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1、------------------------------------------------------------------------------------------------电弧等离子体法在纳米材料制备中的应用??14??材料导报????????2007年5月第21卷专辑??钟??炜,杨君友,段兴凯,朱??文,樊希安,鲍思前(华中科技大学材料成型与模具技术国家重点实验室,武汉430074)????摘要????电弧等离子体法可广泛用于多种纳米粉末、纳米管及纳米薄膜的制备。介绍了电弧等离子体法制备纳米材料的基本工作原理及其在制备各种纳米材料的应用,分析了电弧等离子体法的特点与
2、优势,并展望了其发展前景。关键词????电弧等离子体法??纳米材料??制备技术ApplicationofArcPlasmaMethodinSynthesisofNanomaterialZHONGWei,YANGJunyou,DUANXingkai,ZHUWen,FANXi??an,BAOSiqian(StateKeyLaboratoryofMaterialProcessingandDie&MouldTechnology,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074)Abstract????Asanewmethodforna
3、nomaterialspreparation,arcplasmamethodhasbeenwidelyusedforpre??——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------paringvariousnano??powders,nanotubesandnanofilmmaterials.Inthispaper,theworkingprocessandprinciplesof
4、arcplasmamethodareintroducedfirstly,anditsapplicationinpreparingvariousnanomaterialisreviewed.Andthentheprospectofarcplasmamethodissupposed.Keywords????arcplasmamethod,nanomaterial,preparationtechnology??0??引言纳米微粒所具有的特殊结构,赋予了它许多特殊的性质和功能,如小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等特点,从而导致其热、磁、光、敏感特性和表面稳定性等不同于正常粒子,
5、使其具有广阔的应用前景[1,2]。纳米材料的制备方法甚多,目前,制备纳米材料中最基本的原则有二条:一是将大块固体分裂成纳米微粒;二是由单个基本微粒聚集形成微粒,并控制微粒的生长,使其维持在纳米尺寸。按照纳米微粒的制备原理,纳米材料的制备方法总体上可以分为物理方法和化学方法。物理方法有:蒸发冷凝法、离子溅射法、机械球磨法、低温等离子体法、电火花法和爆炸法等;化学方法有水热法、水解法、溶胶??凝胶法、熔融法等[1~6]。电弧等离子体法是一种在惰性气氛或反应性气氛下通过电弧放电使气体电离产生高温等离子体,从而在等离子体增强的气氛中发生物理或化学变化产生气相沉积的材料制备方法。电弧等离子—————
6、—————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------体法作为一种材料制备方法,具有独特的优点,在制备各种纳米粉末、纳米管、纳米薄膜等方面有重要的应用,本文将就其在纳米材料制备方面的应用发展现状进行综述。两极接触处的加热升温。两极快速拉开瞬间,能量进一步集中,温度升高到部分电子的热运动足以克服原子的束缚,从阴极表面发射出来,惰性气体被电离形成稳定的等离子体。它是由电子、光子、正负离子和中性
7、粒子组成的一种高温高活性离子化的导电气体。1.2??阳极金属蒸发输入阳极的能量是靠等离子体离子碰撞实现的,电弧的功率主要用于阳极材料的熔化和蒸发,其次用于电极材料的传导,辐射散热损失以及其他形式的能量损耗。在点燃电弧后瞬间,阳极金属被加热熔融蒸发形成蒸气,蒸发速率可表示为:????I0=pc[M/(2??RT)]1/2式中:pc为饱和蒸气压,M为相对原子质量,R为气体的普适比例常数。金属蒸气与周围惰性气体原子相互碰撞,并
