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1、納米金屬的制備與應用分析摘要：納米金屬材料具有奇異的結構和特異的性能，這使得納米金屬材料的應用十分廣泛。概括介紹了納米金屬材料的特性，對一些主要的制備技術作了較為詳細的闡述，并對其在環(huán)境、催化、電學、炸藥、磁學、光學等方面的應用作了簡要介紹。關鍵詞：納米金屬；特性；制備；應用Preparationandapplicationanalysisofnano-metalAbstract:Nano-metalmaterialhassingularstructureandspecificperformance,whichmakesthenano-metalmaterial
2、iswidelyused.Nano-metalmaterialpropertiesarebrieflyintroduced,somemajorpreparationtechniquesareelaboratedindetailandtheapplicationinenvironment,catalysis,electrical,explosives,magnetic,optical,andotheraspectsarebrieflyintroduced.Keyword:nano-metal;property;preparation;application1納米材
3、料的定義當物質處于納米級（1-100nm）時，因其獨特的結構使之表現(xiàn)出光、電、熱、磁和生活活性等特殊功能，人們將這些特殊功能應用于傳統(tǒng)工業(yè)領域，以改進產(chǎn)品性能、提高質量和降低成本。這種既不同于原來組成的原子、分子，也不同于宏觀物質的特殊性能構成的材料，即為納米材料。如果僅僅是尺度達到納米，而沒有特殊性能的材料，也不能叫納米材料。通常將其分為納米顆粒和納米固體，納米顆粒是指三維尺寸都為納米量級的固體顆粒，納米固體是指由納米顆粒構成的塊體材料、顆粒膜、納米晶、納米非晶薄膜以及膜厚為納米量級的多層膜和納米尺寸的纖維。按照材料內(nèi)化學鍵的形式，可以把納米材料分為納米金屬材
4、料、納米離子晶體材料、納米半導體材料、納米陶瓷材料等[1]。2納米金屬材料在金屬材料的生產(chǎn)中利用納米技術，有可能將材料成分和組織控制得極其精密和細小，從而使金屬的力學性能和功能特性得到飛躍的提高。納米金屬材料是當今新材料研究領域中最具活力、對未來經(jīng)濟和社會發(fā)展有著十分重要影響的研究對象，也是納米科技中最活躍、最接近應用的組成部分。納米金屬材料是20世紀80年代開發(fā)的一種高新材料，是指晶粒尺寸小于100納米的金屬材料，包括納米金屬粉末和納米金屬結構材料[2]。3納米金屬的特性3.1表面效應表面效應是指納米粒子表面原子與總原子之比隨著粒子尺寸減少而大幅度地增加，粒子
5、的表面能及表面張力也隨著增加，從而引起納米粒子性質變化的現(xiàn)象。由于納米粒子的表面原子數(shù)增多，極不穩(wěn)定，很容易與其他原子結合趨于穩(wěn)定，因此，納米粒子具有很高的化學活性。新制成的納米粒子必須進行一定的穩(wěn)定化處理或者保存。例如金屬納米粒子在空氣中自燃，無機的納米粒子暴露在空氣中會吸附氣體,并與氣體進行反應[3]。3.2小尺寸效應固體物理的研究表明，當超細微粒的尺寸減小到與光波波長、得布羅意波長以及超導態(tài)的相干長度或透射深度等物理特征尺寸相當或更小時，晶體周期性的邊界條件被破壞；非晶態(tài)納米顆粒的顆粒表面附近原子密度減小，導致聲、光、電、磁、熱、力學等特性呈現(xiàn)新的小尺寸效
6、應，材料的宏觀物理、化學性能將會發(fā)生很大變化，這種現(xiàn)象稱為小尺寸效應，又稱體積效應。3.3量子尺寸效應量子尺寸效應是指當粒子的尺寸減小下降某一數(shù)值時，金屬費米能級附近的電子能級由準連續(xù)變?yōu)殡x散能級的現(xiàn)象和納米半導體微粒存在不連續(xù)的被占據(jù)的分子軌道能級，能隙變寬現(xiàn)象。3.4宏觀量子隧道效應電子具有粒子性又具有波動性，因此存在隧道效應，近年來人們發(fā)現(xiàn)一些宏觀物理量，如顆粒的磁化強度，量子相干器件中的磁通量等亦顯示出隧道效應，故稱之為宏觀量子隧道效應[4]。所以，納米金屬材料不但具有塊體金屬所具有的特性，還具有塊體金屬所不具有的許多特性。納米固體材料還具有許多既不同于
7、塊體金屬又不同于納米金屬顆粒的新特性,如協(xié)同效應等。納米金屬粒子由于顆粒體積小，表面原子數(shù)目顯著增大，量子尺寸效應、體積效應(小尺寸效應)、表面效應和宏觀量子隧道效應明顯，因而呈現(xiàn)出特異的物理、化學、光學、力學、電學與磁學性能[5]。這些性能已經(jīng)被廣泛地應用，因此，納米金屬材料在現(xiàn)代工業(yè)、國防和高技術發(fā)展中充當了越來越重要的角色，應用前景越來越廣闊[6]。4納米金屬材料的制備方法4.1納米金屬的制備方法4.1.1氣相法氣相法制備金屬納米粉體始于60年代初期，1984年西德Searlands大學材料系H.Gleiter教授的研究小組在氣相法制備金屬納米粉體的基礎上
8、首次采用惰性氣體保護原位
