電弧等離子體法在納米材料制備中的應(yīng)用

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1、------------------------------------------------------------------------------------------------電弧等離子體法在納米材料制備中的應(yīng)用??14??材料導(dǎo)報????????2007年5月第21卷專輯??鐘??煒,楊君友,段興凱,朱??文,樊希安,鮑思前(華中科技大學(xué)材料成型與模具技術(shù)國家重點實驗室,武漢430074)????摘要????電弧等離子體法可廣泛用于多種納米粉末、納米管及納米薄膜的制備。介紹了電弧等離子體法制備納米材料的基本工作原理及其在制備各種納米材料的應(yīng)用,分析了電弧等離子體法的特點與

2、優(yōu)勢,并展望了其發(fā)展前景。關(guān)鍵詞????電弧等離子體法??納米材料??制備技術(shù)ApplicationofArcPlasmaMethodinSynthesisofNanomaterialZHONGWei,YANGJunyou,DUANXingkai,ZHUWen,FANXi??an,BAOSiqian(StateKeyLaboratoryofMaterialProcessingandDie&MouldTechnology,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074)Abstract????Asanewmethodforna

3、nomaterialspreparation,arcplasmamethodhasbeenwidelyusedforpre??——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------paringvariousnano??powders,nanotubesandnanofilmmaterials.Inthispaper,theworkingprocessandprinciplesof

4、arcplasmamethodareintroducedfirstly,anditsapplicationinpreparingvariousnanomaterialisreviewed.Andthentheprospectofarcplasmamethodissupposed.Keywords????arcplasmamethod,nanomaterial,preparationtechnology??0??引言納米微粒所具有的特殊結(jié)構(gòu),賦予了它許多特殊的性質(zhì)和功能,如小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)及宏觀量子隧道效應(yīng)等特點,從而導(dǎo)致其熱、磁、光、敏感特性和表面穩(wěn)定性等不同于正常粒子,

5、使其具有廣闊的應(yīng)用前景[1,2]。納米材料的制備方法甚多,目前,制備納米材料中最基本的原則有二條:一是將大塊固體分裂成納米微粒;二是由單個基本微粒聚集形成微粒,并控制微粒的生長,使其維持在納米尺寸。按照納米微粒的制備原理,納米材料的制備方法總體上可以分為物理方法和化學(xué)方法。物理方法有:蒸發(fā)冷凝法、離子濺射法、機械球磨法、低溫等離子體法、電火花法和爆炸法等;化學(xué)方法有水熱法、水解法、溶膠??凝膠法、熔融法等[1~6]。電弧等離子體法是一種在惰性氣氛或反應(yīng)性氣氛下通過電弧放電使氣體電離產(chǎn)生高溫等離子體,從而在等離子體增強的氣氛中發(fā)生物理或化學(xué)變化產(chǎn)生氣相沉積的材料制備方法。電弧等離子—————

6、—————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------體法作為一種材料制備方法,具有獨特的優(yōu)點,在制備各種納米粉末、納米管、納米薄膜等方面有重要的應(yīng)用,本文將就其在納米材料制備方面的應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀進行綜述。兩極接觸處的加熱升溫。兩極快速拉開瞬間,能量進一步集中,溫度升高到部分電子的熱運動足以克服原子的束縛,從陰極表面發(fā)射出來,惰性氣體被電離形成穩(wěn)定的等離子體。它是由電子、光子、正負離子和中性

7、粒子組成的一種高溫高活性離子化的導(dǎo)電氣體。1.2??陽極金屬蒸發(fā)輸入陽極的能量是靠等離子體離子碰撞實現(xiàn)的,電弧的功率主要用于陽極材料的熔化和蒸發(fā),其次用于電極材料的傳導(dǎo),輻射散熱損失以及其他形式的能量損耗。在點燃電弧后瞬間,陽極金屬被加熱熔融蒸發(fā)形成蒸氣,蒸發(fā)速率可表示為:????I0=pc[M/(2??RT)]1/2式中:pc為飽和蒸氣壓,M為相對原子質(zhì)量,R為氣體的普適比例常數(shù)。金屬蒸氣與周圍惰性氣體原子相互碰撞,并