《材料合成与制备》ppt课件

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1、材料合成与制备赵景茂13911968706jingmaozhao@126.com讲授内容纳米材料的制备单晶材料的制备非晶材料的制备薄膜材料的制备复合材料的制备陶瓷材料的制备功能材料的制备参考教材：1.王世敏等，纳米材料制备技术，化学工业出版社2.曹茂盛等，材料合成与制备方法，哈工大出版社3.朱世富等，材料制备科学与技术，高教出版社4.姚广春等，先进材料制备技术，东北大学出版社考试：笔试占50分：30个思考题，从中选出10-20个考试个人ppt占30分：就某一种材料的制备或者某种制备技术的应用讲10-15

2、分钟，由全体同学打分，去掉最高的5个，最低的5个。出勤占10分：每次1分笔记：10分材料的作用材料、能源和信息科学是现代文明的三大支柱。人类社会的发展历程曾经以材料来划分：旧石器时代（100万年前）→新石器时代（1万年前）→青铜器时代（公元前5000年）→铁器时代（公元前1200年）→高分子材料、复合材料时代计算机：最早的18000个电子管，总重量达30吨，运算速度5000次/秒；现在：几kg，半导体材料和大规模集成电路人造卫星：每减少1kg，运载火箭的质量可以减少500kg；飞机：发动机的质量减少1k

3、g，升高10m；工作温度每提高100℃，飞机的推力提高15%导弹：每减少1kg，射程提高12km材料的分类：按化学状态分：金属材料、无机非金属材料、高分子材料按状态分：单晶材料、多晶材料、非晶材料、准晶按物理性质分：高强度材料、耐高温材料、超硬材料、绝缘材料、超导材料、磁性材料、透光材料，半导体材料按用途分：建筑材料、结构材料、耐火材料、电工材料、感光材料、压电材料、热电材料。。。。。纳米材料：纳米：一个长度单位，1纳米(nm)=10-9米纳米材料：在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(0.1-100

4、nm)或由它们作为基本单元构成的材料。纳米材料的分类按照维数分:零维：指其在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米颗粒、人造超原子一维：在三维空间有两维处于纳米尺度，如纳米丝、纳米棒等二维：在三维空间有一维处于纳米尺度，如超薄膜按照材料的形状分：纳米粉末：超微粉或超细粉，是研究时间最长、技术最成熟，是制备其他材料的基础纳米纤维纳米膜：又分为颗粒膜和致密膜纳米块体纳米复合材料0-0复合：纳米微粒-纳米微粒0-3复合：纳米微粒-常规块体0-2复合：纳米微粒与薄膜纳米材料的物理、化学性质既不同于微观的原子、分子，也

5、不同于宏观物体。纳米介于宏观世界和微观世界之间，因此也称为介观世界。当常态物质被加工到纳米尺度时，会出现特异的现象，如：铜：良导体；纳米铜：绝缘体；硅：半导体；纳米硅：良导体；陶瓷：易碎；纳米陶瓷：室温下任意弯曲纳米颗粒的制备气相法液相法固相法气相法制备纳米微粒气体中蒸发法化学气相反应法化学气相凝聚法溅射法气体中蒸发法是在惰性气体（或活泼性气体）中将金属、合金或陶瓷蒸发气化，然后与惰性气体碰撞，冷却、凝结而形成纳米微粒。或者是与活泼性气体反应后再冷却凝结而形成纳米微粒。思考题：如何调节纳米微粒的粒径？王

6、世敏等：纳米材料制备技术，P8气体蒸发法的特点：表面光洁；粒度齐整，粒径分布窄；颗粒度容易控制根据加热源的不同，可以将气体蒸发法分为以下6种。1.电阻加热法在以下2中情况下不适合用电阻加热法:1.两种材料(被蒸发的材料和发热体)在高温下熔融形成合金2.被蒸发的材料的蒸发温度高于发热体的软化温度,因此该法重要用于低熔点金属的蒸发：Ag、Al、Cu、Au一般在载物台上每次放入1~2g的原料，得到10mg左右的微粒。多次；功率:1~2kW，适用于实验室研究。2.高频感应加热法特点：高频感应具有感应搅拌作用，坩

7、埚内合金均匀性好；可以将熔体的温度保持恒定；可以在长时间内以恒定的功率运转；加热源的功率大:MW级；加热体中可以放入50g左右的样品，一次可以得到0.5~1g左右的纳米样品粒径分布窄缺点不能制备W、Ta、Mo等高熔点材料3.等离子体加热法等离子体按其产生方式可以分为：直流电弧等离子体高频等离子体直流电弧等离子体在惰性或者反应性气氛下，通过直流放电使气体电离产生高温等离子体，使原料熔化、蒸发，蒸气遇到周围的气体就会被冷却或发生反应形成纳米颗粒。由于等离子体温度高，几乎可以制备任何金属的纳米微粒。如Ta，熔

8、点高（2996℃）种类熔点(℃)加热功率(kW)生成速度(g/min)平均粒径(nm)Ta299680.0515Ti167080.1820Ni1453120.820Co1495100.6520Fe1535100.830Al6605.30.1210Cu10835.10.0530直流电弧等离子法制备金属纳米离子思考题:1.为何能使用铜坩埚?2.为何Cu、Al两种元素的生成速率低？特点：制备量大：一次可以得到数克至数十克不用担心被蒸发材料与坩埚的