【精品】纳米材料的制备方法

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1、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法主要包括：物理法和化学法两大类。(1)物理法：放电爆炸法、机械合金化法、严重塑性变形法、惰性气体蒸发法、等离子蒸发法、电子束法、激光束法等。(2)化学法：气相燃烧合成法、气相还原法、等离子化学气相沉积法、溶胶一凝胶法、共沉淀法、碳化法、微乳液法、络合物分解法等。纳米微粒和纳米材料具有广阔的应用前景，它的应用领域包括化工、机械、生物工程、电子、航天、陶瓷等方面。(1)纳米微粒用作催化剂。聚合型马来酰亚胺树脂材料在军工、民用行业得到广泛应用，它性能优良，被认为是最有发展前途的树脂基体。纳米Ti02可作为N—苯基马来酰亚胺聚合反应的催

2、化剂。(2)纳米微粒可提高陶瓷塑性。纳米Ti02与其它金属氧化物纳米晶一起可组成具有优良力学性能的各种新型复合陶瓷材料，在开发超塑性陶瓷材料方面具有诱人的前景。(3)纳米微粒用作润滑油添加剂，可大大减轻摩擦件之间的磨损。把平均粒径小于10nm的金刚石微粒(NMD)均匀加入Cu10Sn合金基体中，干滑动摩擦试验结果表明：在载荷78N、滑动速率低于1.6m/s时，Cu10Sn2NMD复合材料的摩擦因数稳定在0.19左右，远低于基体Cu10Sn合金(口=0.31〜0.38)。而且Cu10Sn合金在摩擦过程中产生较大的噪音，摩擦过程不平稳，而Cu10Sn2NMD复合材料摩

3、擦过程非常平稳，噪音很低，并且在摩擦副的表面形成了部分连续的固体润滑膜。(4)纳米颗粒用于生物传感器。葡萄糖生物传感器在临床医学、食品工业等方面都有重要的用途。将金、银、铜等纳米颗粒引入葡萄糖氧化酶膜层中，由此制得的生物传感器体积小，电极响应快、灵敏度高。(5)纳米复合材料。采用溶胶一凝胶法可制备出聚酰亚胺/二氧化硅纳米复合材料。(6)纳米微晶应用于磁性材料中，可制备出高效电子元件和高密度信息贮存器。纳米材料人们将晶体区域或其它特征长度在纳米量级范围(小于lOOnm)的材料广义定义为"纳米材料"或"纳米结构材料"(nanostructuredmaterials)。

4、由于其独特的微结构和奇异性能，纳米材料引起了科学界的极大关注，成为世界范围内的研究热点，其领域涉及：物理、化学、生物、微电子等诸多学科。目前，广义的纳米材料的主要包括：(1)清洁或涂层表面的金属、半导体或聚合物薄膜；(2)人造超晶格和量子阱结构；(3)结晶聚合物和聚合物混和物；(4)纳米晶体和纳米玻璃材料；(5)金属键、共价键或分子组元构成的纳米复合材料。经过最近十多年的研究与探索，现已在纳米材料制备方法、结构表征、物理和化学性能、去业等方面取得显著进展，研究成果日新月异，研究范围不断拓宽。纳米材料的制备与合成材料的纳米结构化可以通过多种制备途径来实现。这些方法可

5、大致归类为："两步过程"和"一步过程"。"两步过程"是将预先制备的孤立纳米颗粒固结成块体材料。制备纳米颗粒的方法包括：物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、微波等离子体、低压火焰燃烧、电化学沉积、溶胶一凝胶过程、溶液的热分解和沉淀等，其中，PVD法以"惰性气体冷凝法"最具代表性。"一步过程"则是将外部能量引入或作用于母体材料,使其产生相或结构转变，直接制备出块体纳米材料。诸如，非晶材料晶化、快速凝固、高能机械球磨、严重塑性形变、滑动磨损、高能粒子辐照和火花蚀刻等。目前，关于制备科学的研究主要集中于两个方面：（1）纳米粉末制备技术、理论机制和模型。目的是改

6、进纳米材料的品质和产量；（2）纳米粉末的固结技术。以获得密度和微结构可控的块体材料或表面覆层。纳米材料的奇异性能（1）原子的扩散行为原子扩散行为影响材料的许多性能，诸如：蠕变、超塑性、电性能和烧结性等。纳米晶Co的自扩散系数比Cu的体扩散系数大14〜16个量级，比Cu的晶界自扩散系数大3个量级。Wurshum等最近的工作表明：Fe在纳米晶Ni中的扩散系数远低于早期报道的结果。纳米晶Pd的界面扩散数据类似于普通的晶界扩散，这很可能是由于纳米粒子固结成的块状试样中的残留疏松的影响。他们还报道了Fe在非晶FeSiBNbCu（Finemete）晶化形成的复相纳米合金（由F

7、e3Si纳米金属间化合物和晶间的非晶相构成）中的扩散要比在非晶合金中快10-14倍，这是由于存在过剩的热平衡空位。Fe在Fe-Si纳米晶中的扩散由空位调节控制。（2）力学性能目前，关于纳米材料的力学性能研究，包括:硬度、断裂韧性、压缩和拉伸的应力一应变行为、应变速率敏感性、疲劳和蠕变等已经相当广泛。所研究的材料涉及不同方法制备的纯金属、合金、金属间化合物、复合材料和陶瓷。研究纳米材料本征力学性能的关键是获得内部没有（或很少）孔隙、杂质或裂纹的块状试样。由于试样内有各种缺陷，早期的许多研究结果已被最近取得的结果所否定。样品制备技术的日臻成熟与发展，使人们对纳米材料本

8、征力学性能