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《蒸发冷凝团聚法制备金属微米级纳米团聚体粉体》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、《蒸发冷凝及喷雾干燥法制备金属纳米和微米级纳米团聚体粉体》项目可行性研究报告李春福西南石油大学油气层地质与开发工程国家重点实验室2015/7/8一、金属微纳米粉体1、微纳米技术和微纳米粉体微纳米技术是当代三大高新技术之一（新信息、新能源、新材料，六大领域的说法包括生物技术、航天技术和海洋技术），在现在的科学技术和国民经济中起着越来越重要的作用，其研究和应用遍及当今各学科领域和各行各业。微纳米粉体是微纳米材料的重要的组成部分，是制备各种新性功能材料的的重要的基础材料，它赋予各种复合材料以诸多的有意的特性。微米粉体材
2、料是指其粒径大于0.1μm的粉体，其中历经大于0.1μm小于1μm的也称之为亚微米粉体。关于微米粉体的上限，国内外至今上没有一个提议的定义。有人将粒径上限为100μm的粉体称之为超细粉体（veryfine），也有人定义上限为30μm火10μm的粉体为超细粉体（superfine或者ultrafine）。颗粒的粒径大1nm，小于100nm的粉体称之为纳米粉体。2、纳米材料的特性微纳米粉体，尤其是纳米粉体，具有很多纳米材料均具备的奇异的性能，如：1)小尺寸效应(Smallsizeeffect)：即当颗粒的尺寸与光波波
3、长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米粒子的颗粒表面层附近的原子密度减少，导致声、光、电、磁、热、力学等特性呈现新的物理性质的变化称为小尺寸效应。对超微颗粒而言，尺寸变小，同时其比表面积亦显著增加，从而产生如下一系列新奇的性质；2)高表面效应(Highsurfaceeffect):球形颗粒的比表面积与直径的平方成反比,随着颗粒直径变小,比表面积显著增大,表面原子所占的比例也会随之增加.假如原子间距为0.3nm,表面原子仅占一层,粗略地估算
4、表面原子所占的比例见下表.超微颗粒表面原子百分数与颗粒直径的关系颗粒直径（nm）粒子原子总数表面原子数占总原子数%1003X1062103X1062054X10340130100油表可见对直径大于100nm的颗粒表面效应可忽视不计,而当尺寸小于100nm时,其表面原子百分数激剧增长,超微颗粒表面积甚至可高达100m2/g,这时的表面效应将不容忽视.用高倍率电子显微镜对金超微颗粒(直径为2nm)进行观察,发现这些颗粒的形态在不断变化(如立方八面体,十面体,二十面体多李晶等),既不同于固体,又不同于液体,是一种准固体
5、.在电子显微镜的电子束照射下,表面原子仿佛呈“沸腾”状态,尺寸大于10nm的颗粒具有稳定的结构状态.超微颗粒的表面活性,使其有望成为新一代的高效催化剂和贮气材料以及低熔点材料.），3)量子隧道效应（Quantumtunnellingeffect）宏观量子隧道效应是基本的量子现象之一，即当微观粒子的总能量小于势垒高度时，该粒子仍能穿越这一势垒。近年来，人们发现一些宏观量，例如微颗粒的磁化强度，量子相干器件中的磁通量等亦有隧道效应，称为宏观的量子隧道效应。），人们发现一些宏观量，例如微颗粒的磁化强度，量子相干器件中的
6、磁通量等亦有隧道效应，称为宏观的量子隧道效应。早期曾用来解释纳米镍粒子在低温继续保持超顺磁性。来人们发现Fe－Ni薄膜中畴壁运动速度在低于某一临界温度时基本上与温度无关。于是，有人提出量子理想的零点震动可以在低温起着类似热起伏的效应。从而使零温度附近微颗粒磁化矢量的重取向，保持有限的驰豫时间，即在绝对零度仍然存在非零的磁化反转率。宏观量子隧道效应的研究对基础研究及实用都有着重要的意义，它限定了磁带、磁盘进行信息贮存的时间极限。量子尺寸效应，隧道效应将会是未来电子器件的基础，或者它确立了现存微电子器件进一步微型化的
7、极限。当电子器件进一步细微化时，必须要考虑上述的量子效应。上述的量子尺寸效应、高表面效应、小尺寸效应及量子隧道效应都是纳米微粒与纳米固体的基本特性。除此之外，纳米材料还有在此基础上的介电限域效应、表面缺陷、量子隧穿效应等。这些特性使纳米微粒和纳米固体表现出许多奇异的物理、化学性质，出现一些“反常现象”。例如金属为导体，在低温时纳米金属微粒由于量子尺寸效应会呈现电绝缘性；一般PbTiO3，BaTiO3和SrTiO3等是典型铁电体，但当其尺寸进入纳米数量级就会变成顺电体；铁磁性的物质进入纳米尺度（～5nm）时，由多畴
8、变成单畴，于是显示极强顺磁效应；当粒径为十几纳米的氮化硅微粒组成了纳米陶瓷时，已不具有典型共价键特征，界面键结构出现部分极性，在交流电下电阻很小；化学惰性极高的金属铂制成纳米粒子（铂黑）后，却成为活性极好的催化剂；金属由于光反射现象呈现出各种美丽的颜色，而金属的纳米粒子光反射能力显著降低，通常可低于1%，由于小尺寸和表面效应使纳米粒子对光吸收表现极强能力；由纳米粒子组成的
