納米材料的制備方法

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1、.WORD完美.格式編輯.納米材料的制備方法一、前言納米材料和納米科技被廣泛認(rèn)為是二十一世紀(jì)最重要的新型材料和科技領(lǐng)域之一。早在二十世紀(jì)60年代，英國(guó)化學(xué)家Thomas就使用“膠體”來(lái)描述懸浮液中直徑為1nm-100nm的顆粒物。納米材料是指任意一維的尺度小于100nm的晶體、非晶體、準(zhǔn)晶體以及界面層結(jié)構(gòu)的材料。當(dāng)粒子尺寸小至納米級(jí)時(shí)，其本身將具有表面與界面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，這些效應(yīng)使得納米材料具有很多奇特的性能。自1991年Iijima首次制備了碳納米管以來(lái)，一維納米材料由于具有許多獨(dú)特的性質(zhì)和廣闊的應(yīng)用前景而引起了人們的廣

2、泛關(guān)注。納米結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)材料因具有特殊的電、光、機(jī)械和熱性質(zhì)而受到人們?cè)絹?lái)越多的重視。應(yīng)用納米技術(shù)制成超細(xì)或納米晶粒材料時(shí)，其韌性、強(qiáng)度、硬度大幅提高，使其在難以加工材料刀具等領(lǐng)域占據(jù)了主導(dǎo)地位。使用納米技術(shù)制成的陶瓷、纖維廣泛地應(yīng)用于航空、航天、航海、石油鉆探等惡劣環(huán)境下使用。納米材料的比熱和熱膨脹系數(shù)都大于同類(lèi)粗晶材料和非晶體材料的值，這是由于界面原子排列較為混亂、原子密度低、界面原子耦合作用變?nèi)醯慕Y(jié)果。因此在儲(chǔ)熱材料、納米復(fù)合材料的機(jī)械耦合性能應(yīng)用方面有其廣泛的應(yīng)用前景。由于晶界面上原子體積分?jǐn)?shù)增大，納米材料的電阻高于同類(lèi)粗晶材料，甚至發(fā)生尺寸誘導(dǎo)金屬——

3、絕緣體轉(zhuǎn)變（SIMIT）。利用納米粒子的隧道量子效應(yīng)和庫(kù)侖堵塞效應(yīng)制成的納米電子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特點(diǎn)，有可能在不久的將來(lái)全面取代目前的常規(guī)半導(dǎo)體器件。納米巨磁電阻材料的磁電阻與外磁場(chǎng)間存在近似線(xiàn)性的關(guān)系，所以也可以用作新型的磁傳感材料。高分子復(fù)合納米材料對(duì)可見(jiàn)光具有良好的透射率，對(duì)可見(jiàn)光的吸收系數(shù)比傳統(tǒng)粗晶材料低得多，而且對(duì)紅外波段的吸收系數(shù)至少比傳統(tǒng)粗晶材料低3個(gè)數(shù)量級(jí)，磁性比FeBO3和FeF3透明體至少高1個(gè)數(shù)量級(jí)，從而在光磁系統(tǒng)、光磁材料中有著廣泛的應(yīng)用。二、納米材料的制備方法（一）、機(jī)械法.技術(shù)資料.專(zhuān)業(yè)整理..WORD完美.

4、格式編輯.機(jī)械法有機(jī)械球磨法、機(jī)械粉碎法以及超重力技術(shù)。機(jī)械球磨法無(wú)需從外部供給熱能，通過(guò)球磨讓物質(zhì)使材料之間發(fā)生界面反應(yīng)，使大晶粒變?yōu)樾【Я?，得到納米材料。機(jī)械粉碎法是利用各種超微粉機(jī)械粉碎和電火花爆炸等方法將原料直接粉碎成超微粉，尤其適用于制備脆性材料的超微粉。超重力技術(shù)利用超重力旋轉(zhuǎn)床高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的相當(dāng)于重力加速度上百倍的離心加速度，使相間傳質(zhì)和微觀混合得到極大的加強(qiáng)，從而制備納米材料。機(jī)械力化學(xué)方法制備納米材料的基本原理是利用機(jī)械能來(lái)誘發(fā)化學(xué)反應(yīng)和誘導(dǎo)材料組織、結(jié)構(gòu)和性能變化，以此來(lái)達(dá)到制備納米材料的目的。一般來(lái)說(shuō)，有固相參加的多相化學(xué)反應(yīng)過(guò)程是反應(yīng)

5、劑之間達(dá)到原子級(jí)別結(jié)合、克服反應(yīng)勢(shì)壘而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，其特點(diǎn)是反應(yīng)劑之間有界面存在。影響反應(yīng)速度的因素有反應(yīng)過(guò)程的自由能變化、溫度、界面特性、擴(kuò)散速度和擴(kuò)散層厚度等。粉末顆粒在高能球磨過(guò)程中機(jī)械力化學(xué)作用使晶格點(diǎn)陣排列部分失去周期性，形成晶格缺陷，發(fā)生晶格畸變。粉末顆粒被強(qiáng)烈塑性變形，產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變，顆粒內(nèi)產(chǎn)生大量的缺陷，顆粒非晶化。這顯著降低了元素的擴(kuò)散激活能，使得組元間在室溫下可顯著進(jìn)行原子或離子擴(kuò)散；顆粒不斷冷焊、斷裂和組織細(xì)化，形成了無(wú)數(shù)的擴(kuò)散/反應(yīng)偶，同時(shí)擴(kuò)散距離也大大縮短。應(yīng)力、應(yīng)變、缺陷和大量納米晶界、相界的產(chǎn)生，使系統(tǒng)儲(chǔ)能很高(達(dá)十幾kJ

6、/mol)，粉末活性大大提高，甚至產(chǎn)生多相化學(xué)反應(yīng)，從而成功合成新物質(zhì)。評(píng)論：機(jī)械力化學(xué)法在制備納米陶瓷材料和納米復(fù)合材料方面有了較大的發(fā)展，不僅能夠制備出尺寸較均勻的納米材料，同時(shí)對(duì)機(jī)械力化學(xué)法機(jī)理和過(guò)程的研究也有了進(jìn)一步的發(fā)展。此外，機(jī)械力化學(xué)法在制備其他納米材料的應(yīng)用上也有新的突破，再加上其具有工藝簡(jiǎn)單，成本低，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的特點(diǎn)，足以說(shuō)明它已成為制備納米材料的一種重要方法并具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，機(jī)械力化學(xué)法理論提出了已有幾十年，但對(duì)它的機(jī)理研究和本質(zhì)的認(rèn)識(shí)還有待進(jìn)一步深入，以及在機(jī)械力化學(xué)法制備的納米粉體粒度均勻性、粉料分散和團(tuán)聚問(wèn)題以及能耗大

7、、粉體易被污染等問(wèn)題上需要進(jìn)一步的研究和探討。（二）氣相法.技術(shù)資料.專(zhuān)業(yè)整理..WORD完美.格式編輯.化學(xué)氣相沉積是迄今為止氣相法制備納米材料應(yīng)用最為廣泛的方法，該方法是在一個(gè)加熱的襯底上，通過(guò)一種或幾種氣態(tài)元素或化合物產(chǎn)生的化學(xué)元素反應(yīng)形成納米材料的過(guò)程。它利用揮發(fā)性的金屬化合物的蒸發(fā)，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成所需化合物在保護(hù)氣體環(huán)境下快速冷凝，從而制備各類(lèi)物質(zhì)的納米微粒?；瘜W(xué)氣相沉積法制備納米碳材料的原理是碳?xì)浠衔镌谳^低溫度下與金屬納米顆粒接觸時(shí)通過(guò)其催化作用而直接生成?；瘜W(xué)氣相沉積法制備碳納米管的工藝是基于氣相生長(zhǎng)碳纖維的制備工藝。在研究氣相生長(zhǎng)碳纖維早

8、期工作中就己經(jīng)發(fā)現(xiàn)有直徑很細(xì)的空心管狀碳纖維，但遺憾