纳米材料的技术和应用

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1、纳米材料的技术及其应用Thetechnologyofnanometermaterialsanditsapplication[摘要]:纳米技术，作为将带来新产业革命的一门科学技术，受到了广泛的关注。本文对综述了纳米材料基本效应，纳米颗粒、纳米薄膜制备方法，并对各种制备方法的原理进行了概要的介绍，同时给出了纳米材料发展及应用前景，纳米机械的发展历程、当今的应用以及未来的发展方向展开论述。[Abstract]nanotcchnology,asanewscienceandtechnologythatwillbringnewindustryrevolution，hasreceiv

2、edextensiveattention.Inthispaper,theeffectsofnanometermaterialreview,nanoparticle,nanofilmpreparationmethodandprincipleofvariouspreparationmethodswerebrieflyintroduced,thedevelopmentandapplicationofnanomaterialsaregivenatthesametime,thedevelopmentprocess,thenanomechanicalapplicationandth

3、efuturedevelopmentdirectionisdiscussed.关键词：纳米材料技术制备方法发展应用Keywords:nanomaterialstechnologydevelopmentandApplication【引言】纳米，是一个物理学上的度量单位，一纳米是一米的十亿分之一，相当于万分之一头发丝粗细。当物质达到纳米尺度以后，大约是在l-100nm这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原來组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料即为纳米材料。而纳米粒子（粒径（1〜lOOnm）是加工和制造纳米材料的原料。由于材料

4、的超细化，其表面的电子结构和晶体结构发生变化，产生了表面效应、小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应，从而使其在磁性、光发射、光吸收、导热性、化学活性、敏感特性、电学及力学等方面表现出独特的性能。正文：一、纳米颗粒的制备方法纳米粒子的制备方法很多，可分为物理方法和化学方法。1.物理方法1）真空冷凝法：用真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气化或形成等离子体，然后骤冷。其特点纯度高、结晶组织好、粒度可控，但技术设备要求高。蒸发冷凝法是指在高真空的条件下，金属试样经蒸发后冷凝。试样蒸发方式包括电弧放电产生高能电脉冲或高频感应等以产生高温等离子体,使金属蒸发。在高真空室内，导

5、入一定压力氮气，当金屈蒸发后，金属粒子被周围气体分子碰撞，凝聚在冷凝管上成10nm左右的纳米颗粒，其尺寸可以通过调节蒸发温度场、气体压力进行控制，最小的可以制备出粒径为2nm的颗粒。蒸发冷凝法制备的超微颗粒具有如下特征:⑴高纯度;⑵粒径分布窄;⑶良好结晶和清洁表面;⑷粒度易于控制等,在原则上适用于任何被蒸发的元素以及化合物。2）物理粉碎法：通过机械粉碎、电火花爆炸等方法得到纳米粒子。其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。2.化学方法1）气相沉淀法：利用金属化合物蒸气的化学反应合成纳米材料。其特点产甜纯度高，粒度分布窄。一种或数种反应气体通过热、激光、等离

6、子体等而发生化学反应析出超微粉的方法，叫做化学气相沉积法。由于气相中的粒子成核及生长的空间增大，制得的产物粒子细，形貌均一,具有良好的单分散度，而制备常常在封闭容器中进行，保证了粒子具有更高的纯度，化学气相沉积技术更多的应用于陶瓷超微粉的制备。等离子体作为化学气相沉积法的热源时，按其产生方式分为直流等离子体和射频等离子体。作为理想高温热源,利用等离子体内的高能电子激活反应气体分子使Z离解或电离，获得离子和大量活性基团，在收集体表面进行化学反应，形成纳米固体。等离子体具有气氛可变、温度易控的优异特点，选用不同的成流气体，形成氧化、述原或惰性气氛以制备各种氧化物、碳化物或氮

7、化物纳米粒子。3）溶胶凝胶法：金属化合物经溶液、溶胶、凝胶而固化，再经低温热处理而生成纳米粒子。其特点反应物种多，产物颗粒均一，过程易控制，适于氧化物和II〜VI族化合物的制备。溶胶一凝胶法是20世纪60年代发展起来的一种制备玻璃、陶瓷等无机材料的新方法。近年来有许多人利用该方法制备纳米薄膜。其基本步骤是先用金属无机盐或有机金屈化合物在低温下液相合成为溶胶，然后采用提拉法或旋涂，使溶液吸附在衬底上，经胶化过程成为凝胶，凝胶经一定温度处理后即可得到纳米晶薄膜。由于溶胶的先驱体可以提纯且溶胶一凝胶过程在常温下可液相成膜，设备简单,操作方便，因