纳米金属的制备与应用分析(2)

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1、纳米金属的制备与应用分析扌商要：纳米金属材料具有奇异的结构和特异的性能，这使得纳米金属材料的应用十分广泛。概括介绍了纳米金属材料的特性，对一些主要的制备技术作了较为详细的阐述，并对其在环境、催化、电学、炸药、磁学、光学等方面的应用作了简要介绍。关键词：纳米金属；特性；制备；应用Preparationandapplicationanalysisofnano-metalAbstract:Nano-metalmaterialhassingularstructureandspecificperformance,wh

2、ichmakesthenano-metalmaterialiswidelyused.Nano-metalmaterialpropertiesarebrieflyintroduced,somemajorpreparationtechniquesareelaboratedindetailandtheapplicationinenvironment,catalysis,electrical,explosives,magnetic,optical,andotheraspectsarebrieflyintroduce

3、d.Keyword:nano-metal;property;preparation;application1纳米材料的定义当物质处于纳米级（1-lOOnm）时，因其独特的结构使之表现出光、电、热、磁和生活活性等特殊功能，人们将这些特殊功能应用于传统工业领域，以改进产品性能、提高质量和降低成本。这种既不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。如果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。通常将其分为纳米颗粒和纳米

4、占

5、体，纳米颗粒是指三维尺寸都为纳米量级

6、的固体颗粒，纳米固体是指由纳米颗粒构成的块体材料、颗粒膜、纳米晶、纳米非晶薄膜以及膜厚为纳米量级的多层膜和纳米尺寸的纤维。按照材料内化学键的形式，可以把纳米材料分为纳米金属材料、纳米离子晶体材料、纳米半导体材料、纳米陶瓷材料等⑴。2纳米金属材料在金属材料的牛产中利用纳米技术，有可能将材料成分和组织控制得极其精密和细小，从而使金属的力学性能和功能特性得到飞跃的提高。纳米金属材料是当今新材料研究领域中最具活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象，也是纳米科技屮最活跃、最接近应用的组成部分。纳米金属材

7、料是20世纪80年代开发的一种高新材料，是指晶粒尺寸小于100纳米的金属材料，包括纳米金属粉末和纳米金属结构材料⑵。3纳米金属的特性3.1表面效应表面效应是指纳米粒子表面原子与总原子之比随着粒子尺寸减少而大幅度地增加，粒子的表而能及表而张力也随着增加，从而引起纳米粒子性质变化的现象。由于纳米粒子的表面原子数增多，极不稳定，很容易与其他原子结合趋于稳定，因此，纳米粒子具有很高的化学活性。新制成的纳米粒子必须进行一定的稳定化处理或者保存。例如金属纳米粒子在空气中自燃，无机的纳米粒子暴露在空气中会吸附气体，并与气

8、体进行反应⑶。3.2小尺寸效应固体物理的研究表明，当超细微粒的尺寸减小到与光波波长、得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被破坏；非晶态纳米颗粒的颗粒表而附近原子密度减小，导致声、光、屯、磁、热、力学等特性呈现新的小尺寸效应，材料的宏观物理、化学性能将会发生很大变化，这种现象称为小尺寸效应，又称体积效应。3.3量子尺寸效应量子尺寸效应是指当粒子的尺寸减小下降某一数值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象和纳米半导体微粒存在不连续的被占据的

9、分子轨道能级，能隙变宽现象。3.4宏观量子隧道效应电子具有粒子性乂具有波动性，因此存在隧道效应，近年来人们发现一些宏观物理量，如颗粒的磁化强度，量子相干器件中的磁通量等亦显示出隧道效应，故称之为宏观量子隧道效应⑷。所以，纳米金属材料不但具有块体金属所具有的特性，还具有块体金属所不具有的许多特性。纳米固体材料还具有许多既不同于块体金属又不同于纳米金属颗粒的新特性，如协同效应等。纳米金属粒子由于颗粒体积小，表面原子数目显著增大，量子尺寸效应、体积效应（小尺寸效应）、表面效应和宏观量子隧道效应明显，因而呈现岀特异

10、的物理、化学、光学、力学、电学与磁学性能⑸。这些性能已经被广泛地应用，因此，纳米金属材料在现代工业、国防和高技术发展屮充当了越来越重要的角色，应用前景越来越广阔⑹。4纳米金属材料的制备方法4.1纳米金属的制备方法4.1.1气相法气相法制备金属纳米粉体始于60年代初期，1984年西徳Searlands大学材料系H.Gleiter教授的研究小组在气相法制备金属纳米粉体的基础上首次采用惰性气体保护原位加压成型法成功制备