"#广东省科技计划项目!
B 45&##9X $#7#$##+""张坚#男$$*"(年生$工程师"’,-./0#T h
++$(!$%7564-纳米金属粉末的制备方法及应用#
张"坚$!曹晓国&!黄惠平&
!$"广州友林经济发展有限公司"广州"$#(7##&"广东工业大学材料与能源学院"广州"$###%
$""摘要""论述了纳米金属粉末的物理"
化学制备方法!详述了纳米金属粉末近年来在催化剂材料"微波吸收剂材料"金属燃烧剂材料"磁性材料"医学和生物工程材料"烧结材料等领域中的应用#
关键词""纳米金属粉末"制备"应用
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&"引言
纳米粉末是指尺寸范围定义为$"$##>-左右的粉末%纳米金属粉末最显著的特点就是晶粒尺寸非常小"
从而使它具有与普通块状金属不同的特性%其具有表面效应&体积效应&量子尺寸效应&
宏观量子隧道效应等特性"作为粉末材料"在化学工业的催化剂&微孔材料&导电浆料原料&固体燃料推进剂的添加剂&
磁记录材料&微波吸收材料等诸多领域都具有广阔的应用前景"使其在冶金&化工&电子&国防&航空航天等研究领域呈现出
极其重要的应用价值’$"&(
%&#世纪*#年代以来"
由于世界各国高度重视"在更广泛的领域内展开了对纳米金属粉末应用开发的研究"这在科学理论和实际应用方面都有重要意义%
!"纳米金属粉末的制备
纳米金属粉末的制备方法基本可分为物理法和化学法两种%
!5!"物理法
$$%蒸发,
冷凝法蒸发,冷凝法是在超高真空!$#b "Y .$或低压惰性气体气氛氩!:K $或氦!A E $中!"#Y ."$V Y .$"通过蒸发源的加热作用"使待制备的金属&
合金或化合物汽化&升华"然后冷凝形成纳米材料’7"9(%这是目前用物理方法制备具有清洁界面的纳米粉体的
主要方法之一%蒸发,冷凝法的特点是所制备的纳米粒子表面清洁"可以原位加压"纳米粒子的粒径可通过调节加热温度&压力和气氛等参数在几纳米至"##>-范围内调控%缺点是结晶形状难以控制"生产效率低"在实验研究上较常用%现已制备出几十种金属纳米粒子"如:2&:?&[2&I E &:0&Y L &X E &X /&=?
&=>&[4&B /&\&[K &[L &@>&P E &R >&P >&Y L &Q E 等"平均晶粒尺寸可达""$#>-%
蒸发,冷凝法按加热蒸发源的不同"可分为以下几类)电阻加热法&等离子体加热法&高频感应加热法&激光加热法&电子束加热法%
电阻加热法"这是最简单的一种加热方法"通常用石墨电阻加热体"多在实验室中采用%
等离子体加热法"等离子体加热法又可分成几种方式"如等离子体火焰喷射法&等离子体电弧作用下的熔池蒸发法&活性氢气氛作用下的活性等离子弧熔化法!又可称为氢电弧等离子体法$等%等离子体加热法可使各种金属&碳化物&氧化物稳定蒸发%
高频感应加热法"该法通常是把盛有原料的器皿!坩埚$置于高频电流下加热蒸发"用增压转泵将炉内抽真空或保持一定的:K &A E 气氛"
获得超细粉末%激光加热法"使[8&激光通过C
.:O 或C E 窗口并连续高密度地聚光于原料上"
将原料蒸发再冷凝收集而得超细粉末%电子束加热法"该法用电子束作为高熔点物质的蒸发源%
$&
%溅射法溅射法是指利用溅射技术"将加速的高能离子打到材料表面使材料蒸发"发射出中性的及电离的原子和原子团粒"形成纳
米材料的一种常见的物理气相化学沉积方法’9(
%其可分为).离子溅射%常用:K a &M K
a 或A a 轰击块体靶"在低压惰性气氛中形成纳米粒子%/激光侵蚀%用高功率激光侵蚀固体表面"
气化离子性基团%0等离子体溅射%利用等离子体溅射固体靶后成核"
控制生长"有直流放电&电弧&射频&微波&电子回旋共振等%溅射法的优点是它几乎可用于所有物质的蒸发"缺点是通常只产生少量的团粒"而团粒的强度随团粒尺寸的增大呈指数降低%目前已制备出多种薄膜和纳米粒子"如Z &=4&:?
&[K 等%$7
%液态金属离子源法液态金属离子源法的原理类似于墨滴打印机%端尖为几微米的细钨丝"用一种高于熔点的金属液体湿润"在端尖加上数千
*
*9$*纳米金属粉末的制备方法及应用+张"坚等万方数据