变其物理化学性能，增加其功能性，如磁性晶须导热晶须导电晶须光导性晶须等。

因此，有关晶须的研究成为材料领域的热点之。

氧化锌晶须是具有纤锌矿晶体结构的直接宽带隙半导体材料，在室温下具有较大的激子束缚能。

其有多种优良的物理性能并广泛应用于橡胶陶瓷涂料以及光电子等领域。

它有多种形态，主要为维纤维状维管状针状四针状或多针状棒状或柱状等。

氧化锌晶须的制备方法很多，特别是其中的四针状氧化锌晶须，以其独特的三维四针状空间结构，在耐磨减震防滑降噪吸波抗老化抗冲击抗静电抗菌等方面均具有优异的性能。

氧化锌晶须，简称，是氧化锌的单晶体，有两种典型形态种是纤维状针状晶须，另种是四针状晶须，简称。

针状的氧化锌晶须是氧化锌晶体由单方向发育形成，其外形如线条状，截面呈柱状，无色透明，表象为极高凸起，平行光滑，正延长。

般说氧化锌晶须就是指四针状氧化锌晶须。

为白色松软状物质，呈立体四针状，即晶须有核心，从核心径向方向伸展出四根针状晶体，每根针状体均为单晶体微纤维，任两个针状体的夹角为，晶须的二〇〇七年六月十八日星期中心体直径，针状体根部直径，针状体长度。

它是迄今为止被发现的唯具有三维空间结构的晶体。

正是由于其独特的三维空间结构赋于了它许多特殊功能。

作为结构及功能添加材料，由它组成的复合材料呈各向同性，性能远优于由单纤维状晶形组成的复合材料，具有增强耐磨防爆减震降噪抗菌以及吸波等优异的综合性能。

因此，在国防交通化工轻工电子等领域也有着广阔的应用前景。

课题的来源及意义氧化锌晶须作为结构及功能添加材料，有着十分广泛的用途。

把它添加到不同的产品中可以制成各种不同的性能优良的复合型材料。

比如轻质多频谱吸波隐身材料氧化锌晶须复合抗菌剂氧化锌晶须复合抗菌母粒塑料纤维氧化锌晶须抗菌防霉后处理剂氧化锌晶须抗静电剂氧化锌晶须耐磨剂氧化锌晶须增强改性剂等等。

因此，实现氧化锌晶须的产业化能很好的促进国民经济的发展，有着重大的意义。

原有的氧化锌晶须生产工艺没有引入计算机控制系统，从而导致了流量检测不稳定氧含量等参数达不到指定的控制精度等问题。

由此可以看出，好的制备工艺都要有先进的控制技术作为基础，否则，理论上的研究难以实现。

利用计算机控制技术实现氧化锌晶须生产过程的自动检测和全过程自动控制能够保持生产过程中参数的稳定保证参数的控制精度提高产品质量和生产效率降低工人的操作失误和劳动强度。

氧化锌晶须国内外研究现状八十年代中后期，国外开始对四角状氧化锌晶须进行较为深入的研究。

现已有比较成熟的制备工艺和工业规模的生产装置。

由于它具有独特的四角状三维空间结构及其他许多特性，因而有着广阔的应用前景。

在此研究领域，日本松下电器产业株式会社走在二〇〇七年六月十八日星期了世界的最前沿，他们最早掌握了氧化锌晶须的制备方法，并实现了氧化锌晶须的广泛应用。

在国内，则由西南交通大学首先发明氧化锌晶须的制备方法，使我国成为继日本后全球第二个可生产晶须的国家。

氧化锌晶须制备方法的研究氧化锌晶须的制备和生产主要有以下几类方法将粉预氧化使其表面覆盖氧化膜，再对这种带膜的锌粉在左右加热，制成晶须。

该法所得产品纯度高，晶须生成步骤易于控制，但生产周期长，氧化膜控制较困难，对设备要求也较严。

在惰性气体保护下将锌粉加热至沸点以上，然后以惰性气体为载气，将锌蒸气引入含氧气体或将含氧气体吹入锌蒸气中，使和气相接触生成晶须。

该法所用惰性气体般为或等，对纯度要求较高，反应温度般在，该法需要消耗大量惰性气体，生产成本较高。

将锌粉与或及按定比例混合，在规定条件下生成，然后加热至特定温度，则慢慢分解形成晶须。

该法反应易于控制，原料简单，但其收率低，对反应容器及反应条件要求较严，不利于连续化生产。

最近两年国内制备晶须的报道周柞万等发明的碳还原剂控制晶须生产工艺，利用碳的还原特性，消耗部分周围空气中的氧气来保证晶须生长所要求的条件。

在此基础上，改进了生产工艺，直接用锌颗粒进行生产，而且可以控制晶须针状体的长度和粗细，产品收率高，可达以上，产品中以上为四针状晶须。

该方法对原料勿需进行预处理，对的粒度无苛刻要求生产周期短，每批样品仅需左右产品收率及纯度高，产品为白二〇〇七年六月十八日星期色疏松状固体，显微结构为立体四针状，针长，根部直径为成本低，设备投资少，由于没有特殊的预处理和预氧化等工艺，反应在大气环境下进行，且原料来源广泛，价廉易得，所以生产成本较低。

陈尔凡等以锌粉为原料，白碳黑为催化剂，高温气相氧化制备晶须。

其制备过程为原料锌粉先做陈化处理，即在去离子水含的中以速度研磨，然后将其于室温下放置，最后于干燥。

陈化的锌粉与白碳黑按比例混合均匀，将混合好的原料放入马福炉，同时以定的速度通入压缩空气，在白碳黑上层得到晶须絮团。

与其它方法相比，该方法简化了制备工艺及设备，降低了成本，并较大幅度地提高了晶须的收率及规整度。

综上所述，我们可以总结出氧化锌晶须得制备方法主要为以下五种方法气相法氧化法液相法微波辐射法离子交换树脂法。

入等增量式算法形成输出指令输出递推开始图带死区的增量式算法流程图二〇〇七年六月十八日星期第五章控制系统的运行效果与性能评价系统运行效果图介绍了其加工控制系统的结构。

其中过程状态可视化监控模块的作用为人机交流，它提供了工艺流程监控氧含量实时曲线流量实时曲线工艺参数显示和报警数据输出等画面，实现了对工艺流程的实时监控。

其工艺流程监控图见附录系统性能评价氧化锌晶须生产过程自动控制系统已经应用到实际生产过程中，其整体性能从如下几个方面来评价系统的稳定性由于采用了上下位机实现分级控制，下级系统直接参与过程控制，大大提高了系统的可靠性。

另外，标准化和商品化的工业控制软件也为整个软件系统的可靠性提供了保障。

系统的实时性灵活性系列的循环周期为，即每隔扫描次程序。

对于实际生产的流量快速调节系统来说也是足以满足现场实时性的要求。

同时，系统的灵活性表现在对实时数据的采集显示和工艺流程画面的监控等，简化了用户操作，提高了工作效率。

系统的先进性从系统的硬件配置中可以看出，本系统正符合当前以微型机为主机的集散型系统的发展方向。

在系统的软件中，不仅实现了氧化锌晶须加工过程的在线监测，而且完成了以稳定氧含量和流量，提高晶须产品质量为目标的整个控制系统实时控制，使得该系统二〇〇七年六月十八日星期生产出来的氧化锌晶须品质达到上等。

同时，本系统以简单实用为设计宗旨，操作简单界面清楚明了，系统容易维护。

运行效益降低了以往凭经验调节的盲目性，减少由于工艺参数变化引起的工况不稳定，稳定了氧化炉用气的氧含量和流量，有效改善了氧化锌晶须的质量，同时综合利用了氧化炉反应后的尾气，减少生产生本，为提高企业的经济效益发挥了积极的作用。

二〇〇七年六月十八日星期第六章结束语结论本设计针对氧化锌晶须生产加工过程中氧含量流量和压力不稳定等现象，以对氧含量和流量有直接影响的配气系统为研究对象，进行了氧化锌晶须生产自动控制系统的研究。

本设计的主要研究工作总结如下在详细分析氧化锌晶须生产工艺的基础上，提出了控制系统的结构框架，并总结了其功能特点针对配气系统具有明显的时间延迟和耦合性的特点，以及系统具有不确定外部因素干扰的特点，基于已知的对象模型采用了前馈补偿解耦控制算法和增量式控制算法进行控制器的设计。

最后通过仿真效果图验证了控制系统设计的正确性系统软件采用组态软件和系列的软件编制，实现了配气过程重要参数的监视氧含量和流量的稳定控制和报警等功能。

论文中说明了软件各模块的功能，并介绍了前馈解耦控制算法和增量式控制算法在中的实现通过大量的实验表明该系统具有定的稳定性可靠性和实用性。

展望在解决了单台氧化炉晶须生产过程控制后，课题的深入研究可以从以下几方面着手被控对象模型的复杂化如果采用套配气带多台氧化炉，那么除了配气过程具有耦合之外，供气部分也将有强耦合，其实质为分流过程的控制。

除了对配气过程要进行解耦控制外，供气过程也需要解耦。

解耦时需要考虑各回路之间压力组分流量等多方面的因素，要结合控制二〇〇七年六月十八日星期理论流体力学和数学方法等多学科的知识。

氧化炉台数越多，对象模型建立就越复杂，控制难度就越大。

因此有必要了解相关知识，对对象进行严谨的数学分析，实现整个氧化锌晶须生产过程的在线监控。

应用现场总线及工业以太网技术随着氧化炉台数的增多，不同的氧化炉可能摆放在不同的厂房，实际距离急剧增加并且控制系统的输入输出点也随之增加，信息处理量增大。

因此，可以采用现场总线技术，利用分布式控制系统的高速数据传输的特点，使中央控制器通过高速串行线同分散的现场设备进行通信，同时也解决了现场传感器与控制器距离远而连接不方便成本高的弊病。

将工业以太网技术应用到氧化锌生产过程控制系统中，可以使得管理者通过网络远程的访问控制系统，及时了解实际生产情况，对生产过程中出现的问题作出快速的修正，避免操作而导致的对现场设备或者生产过程的破坏，提高生产效率和效益。

二〇〇七年六月十八日星期参考文献税安泽，王书媚，刘平安等氧化锌晶须的制备及生长机理研究，材料导报，年月第卷专辑游贤贵，黄学超四脚状氧化锌晶须特性应用和制备，四川有色金属程敬泉氧化锌晶须的制备及应用，衡水师专学报，第卷第期，年月周柞万，彭卫明，客绍瑛氧化锌晶须及其树脂基复合材料研究进展材料导报于化江，刘忠才四脚状氧化锌晶须的制备及其应用，沧州师范专科学校学报，第卷第期，年月毛友志氧化锌晶须生产过程自动控制系统设计与应用，中南大学硕士学位论文，年月日陈艺锋，唐谟堂，杨声海，张保平四针状氧化锌晶须的研究进展，材料导报，年月第卷第期吕越峰，吴华武四针状氧化锌晶须的制备性能及应用，化学通报，年第期占君四针状氧化锌晶须的功能及制备，合成纤维，魏昶，罗天骄，黄卉，李琴四针状氧化锌晶须制备方法及其在复合材料中的应用，矿冶，年月第卷第期裴新美氧化锌晶须的制备表征及应用研究，武汉理工大学硕士学位论文，年月日陈尔凡，陈东高岭土催化制备四脚状氧化锌晶须，辽宁化工，第卷第期年月陈红纳，刘光烨四脚状氧化锌晶须的性能及其研究进展，第卷第期二〇〇七年六月十八日星期胡书春，张宏敏磁性改性四针状氧化锌晶须的制备及其表征，材料科学与工程学报，第卷第期年月陈尔凡，田雅娟，程远杰四脚状氧化锌晶须的生