射率和色散對深色寶石外觀效果的影響通常會因寶石顏色深而相對減弱，所以對于祖母綠寶石而言，這4項物性指標的相對重要性順序應為：顏色、硬度、折射率和色散。

因此，要想使仿祖母綠寶石具有較好的仿真效果，主要需要考慮的是該寶石的顏色和硬度要與祖母綠接近。人們曾利用摻雜玻璃仿祖母綠寶石的顏色，但因玻璃硬度太低，摩氏硬度為5.5～6.0，而大氣灰塵中的砂粒硬度已達6.5～7.0，所以很容易被空氣中塵埃磨損而失去表面光澤，因而不被人們所接受。

仿制寶石的顏色，有兩種技術途徑可以采取。

1.“同色異譜”調色方案

我們知道，不同互補色的混合都可以得到白色，如圖7所示。同樣，如圖8所示，對于其他顏色（如“橙色”），也可以存在通過某種合適比例的“其他顏色”混合來得到的方案，即所謂“同色異譜”現象。據此，可以：①直接摻入具有所需橙色透過光譜的摻雜離子來得到橙色寶石晶體（圖8a）；②選擇兩種摻雜劑，分別具有如圖8b所示的紅色透過光譜和藍綠色透過光譜，可以得到所需的橙色寶石；③選擇三種摻雜劑，分別具有圖8c所示的紅色、綠色和黃色透過光譜，也可以得到所需的橙色寶石。這種調色方案即為“同色異譜”方案，俗稱“炒菜”式。具體來說，對于選定的顏色，在CIE（x,y）色度圖上，通過該種顏色的代表點作一直線，相交于兩種基本顏色上，然后不斷通過實驗調整兩種顏色的比例，最后得到所需要的顏色。

圖7 CIE（x,y）色度圖

（據 html）

圖8 橙色的幾種“同色異譜”調色方案

（據拿騷，1991）

需要指出的是，采用這種方法調制得到的人造寶石顏色，通常只在實驗規定的光照條件下與所模仿的天然寶石才有相同的顏色，當光照條件改變時，二者的顏色會出現某些差異。這是由于二者的吸收或透過光譜并不真正相同所引起的。

2.光譜擬合調色方案

決定寶石顏色的主要是寶石晶體的吸收和熒光光譜。如果能夠使仿寶石的吸收和熒光光譜與所仿的天然寶石光譜完全一致，那么很自然，這種仿寶石將會具有與天然寶石非常相似，甚至完全相同的顏色特征。所以，從光譜擬合出發，直接擬合所需研制天然寶石的（吸收和熒光）光譜，從而得到所需的寶石顏色，這是最理想的方法。這種方法的優點還在于，在不同的光照條件下（包括熒光下和濾色鏡下），仿寶石與所仿天然寶石都將會具有相同或相近的顏色。但這樣研制仿寶石的難度也會大得多。

四、仿祖母綠寶石材料的篩選

1.仿祖母綠基質晶體的選擇

我們從天然祖母綠呈色機理出發，對具有仿祖母綠可能性的基質晶體進行了系統的篩選。首先考慮可能具有與祖母綠相似“綠色”“呈色基團”的基質晶體：具有可含Cr離子的氧八面體配位體，且晶體場強度也與祖母綠寶石相近（中等大小）。這些晶體是與祖母綠寶石在呈色機理上屬于最接近的一類，如表1所列。進一步再考慮到寶石材料硬度、生產成本、生長工藝成熟性等其他因素。我們最終從中篩選出最佳仿祖母綠寶石的基質晶體材料YAG。

表1 Cr3＋離子處于中等晶體場強度的氧八面體配位場中的基質晶體及有關參數比較

2.YAG的晶體結構和Cr3＋:YAG晶體

YAG，即釔鋁榴石（Yttrium Aluminium Gar-net）晶體，分子式Y3Al5O12，屬于立方晶系，空間群Ia3d。如果按離子占據晶體中格位的不同，我們可以把釔鋁榴石晶體結構看作是氧四面體、氧八面體和氧十二面體配位體的鏈接網（圖9）。其中，Y3＋離子占據十二面體中心位置〔C〕上，Al3＋占據八面體中心位置〔A〕和四面體中心位置〔D〕。

在YAG晶體結構中存在的鋁－氧八面體，與綠柱石晶體中的鋁－氧八面體結構十分相似（Al-O距離約1.92A）。當鉻離子摻入YAG晶體中時，它可以三價（Cr3+）價態進入氧八面體格位中替代陽離子Al3＋，而形成Cr-O八面體呈色基團。另外它還有多種其他晶格格位（四面體格位、十二面體格位）可供其他著色離子進入，從而便于進一步調節顏色。具體離子占位和價態情況與摻雜濃度和生長條件有關，情況比較復雜，可以通過實驗進一步試驗。

比較Cr:YAG和Cr:Be3Al2Si6O18（即祖母綠），可見二者在呈色離子及其所處晶體場環境方面具有很好的相似性。這種相似性就是YAG晶體可以作為仿祖母綠寶石基質的物理基礎。我們首先生長了Cr:YAG寶石晶體，以初步了解Cr:YAG晶體和祖母綠作為寶石的異同之處。實驗發現Cr:YAG寶石晶體在透射光中呈現為鮮艷的亮綠色，但這種人造寶石的綠色中，尚帶有明顯的黃色調，且寶石表面呈現鮮紅色熒光，因此，它與天然祖母綠寶石的翠綠色仍有明顯的不同，還需要進一步改進。

表2 Cr3＋在YAG與祖母綠寶石中的晶場和光譜特性比較

圖9 釔鋁榴石的晶體結構示意圖

（據陸學善，1972）

3.“祖母綠色”摻雜離子組合的選擇

最終選定的基質晶體YAG是采用熔體提拉法生長的最常用的激光基質晶體材料，其熔點約為1970℃，摩氏硬度為8.5，密度為4.55 g/cm3，折射率1.83，色散為0.028，無雙折射。把Cr3＋離子加入YAG中時，Cr3＋離子在 YAG晶體結構中所處的晶體場對稱性及強度與祖母綠中的情況相當接近，摩氏硬度也相近。但Cr:YAG晶體的顏色與祖母綠色還有一定差距。

首先，我們比較 Cr:YAG和Cr:Be3Al2Si6O18即祖母綠的吸收光譜，如表3和圖10所示。我們發現二者在光譜的主要特征方面具有相似性（比較圖5和圖10）：

1）吸收譜類型：為寬吸收帶狀光譜；

2）主吸收帶個數：兩個；

3）主吸收帶峰值位置：基本相同；

4）熒光譜線：一條，且位置相近（700nm與730nm，均為紅光）。

表3 Cr:YAG寶石與祖母綠光譜的比較

但二者光譜也存在明顯不同之處：

1）在祖母綠的吸收光譜中，600nm吸收帶峰值強度與430nm吸收帶峰值強度基本相同，比例接近1，（視祖母綠產地不同，略有變化）；而且可以看到一種趨勢：600nm吸收帶峰值稍強的祖母綠偏向藍色調多些。在Cr:YAG晶體的吸收光譜中，600nm吸收帶峰值強度明顯低于430nm吸收帶，因而Cr:YAG晶體偏于黃綠色。

圖10 Cr:YAG晶體（Cr2O3質量分數為0.3%）的吸收光譜

2）紅色熒光在Cr:YAG晶體中比較強，使晶體在反射光中呈現出明顯的紅色，在查爾斯濾色鏡下紅光也較強，因而明顯區別于天然祖母綠在查爾斯濾色鏡下的暗紅色。這個熒光是Cr離子的R線熒光發射，因此與天然祖母綠相比，Cr:YAG晶體的R線熒光發射太強。

根據以上分析，為得到祖母綠顏色，我們必須改變Cr:YAG晶體光譜中吸收帶的相對強度和熒光強度。但首先應保證改進實驗在不改變Cr:YAG晶體帶狀光譜基本特征的前提下進行。

1）寶石中的主要著色離子大致可以分成兩大類：過渡族金屬離子著色劑和稀士離子著色劑。前者在寶石晶體中的吸收光譜以寬的帶狀光譜為主，后者吸收光譜呈現為線狀光譜。前者與我們在祖母綠寶石中已知的著色離子均為過渡族金屬離子是一致的，因此我們首先確定只采用以Cr3＋離子為主的過渡族金屬離子多種摻雜劑組合，通過調整其相對摻雜量改變兩個吸收峰值的相對強度比例。其優點是不會改變吸收譜的基本類型。

2）下步工作將著重于研究不同過渡族金屬離子在YAG中形成的吸收光譜特點和對R線熒光發射強度的影響，并通過實驗選擇適當的組合，使（Cr,Re）:YAG的吸收譜和熒光譜接近天然祖母綠的吸收譜和熒光譜（Re為Cr以外的其他過渡族金屬）。

具體地說，我們發現，摻入某些過渡族金屬離子將有助于使兩個主吸收帶峰值相對強度逐步接近，使透過光的綠色更純；進一步摻入另一些過渡金屬離子將有助于減弱紅色熒光的強度。其效果參見圖11（與圖5對比）和實物照片。

五、仿祖母綠YAG寶石的生長方法

仿祖母綠YAG寶石采用感應加熱提拉法生長，生長裝置示意圖如圖12所示。

表4 仿祖母綠YAG寶石與祖母綠光譜的分析比較

圖11 仿祖母綠YAG寶石的吸收光譜

表5 仿祖母綠YAG寶石的色度坐標

圖12 仿祖母綠YAG寶石生長裝置示意圖

1—寶石熔體；2—寶石籽晶；3生長出來的寶石晶體；4氧化鋯保溫罩；5銥金蓋；6銥金坩堝；7氧化鋯保溫砂；8—感應圈

仿祖母綠YAG寶石生長工藝流程如圖13所示。

生長工藝流程說明如下：

1）根據我們的專利，生長仿祖母綠 YAG寶石的原料有氧化鋁、氧化釔、氧化鉻、氧化鐵、氧化釩、氧化鈦等，原料純度均為99.99%以上。熔體組分按 Y3Al（5-x-y）CrxReyO12配制，其中 Re為Fe,Co,Ti或V等其他過渡族金屬元素的一種或多種，且x=0.02～0.10,y=0.001～0.10。

2）準確稱量后配制好的原料需混勻壓緊成塊，并在馬弗爐內1300℃溫度下預燒結24h。然后放入坩堝中加熱熔化拉制成單晶體，所用坩堝為銥金坩堝，尺寸為80mm80mm。

3）仿祖母綠YAG晶體的提拉法生長參數：晶轉速度；10～30r/min；提拉速度：2～5mm/h；籽晶取向[111]；爐內生長氣氛為高純N：氣。

4）生長出來的仿祖母綠YAG寶石晶體及加工好的寶石戒面如圖16和圖17所示。

圖13 仿祖母綠YAG寶石生長工藝流程

圖14 生長仿祖母綠寶石的拉晶爐

圖15 生長仿祖母綠寶石的爐內生長裝置

六、結束語

仿祖母綠寶石從1989年開始研制和試銷改進，不斷改進配方工藝，1996年9月25日，仿祖母綠寶石的生長技術在北京通過了專家鑒定，1997年8月27日“仿祖母綠寶石”被授予中國專利，專利號ZL95115493.1（陳慶漢等，1997）。

圖16 “原生態”的仿祖母綠YAG寶石晶體

圖17 加工后的仿祖母綠刻面寶石

仿祖母綠寶石曾通過多種渠道小批量銷售，受到了國內外用戶的歡迎。

這種新型仿祖母綠寶石經北京高德珠寶鑒定研究所和中國地質大學（北京）珠寶學院寶石鑒定研究所鑒定，結論如下：“其光性為均質體，無二色性，密度4.55g/cm3，折射率1.833，摩氏硬度8.5，外觀色為艷綠色，玻璃光澤，濾色鏡下呈暗紅色，其吸收光譜、弱熒光等與天然優質祖母綠極為相似，肉眼下難以區別，是很好的仿祖母綠材料。”

概括起來，我們研制的仿祖母綠寶石有如下特征：

1）以YAG為基質，只采用以Cr3＋為主的過渡族金屬離子作著色劑，使產品在顏色、光澤、硬度及濾色鏡下顏色等外觀特征上，十分接近于天然祖母綠，其最佳配方的外觀特征接近于世界上著名的哥倫比亞祖母綠。

2）不僅外觀相似，而且與天然祖母綠（Cr致色）的吸收光譜和熒光也相似。

3）這種仿祖母綠寶石既可含有面紗狀缺陷，也可沒有缺陷。

目前，這種仿祖母綠YAG寶石的提拉法生產成本還比較高，進一步研發能降低生產成本的新工藝，將會有助于這種優質仿祖母綠寶石的市場推廣。

參考文獻及資料

陳慶漢，劉嚴，等 .1999.Two Green Gem Materials for Simulating Natural Emerald.ISSC 68thAnnual Meeting,May 5-7,Vancouver,BC,Canada.

陳慶漢，黃晉蓉 .1997.“仿祖母綠寶石”.中國專利ZL95115493.1.

陸學善編.1972.激光基質釔鋁榴石的發展（第1版）.北京：科學出版社.

拿騷K.著.李士杰，張志三譯.1991.顏色的物理與化學（第一版）.北京：科學出版社.

（2006-05-21）.

（2005-09-20）.

.

liguowu,（2005-08-31）.

crx與itc是什么關系

ITC?（國際貿易中心）是聯合國貿發組織（ UNCTAD ）和世界貿易組織（ WTO ）共同設立的，聯合國系統與發展中國家進行技術合作以促進貿易的重要機構。 .ITC（Inter-Thread Communication，線程間通信）。

CRX文件是什么

CRX文件是瀏覽器插件。

程序的運行有其自己運行的進程、方式等，其插件只是對其進行起一個補充作用的程序，如3721插件，雅虎插件，百度，中搜，QQ,搜狗，新浪，天下搜索，CNNIC.GOOGLE等。瀏覽器插件，基于瀏覽器的原有功能，另外增加新功能的工具。

插件是一種遵循一定規范的應用程序接口編寫出來的程序。很多軟件都有插件，插件有無數種。例如在IE中，安裝相關的插件后，WEB瀏覽器能夠直接調用插件程序，用于處理特定類型的文件。

常見插件

Flash插件、RealPlayer插件、MMS插件、MIDI五線譜插件、ActiveX插件等等；再比如Winamp的DFX，也是插件。還有很多插件都是程序員新開發的。

擴展資料：

Google Chrome軟件優點：

1、不易崩潰　

Chrome最大的亮點就是其多進程架構，保護瀏覽器不會因惡意網頁和應用軟件而崩潰。每個標簽、窗口和插件都在各自的環境中運行，因此一個站點出了問題不會影響打開其它站點。通過將每個站點和應用軟件限制在一個封閉的環境中這種架構，這進一步提高了系統的安全性。

2、速度快

使用WebKit引擎。WebKit簡易小巧，并能有效率的運用存儲器，對新開發者來說相當容易上手。Chrome具有DNS預先截取功能。當瀏覽網頁時，“Google Chrome”可查詢或預先截取網頁上所有鏈接的IP地址。目標網頁。

Chrome具有GPU硬件加速：當激活GPU硬件加速時，使用“Google Chrome”瀏覽那些含有大量圖片之網站時可以更快渲染完成并使頁面滾動時不會出現圖像破裂的問題。

參考資料來源：

百度百科-瀏覽器插件

百度百科-Google Chrome

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打開360瀏覽器 地址欄輸入chrome://extensions/ 取消窗口最大化 將crx文件拖放至當前頁面 提示安裝新擴展，點擊安裝即可

怎么樣的材料對橡膠才有補強作用?

最常用的就是炭黑了,具有補強和填充做用,還有很多材料都在做補強的同時也可以降低成本做填充料,更多詳細資料建議你到talktpe 橡塑彈性體論壇內有專業免費的資料和團隊為你服務

1.1 炭黑

炭黑是一種用途廣泛的化工產品，可用于橡膠、樹脂、印刷油墨、涂料、電線電纜、電池、紙張、鉛筆、顏料等產品。炭黑最主要的用途是用于制造輪胎及各種橡膠制品。全球炭黑約有70%用于輪胎，20%用于其他橡膠制品，其余不到10%用于塑料添加劑、染料、印刷油墨等工業。而在橡膠制品的分額中，一半用于制造汽車零部件，如V帶和減震橡膠等。因此，大約有80%的炭黑是消耗在汽車工業上的。

從總體上講，世界炭黑工業已進入成熟期，其生產技術主要朝著單爐能力/規模、炭黑產品專用化、綜合節能降耗和環保安全等幾個方向發展。

(1)高性能和低滯后損失炭黑

為了適應輪胎產品的發展，特別是高性能輪胎和綠色輪胎的需求，國外各大炭黑公司開發了許多高性能和低滯后損失炭黑新品種。所謂高性能炭黑，其共同的特征是：粒徑小、結構適宜、聚集體分布尺寸較窄、表面活性高。而低滯后損失炭黑共同的特征是：結構高、聚集體尺寸分布較寬、表面活性高。其中，有些開發較早的品種，如N134和N358已經納入ASTMD1765標準，并已被輪胎廠廣泛采用。近幾年研究開發的新品種，既未納入ASTM標準，也未公布其化學指標，只有部分產品在生產廠家的產品目錄中，可以看到其應用性能方面的說明，這些新品種目前正在推廣應用。

(2)納米結構炭黑

低滯后損失炭黑是開發的重點，這是由炭黑的下游產業——輪胎工業開發“綠色輪胎”的發展趨勢所決定的。只要炭黑企業和輪胎企業緊密合作，低滯后損失炭黑將進入規模化應用階段。

納米級炭黑用經過改進的爐法工藝制造。與傳統的ASTM炭黑相比，納米級炭黑具有更高的表面粗糙度和更大的表面活性。較大表面活性主要與高度無序交聯的較小結晶粒子有關。這種結晶粒子具有大量的棱邊，使其成為具有特別高表面能的活性場，活性場會使炭黑與聚合物之間產生很強的機械/物理化學作用。提高填充劑與聚合物的相互作用可降低動態變形下的滯后損失和生熱。填充52份ASTMN356炭黑和相應的E-1670納米級炭黑的載重汽車輪胎天然橡膠胎面膠可大幅度降低滯后損失和生熱，從而降低滾動阻力。由于納米級炭黑的DBP值較低，所以，硫化膠的300%定伸應力稍低。

(3)導電炭黑

由于導電/靜電特性是眾多橡膠制品所要求的基本性能，因此，導電炭黑的開發前景不容忽視。導電炭黑的開發主要沿橡膠用導電炭黑和塑料用導電炭黑兩大系列方向發展。

(4)色素炭黑

色素炭黑開發相對穩定，塑料用炭黑開發較為活躍。

1.2 白炭黑

白炭黑又稱水合二氧化硅、活性二氧化硅和沉淀二氧化硅，分子式SiO2nH2O。它為高度分散狀的無定形粉末或絮狀粉末，質輕，具有很高的電絕緣性、多孔性和吸水性。其原始顆粒粒徑小于3m，故表面積大，具有很好的補強和增粘作用以及良好的分散、懸浮和振動液化特性，已廣泛應用于塑料、橡膠、造紙、涂料、染料和油墨等十幾個領域，尤其在橡膠行業，白炭黑以其優越的補強性和透明性居于首位。但是，由于白炭黑表面存在著活性硅羥基、吸附水及由制備工藝導致其表面出現的酸區，使白炭黑呈親水性，在有機相中難以浸潤和分散，在橡膠硫化體系中不能與聚合物很好地相容，從而降低了硫化效率和補強性能，使其在某些特殊領域無法使用。改性后的白炭黑因提高了表面活性，改善了在有機相中的分散性和相容性，從而大大拓寬了產品的應用領域，提高了白炭黑的高附加值。

白炭黑按其帝臨方法可分為物理法和化學法。用物理法制備的白炭黑產品檔次不高，而橡膠行業所需的白炭黑填料通常是采用化學法生產的。化學法可分為干法熱解法(包括氣相法和電弧法)和濕法，濕法按其生成特征又可分為沉淀法(包括硫酸沉淀法、鹽酸沉淀法、硝酸沉淀法、二氧化碳沉淀法和水熱法)和凝膠法(包括普通干燥類和氣凝膠類)。目前，國內外白炭黑的生產工藝主要有兩種，一種是以四氯化硅為原料的氣相法，把四氯化硅氣體置于氫氣、氧氣流中，于高溫條件下水解，制得煙霧狀的二氧化硅，再使其凝結成絮狀，然后分離、脫酸，制得產品。用氣相法生產的白炭黑是高純度小粒徑的高品質產品，一般用作精細填料。但由于其原料價格高、反應流程長、生產過程能耗大、產品價格高而受到限制。另一種是以水玻璃為原料的酸沉淀法，即由水玻璃通過酸化獲得疏松、細分散、以絮狀結構沉淀出來的Si2粉體。用酸沉淀法制備白炭黑，生產工藝簡單、產品成本低，但產品粒徑大、活性較低、產品品質低。

歐洲輪胎廠家于1992年提出了綠色輪胎概念，所以，填充劑的開發狀況開始出現變化。通過使用特殊的聚合物和白炭黑/硅烷體系，可以獲得高的濕路面牽引性能和濕路面剎車性能，通過降低滾動阻力使燃料消耗降低5%。在歐洲的原裝胎市場(OEM)上用于轎車輪胎胎面膠配方的白炭黑/硅烷填充體系已經高達80%以上。現代冬季輪胎性能的大幅度提高主要也依賴于在胎面膠中使用了白炭黑/硅烷。

除了用白炭黑作為轎車輪胎胎面膠的主填充劑以外，將白炭黑用于胎體膠也可以進一步降低生熱和滾動阻力。通過使用專用高分散性白炭黑，再配合高結構細粒子炭黑可擴大白炭黑的用途，將它們用于載重汽車輪胎。采用這種最佳的填充體系，可以滿足載重汽車輪胎的主要性能要求，即降低輪胎的滯后損失，進而減少滾動阻力，同時，保持耐磨性能。

1.3 炭黑-白炭黑雙相填充劑

炭黑-白炭黑雙相填充劑是用卡博特公司開發的獨特技術生產的。傳統的炭黑由90%-99%碳元素組成，氧和氫是其他主要成分，而這種新型填充劑由炭黑相和分散在炭黑相中的白炭黑相構成。其主要特點是提高了烴類彈性體中橡膠與填充劑的相互作用，降低了填充劑與填充劑的相互作用。該填充劑可改善膠料性能，尤其是輪胎胎面膠的滯后損失與溫度之間的關系，大大降低了滾動阻力，提高了牽引力，但并未降低傳統炭黑的耐磨耗性能。

炭黑-白炭黑雙相填充劑(CSDPF)已經以ECOBLACKTM、CRXTM2XXX系列的商品名在市場上銷售，所以同時，還有CSDPF2000系列和CSDPF4000系列產品。CSDPF2000與4000的不同之處包括白炭黑的分布、白炭黑表面覆蓋率和硅含量。CSDPF4000具有比CSDPF2000更高的白炭黑表面覆蓋率和硅含量。這種情況可以從硅含量的變化和氫氟酸(HF)抽提時的表面積變化看出來。在HF抽提時，白炭黑被保持不變的炭黑相溶解。從進行CSDPF的HF抽提時仍有大量白炭黑存在，表面積急劇增加這一事實可知，CSDPF2000白炭黑遍布于聚集體中。與此相反，CSDPF4000表面積沒有多大變化，且HF抽提后幾乎沒有留下白炭黑。這表明，CSDPF4000聚集體。中的白炭黑只停留在表面。

與傳統炭黑和白炭黑相比，當與烴類聚合物混合時，CSDPF2000和4000均具有更高的填充劑-聚合物相互作用和更低的填充劑-填充劑相互作用。對于填充膠料來說，彈性模量隨著應變振幅減小而減小，這被稱為“佩恩效應(Payne Effect)”。主要通過填充劑-填充劑相互作用來控制的佩恩效應，通常被用作衡量填充劑網狀結構的一種方法。雖然從化學復合材料觀點看，CSDPF2000和4000的性能都處于炭黑與白炭黑之間，但這里實際觀察到的是，這兩種新填充劑都具有最低的佩恩效應。

采用CSDPF2000，可提高載重汽車輪胎胎面與公路路面的摩擦系數，進而提高輪胎的濕路面防滑性能。而CRX4000的高白炭黑覆蓋率可以減小微彈性流體力學潤滑，有利于提高轎車輪胎的濕路面防滑性能。因此，為了提高輪胎胎面的綜合性能，可在轎車輪胎胎面膠配方中使用CSDPF4000，而在載重汽車輪胎胎面膠配方中采用CSDPF2000。

1.4 其他填充劑

(1)改性高嶺土

中外合資山西金洋煅燒高嶺土有限公司對煤系高嶺土進行了特殊處理后，提高了比表面積，然后，再進行表面改性處理，可大大提高橡膠的補強效果，在汽車輪胎、EPDM等橡制品膠應用中，達到甚至在某些方面超過了炭黑或白炭黑的補強性能。

(2)粉煤灰型橡膠補強劑(XRF)

將從粉煤灰中分離出來的玻璃微珠填充到聚氯乙烯(PVC)中，改善性能并降低成本。北京化工大學研制的一種以粉煤灰為主體材料的新型橡膠補強劑(XRF)已在北京橡膠二廠得到應用。大量實驗證明，新型橡膠補強劑(XRF)在天然橡膠、合成橡膠(丁苯橡膠、丁腈橡膠、三元乙丙橡膠、氯丁橡膠等)中的應用性能完全達到了同等替代半補強炭黑的水平。該技術不僅解決了大量粉煤灰堆積帶來的環境公害，而且對節約資源作出了重大貢獻。

(3)凹凸棒改性粘土

凹凸棒土的化學成分為硅、鋁氧化物，含少量鐵、鈣、錳氧化物。白色纖維狀結晶是半補強類填充劑，能使擠出壓延膠料表面光滑。新型優質橡膠補強劑凹凸棒改性粘土可提高橡膠制品300%定伸應力，提高拉斷伸長率，吃粉速度快，粉塵不易飛揚，具有高白度、高分散性、高遮蓋力的特點。在橡膠制品中加入該產品，不但能改善其外觀質量，延緩老化速度，而且能耐酸堿腐蝕，降低成本，是一種優良的橡膠補強劑。可廣泛應用于橡膠傳動帶、汽車內外輪胎及其它橡膠制品。

(4)改性硬質陶土

硬質陶土在橡膠中有半補強作用，能改善硫化膠的力學性能。軟質陶土在橡膠中無補強作用。用硬脂酸、乙烯基硅烷、氫基硅烷及鈦酸脂偶聯劑對陶土進行改性，使其表面增加疏水性，可提高膠料的拉伸強度、定伸應力，降低生熱和壓縮永久變形，其補強性能與白炭黑相當，老化性能較好。新型補強劑——超細活性陶土SFAC在等量替代的情況下，效果與半補強炭黑相當。

(5)DSI橡膠補強劑

以稻殼為原料加工而成的超細微粉，通過偶聯活化制成的橡膠補強劑，主要適用于玻璃、油漆、造紙、橡膠和塑料制品。

(6)塑料基橡膠補強填充劑

以聚烯烴塑料為基料，與重質CaCO3粉末、鈣鎂粉和多種高效能表面活性劑配合，采用多層包覆技術生產出高性能塑料基橡膠補強填充劑，這種補強填充劑具有良好的流動性，可以在較高的填充量下應用于以天然橡膠為主要膠料的多種橡膠雜件，如橡膠V帶、橡膠密封件、橡膠輥、橡膠襯墊、橡膠管、橡膠板等。

(7)木質素型橡膠補強劑

木質素系通過在造紙制漿廢液中直接改性而制得，采用新的橡膠加工工藝，使橡膠與木質素之間達到分子級的滲透與交聯，從而使橡膠與天然高分子化合物(木質素)組成的合金具有優良的綜合性能。其力學性質與高耐磨爐法炭黑相當，在橡膠中的配比可比炭黑高出一倍。

(8)納米氧化鋅

納米氧化鋅是一種白色或微帶黃色的細微粉末，易分散在橡膠和乳膠中，是天然橡膠和合成橡膠的補強劑、活性劑及硫化劑，也是白色膠料的著色劑和填充劑。膠料中加入活性氧化鋅后，能使橡膠具有良好的耐磨性、耐撕裂性和彈性。

(9)海泡石橡膠補強劑

海泡石的化學組成為氧化硅和氧化鎂的水合物，含少量鋁和鐵氧化物。在淺色橡膠制品中用做補強劑，性能僅次子白炭黑。用硅烷處理海泡石粉，其補強性能接近白炭黑，價格僅為白炭黑的一半。它耐酸堿、耐化學腐蝕，在橡膠、塑料制品中分散性能好，是橡膠、塑料制品中理想的填充補強劑。在天然橡膠中使用效果更佳，可大幅度降低成本，提高產品質量和經濟效益。

(10)碳酸鎂

碳酸鎂主要用作橡膠制品填充劑和補強劑，可增加光澤、白度，耐高溫，是保溫絕緣材料。

(11)改性膨潤土

改性膨潤土是由天然膨潤土、改性劑及其他助劑配制而成，有較強的吸附性和陽離子交換能力，主要用作各種橡膠的填充劑和補強劑，可提高橡膠制品的性能，降低橡膠制品的成本，提高橡膠與簾線的粘合強度和膠料的加工性能。

(12)沸石粉

沸石粉是一種非金屬礦物，由于其非常獨特的礦物結構，可用作各種橡膠的填充劑和補強劑，提高橡膠制品的性能

(13)高活性硅石偶聯劑481補強劑

高活性硅石偶聯劑481補強劑是遼寧省海城市鑫利塑膠有限公司研制的新型橡膠工業用材料，無毒，無味，微觀成片狀體。該產品具有補強作用，活性較高，是橡膠工業良好的補強輔助材料。其產品性能具有強烈的憎水性，化學性能穩定，耐熱、耐光。

(14)云母粉

絹云母有補強效能，可替代部分半補強炭黑使用，還可用作隔離劑。由于它屬單斜晶系，其結晶呈薄片狀，故能提高橡膠的阻尼性能。它有良好的耐熱、耐酸性能和電絕緣性能，還有肪護紫外線和放射性輻射的功能，可用于特種橡膠制品。

(17)煤矸石粉

煤矸五的化學組成類似高嶺土，即為氧化鋁、二氧化硅和氧化鎂的混合物，其揮發成分高達27%，有半補強效能，俗稱硅鋁炭黑。易混入橡膠中，分散性好，可替代部分炭黑作補強劑使用。

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我這次也落榜了 不過不要氣餒 至少你還有機會繼續努力 根據你的分數來看 你的聽力的分數少了一些 平時一定要督促自己聽聽力 這是很關鍵的一個環節 只有每天聽聽力 才會使你進入一種英文狀態下的環境，再有需要提高的是你的寫作，作文每天可以寫一段話 不用太長 100字左右 等你練到得心應手的時候再往上增加字數 同時被一些好的句子也是會幫助您的 希望對您有幫助

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