200908013215石瑞鑫纳米材料制备技术

《200908013215石瑞鑫纳米材料制备技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、中国石油大学胜利学院材料先进制造技术论文题目：纳米材料制备技术学生姓名：石瑞鑫系别：机械与电气工程系专业年级：09级材料成型及控制工程本科二班学号：2009080132152012年5月28日纳米材料制备技术石瑞鑫（中国石油大学胜利学院材料成型及控制工程09级本科2班）摘要：纳米材料作为材料家族中的重要一员，近年来受到科学界和工程界广泛的重视。纳米材料制备技术的不断发展，使得纳米材料的应用越来越广泛。本文综合评述了纳米材料的制备方法，介绍了纳米材料在化工、轻工、医药、农药领域、食品工业、微电子工业、高技术陶瓷领域等方面的应用，分析了我国纳

2、米材料的研究现状和发展方向。关键词：纳米材料，制备方法，发展应用纳米制备技术是80年代末刚刚诞生并正在崛起的新技术，其基本涵义是：纳米尺寸范围(10-9～10-7m)内认识和改造自然，通过直接操作和安排原子、分子创造新物质。由于纳米材料具有奇特的力学、电学、磁学、热学、化学性能等，目前正受到世界各国科学家的高度重视。纳米材料的发展主要经历了三个阶段，第一阶段是单一材料和单相材料的研究阶段，即纳米晶或纳米粉末相材料（NanocrystallineorNanophase）。第二阶段是纳米复合材料，通常采用纳米微粒与纳米微粒的复合（0-0复合）

3、、纳米微粒同常规块体之间的复合（0-3复合）及复合纳米薄膜（0-2复合）。第三阶段是纳米组装体系（Nanostruredassemblingsystem）、纳米尺度的图案材料（Patterningmatetrialsonthenanometerscale），他的基本内涵是纳米颗粒以及纳米丝、纳米管为基本单元在一维、二维及三维空间之中组装排列成具有纳米结构的体系，其中包括米阵列体系、介空组装体系、薄膜镶嵌体系。通过控制，可使纳米颗粒、纳米丝、纳米管有序的排列，获得特殊的材料性能。制备方法一、气相法制备纳米微粒　　1.溅射法此方法的原理为：用

4、两块金属板分别作为阴极和阳极，阴极为蒸发用材料，在两电极间充入Ar(40～250Pa)，两极间施加的电压范围为0.3～1.5kV。由于两极间的辉光放电使Ar粒子形成，在电场作用下Ar离子冲击阳极靶材表面，使靶材原子从其表面蒸发出来形成超微粒子，并在附着面上沉积下来。离子的大小及尺寸分布主要取决于两极间的电压、电流、气体压力。靶材的表面积愈大，原子的蒸发速度愈高，超微粒的获得量愈大。溅射法制备纳米微粒材料的优点是：1)可以制备多种纳米金属，包括高熔点和低熔点金属。常规的热蒸发法只能适用于低熔点金属；2)能制备出多组元的化合物纳米微粒，如Al

5、S2，Tl48，Cu91，Mn9，ZrO2等；通过加大被溅射阴极表面可加大纳米微粒的获得量。采用磁控溅射与液氮冷凝方法可在表面沉积有方案膜的电镜载网上支撑制备纳米铜颗粒。2.混合等离子法此方法是采用RF(射频)等离子与DC直流等离子组合的混合方式来获得超微粒子。该制备方法有以下几个特点：1)产生RF等离子时没有采用电极，不会有电极物质(熔化或蒸发)混入等离子体而导致等离子体中含有杂质，故超微粒的纯度较高；2)等离子体所处的空间大，气体流速比DC直流等离子体慢，致使反应物质在等离子空间停留时间长，物质可以充分加热和反应；3)可使用非惰性气体

6、制备化合物超微粒子，使产品多样化。混合等离子蒸发法制取超微粒子有3种方法：1)等离子蒸发法　使大颗粒金属和气体流入等离子室，生成超微粒子；2)反应性等离子气体蒸发法　使大颗粒金属和气体流入等离子室，同时通入反应气体，生成化合物超微粒子；3)等离子VCD法　使化合物随载气流入等离子室，同时通入反应气体，生成化合物超微粒子。例如，将原料Si3N4以4g/min的速度流入等离子室，通入H2进行热分解，再通入反应性气体NH3，经反应生成Si3N4超微粒子。3.激光诱导化学气相沉积法(LVCD)LVCD法具有清洁表面，离子大小可精确控制、无粘结、粒

7、度分布均匀等优点，并容易制备出几纳米至几十纳米的非晶及晶态纳米微粒。目前LVCD法已制备出多种单质、化合物和复合材料超细粉末，并且已进入规模生产阶段，美国的MIT于1986年已建成年产几十吨的装置。激光制备超细微粒的工作原理是利用反应气体分子对特定波长激光束的吸收，引起反应气体分子激光光解、激光热解、激光光敏化和激光诱导化学合成反应，在一定工艺条件下，获得超细粒子空间成核和长大。例如，用连续输出CO2激光(10.6um)辐照硅烷气体分子(SiH4)时，硅烷分子很容易发生热解反应：SiH4→Si(g)+2H2↑，热解生成的气相Si(g)在一

8、定工艺条件下开始成核长大，形成纳米微粒。激光制备纳米粒子的装置一般有2种类型：正交装置和平行装置。其中正交装置使用方便，易于控制，工程实用价值大，激光束与反应气体流向正交。激光束照在反应气体上