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1、爆轰法制备纳米颗粒的探索?170?材料导报2007年11月第21卷专辑Ⅸ爆轰法制备纳米颗粒的探索李晓杰,王小红,阎鸿浩,曲艳东,孙贵磊(大连理工大学工程力学系,大连116024)摘要综述了爆炸应用的发展和采用爆轰法合成纳米粉体的实践工作,结合控制爆破在工程建设中发挥的作用,提出"控制爆轰技术"应用于纳米颗粒合成,据此总结讨论和探索了爆轰法制备纳米颗粒存在的内因素和外因素.并指出,内因素是采用爆轰法制备纳米粉体的关键因素.关键词爆轰法纳米粉制备影响因素中图分类号TD235.37,TF123.7+2文献标识码:ATheExplorationofNano-powdersP
2、reparationviaDetonationMethodLIXiaojie,WANGXiaohong,YANHonghao,QUYandong,SUNGuilei(DepartmentofEngineeringMechanics,DalianUniversityofTechnology,Dalian116024)AbstractThroughthesummarizationofthedevelopmentofexplosionapplicationandplentyofexperimentsofnano-powderspreparationbydetonation
3、method.the"synthesistechnologybycontrollingdetonation''isputforwardtobeappliedtonano-powderssynthesisaswellas"controllingblastingtechnology,'appliedinengineeringconstruc—tion.Inthepresentpapertheinnerandouterfactorscontributingtonano-powderssynthesisviadetonationmethodarediscussedandex
4、plored,andtheinnerfactorsareconsideredaskeyfactorsinfluencingnano-powderssynthesisviadeto—nationmeth0dKeywordsdetonationmethod,nano-powderspreparation,influencingfactorsO引言1控制爆轰技术在纳米粉体制备中的应用炸药爆炸时能在有限体积和时间内(10～1Os)释放出巨大的能量,产生极高的温度(3000~4000K)和压强(约1OPa量级),具有极大的破坏力,最早主要应用于桥梁,公路建设和建筑拆除以及军事
5、领域.2o世纪5o年代爆炸技术开始引入到粉末处理中.1966年0.RBergrnann[1]提出利用冲击波的作用对陶瓷体进行冲击波预处理,使粉体在后续烧结过程中有较高的烧结活性.冲击活化粉体技术对于促进难烧结粉体如碳化钨,碳化硅,氮化铝,硅化钛等的烧结具有实用价值[2].2O世纪8O年代,前苏联流体物理研究所最早取得可重复性爆炸合成纳米金刚石的成果使其作为合成纳米碳材料的一种新方法,至今其研究仍方兴未艾.目前,这一方法除了用于合成金刚石,石墨等碳材料外,也用于合成致密相氮化硼(cBN,冲击合成),纳米氧化物如Fe203[3],Al2Os],Ti02[63,SrA12
6、04:Eu,DyE,LiMn204[8]和L
7、2Zn02[g]等.所使用的炸药也由最初的单质猛炸药或混合炸药发展为现在的工业炸药如水胶炸药,乳化炸药等.爆轰法制备纳米颗粒是通过将目标产物的前驱体(制备氧化物多采用硝酸盐)混杂于炸药中,利用炸药爆炸产生的能量合成纳米粉体材料的一种方法.通过选择合适的前驱体以及合理的配方,几乎可以合成所有的纳米氧化物,单质,金属间化合物粉末以及包覆粒子等.控制爆轰合成纳米粉体来源于工程爆破中的"控制爆破技术".所谓控制爆轰合成纳米粉体是指,在纳米粉体的制备过程中,根据目标产物的性质和制备要求,通过合理调节炸药的爆轰参数控制爆轰生成的纳米
8、颗粒的大小,晶型,分布等.在一定程度上,可以认为爆轰法是一种较理想的由小及大(晶体在化学反应区生长)和由大及小(颗粒的粉碎)的方法.衡量炸药爆轰性能的参数有爆热(),爆温(r),爆压(P),爆速(D),氧平衡(0B),密度(ID)等.其中爆温,爆压和氧平衡,爆速,密度等对产物的晶型,成分,颗粒大小以及均匀度等有直接的影响.这些因素可以称之为内因素;而炸药和前驱体种类,保护气氛,压强(真空度),容器体积等对爆轰合成产物的影响可以称之为外因素.1.1内因素控制爆炸合成纳米颗粒应用最早以及研究较广的是合成纳米金刚石.爆炸合成金刚石是利用炸药爆炸产生的高温高压,使碳原子
