纳米材料与技术纳米固体及其制备技术.doc

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1、第六章纳米固体及其制备技术刮刀一、纳米固体的分类二、纳米固体的制备一、纳米固体的分类1•固态物质的分类依原子排列的对称性和有序程度划分，有：晶态：长程有序，具有平移周期性菲晶态：仅有短程序准晶态：只有取向对称性。2.纳米I古I体的分类纳米固体是指以纳米微粒（尺寸在1—lOOnm）为主体形成的体相材料,包括块体（bulk）和薄膜（film）。%1按纳米微粒结构形式划分：纳米晶体（微晶）材料、纳米非晶材料、纳米准晶材料%1按纳米微粒键的形式划分：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%1按纳米微料的相组成划分：纳米（单）相材料、纳米复相材料%1按

2、空间维数划分：以纳米微粒为单元在空间有序排列一维方向为纳米丝、二维平面为纳米薄膜、三维空间为纳米块体。探纳米复合材料的分类：0-0复合：微粒一微粒复合0_3复合：纳米微粒分散到三维块体屮0-2复合：纳米微粒分散到二维薄膜屮3.纳米固体的基本构成%1纳米微粒：I—lOOnmi）须小于临界尺寸（性能发生突变）；ii）依材料不同，纳米尺寸的限定范围不同%1界面:d=5nm时,界面体积占总体积的50%界面所占体积百分数=36/（d+6）&为界血厚度（约Inm）二、纳米固体的制备当前的制备方法仍有待改进：金属、合金、陶瓷材料如何获得高密度，催化剂及载体、过滤器如何降低密度、

3、提高强度，等等。1.纳米金属与合金材料的制备2.纳米相陶瓷的制备3.纳米薄膜和颗粒膜的制备I.纳米金属与合金材料的制备材料的纳米结构化可以通过多种制备途径來实现。这些方法可大致归类为“两步过程”和“一步过程”。%1“两步过程”是先制备孤立的纳米颗粒，然后将其尚结成块体材料。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）、电化学沉积、溶胶一凝胶（sol・驴1）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。b惰性气体蒸发（凝聚）、原位加压法蔽氮i）过程：制备纳米颗粒纳米颗粒的收集纳米颗粒压制成块体是二次凝聚晶体或菲晶体

4、。蒸气源、真空泵滑板卜波纹管L套简低圧成型高压成型冲头I”衣1984年，徳国萨尔彳jFi肯的格莱特（HerbertGlcitcr）教授把粒径为6nm的金属饮粉原位加圧制成世界上第一块纳米材料，开创纳米材料学之先河。已成功制备出Fe、Cu、Au、Pd等金属和Si25Pd75^Pd7OFe5Si25等合金的纳米晶块体。ii）特点高真空、原位压制，纳米颗粒表面清洁、新鲜（无氧化），很少硬团聚，使块体的纯度高，相对密度也高,最髙可达理论密度（如单晶密度）的97%。%1“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。如非晶材料

5、晶化、快速凝固、高能机械球磨、严朿樂性形变、滑动轉损、高能粒子辐照和火花蚀刻等。高能球磨法（结合加压成块法）利用球桝机将金属或合金粉末粉碎为纳米级的微粒（也有山纳米晶构成的大颗粒），经压制（冷压和热压）就可获得块体试样，再经适当热处理得到所需性能。刮刀一、纳米固体的分类二、纳米固体的制备一、纳米固体的分类1•固态物质的分类依原子排列的对称性和有序程度划分，有：晶态：长程有序，具有平移周期性菲晶态：仅有短程序准晶态：只有取向对称性。2.纳米I古I体的分类纳米固体是指以纳米微粒（尺寸在1—lOOnm）为主体形成的体相材料,包括块体（bulk）和薄膜（film）。%1按

6、纳米微粒结构形式划分：纳米晶体（微晶）材料、纳米非晶材料、纳米准晶材料%1按纳米微粒键的形式划分：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%1按纳米微料的相组成划分：纳米（单）相材料、纳米复相材料%1按空间维数划分：以纳米微粒为单元在空间有序排列一维方向为纳米丝、二维平面为纳米薄膜、三维空间为纳米块体。探纳米复合材料的分类：0-0复合：微粒一微粒复合0_3复合：纳米微粒分散到三维块体屮0-2复合：纳米微粒分散到二维薄膜屮3.纳米固体的基本构成%1纳米微粒：I—lOOnmi）须小于临界尺寸（性能发生突变）；ii）依材料不同，纳米尺寸的限定范围不同

7、%1界面:d=5nm时,界面体积占总体积的50%界面所占体积百分数=36/（d+6）&为界血厚度（约Inm）二、纳米固体的制备当前的制备方法仍有待改进：金属、合金、陶瓷材料如何获得高密度，催化剂及载体、过滤器如何降低密度、提高强度，等等。1.纳米金属与合金材料的制备2.纳米相陶瓷的制备3.纳米薄膜和颗粒膜的制备I.纳米金属与合金材料的制备材料的纳米结构化可以通过多种制备途径來实现。这些方法可大致归类为“两步过程”和“一步过程”。%1“两步过程”是先制备孤立的纳米颗粒，然后将其尚结成块体材料。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）、电化

8、学沉积、溶