金属纤维阵列的制备技术
金属纤维简介
一、总论金属纤维及其制品是近年来发展起来的新型工业材料，是现代科学的一个重要领域。
金属纤维不但具有金属材料本身固有的一切优点，还具有非金属纤维的一些特殊性能。
金属纤维表面积非常大，使得在内部结构、磁性、热阻和熔点等方面有着超常的效果，具有良好的导热、导电、柔韧性、耐腐蚀性。
金属纤维是采用金属丝材复合组装，多次集束拉拔、退火、固溶处理等一套特殊工艺制成，每股有数千、数万根。
纤维丝径可达1-2微米，纤维强度可以达1200-1800Mpa,延伸率大于1%。
由于技术难度大，工艺复杂，世界只有美国、比利时等少数国家可以生产。
研究最早的是美国，但规模化、产业化最快的是比利时的bekaert公司，控制世界市场的一半以上。
二、不锈钢金属纤维应用领域1、纺织制品随着国民经济的发展，由于科技的发达，有线、无线设备的应用，致使我们生活外围的环境，被电磁波的污染情况愈来愈严重了，对人的身体造成不同程度的危害，在某些特种行业甚至可危及生命的安全，所以电磁波的污染将可能成为人类环境污染、水污染及空气污染后的第四种严重污染源。
纯金属纤维纺织品可用于制作枕式密封带、除尘袋、热工件传送袋、隔热帘、耐热缓冲垫等。
金属纤维混纺织品可用来制作高压屏蔽服、防静电工作服、孕妇服、及防护罩、医疗手术服等。
金属纤维纺织品还可以用于制作假军事目标及雷达靶子，在作战中起到迷惑敌方的作用。
近年来随着国民文化素质的提高，对下一代优生优育的重视，现在孕妇服的市场在快速的发展，代表有上海的添香公司、十月妈咪公司、在纤维使用领域处于领先的浙江阿贝姆公司等。
2、过滤材料金属纤维过滤材料是其应用的一个重要领域，金属纤维过滤材料，也就是金属纤维毡的制造方法目前有两种使用的方法：湿法和气流法。
不锈钢纤维毡与传统粉末冶金法过滤材料相比具有高强度、高容尘量、使用寿命长等优点，与丝网过滤材料相比具有过滤精度高、透气性好、比表面积大和毛细功能等特点，尤其是使用于高温、高粘度、有腐蚀介质恶劣条件下的过滤，被广泛应用于化纤、聚酯膜、石化和液压等领域。
金属基碳纤维复合材料及其制造方法
金属基碳纤维复合材料及其制造方法金属基碳纤维复合材料是一种由金属基体和碳纤维增强体组成的新型复合材料。
这种材料具有高强度、高刚性、耐腐蚀、导电性好等优点，被广泛应用于航空航天、汽车、体育器材等领域。
1. 金属基碳纤维复合材料的制备方法金属基碳纤维复合材料通常是通过将碳纤维与金属基体进行复合而制备得到的。
其制备方法主要包括以下几个步骤：1.1 纤维制备：首先制备碳纤维，可以采用诸如化学气相沉积（CVD）、纺丝、石墨化等方法。
1.2 纤维表面处理：为了提高纤维与金属基体的界面结合性能，需要对碳纤维表面进行预处理，如酸处理、氧化处理、涂层处理等。
1.3 金属基体制备：根据需要，可以选用不同的金属或合金作为基体，如铝、镁、钛、镍等。
1.4 复合制备：将处理过的碳纤维与金属基体进行复合，可以采用热压、挤压、注射等方式进行。
1.5 后处理：为了改善复合材料的性能，可以进行一些后处理操作，如热处理、机械加工等。
2. 碳纤维增强金属基复合材料的制备工艺在制备碳纤维增强金属基复合材料时，需要考虑到工艺参数对材料性能的影响。
常用的制备工艺包括：2.1 搅拌铸造法：通过在熔融的金属液中加入碳纤维，然后进行搅拌，使碳纤维均匀分散在金属液中，最后冷却凝固得到复合材料。
2.2 粉末冶金法：将金属粉末和碳纤维混合均匀，然后进行压制和烧结得到复合材料。
2.3 喷射沉积法：将碳纤维与金属熔体混合，然后通过喷枪喷射到冷却表面上，形成复合材料。
2.4 真空压力浸渍法：将碳纤维放入真空环境中，然后将其浸入金属熔体中，通过加压和冷却得到复合材料。
3. 碳纤维在金属基复合材料中的应用碳纤维在金属基复合材料中具有广泛的应用，主要用于增强和改善材料的力学性能、物理性能和化学性能。
例如，在铝基复合材料中添加碳纤维可以显著提高其强度和刚度；在钛基复合材料中添加碳纤维可以增强其耐磨性和耐腐蚀性；在镍基复合材料中添加碳纤维可以改善其高温性能和抗氧化性能。
金属纤维的生产方法、应用及展望研究
管理及其他M anagement and other 金属纤维的生产方法、应用及展望研究石 丹（西北有色金属研究院西部金属材料有限公司，陕西 西安 ７１０２０１）摘 要：金属材料作为一种新材料，有着突出的产品属性优势，能够广泛适用于生产、生活中。
本文简要介绍了金属纤维的生产方法，并概述金属纤维在各个领域的应用现状及发展前景。
关键词：金属纤维；应用；展望中图分类号：ＴＧ１１３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１１－５００４（２０１８）０５－０２２１－２随着社会的不断发展，人们意识到环保材料的重要性，新材料发展朝向复合化、为细化，而金属纤维正是具有这样的特性，导热性好，导电性强，具有一定的柔韧性，能耐热和腐蚀性，从而被人们广泛应用于各个领域，并产生了更多的新产品。
社会对于金属纤维及其制品的需求不断增长，使得金属纤维发展更加实用化、商品化，不断降低生产成本，实现规模化、高质量生产。
1 金属纤维的生产方法金属纤维的生产方法很多，传统的生产方法包括拉丝切断法，当前主要的生产方法包括熔抽法、集束拉拔法、刮削法、切削法等。
本文主要介绍熔抽法、拉拔法、切削法三种生产方法。
1.1 金属纤维熔抽法金属纤维熔抽法是从金属被加热成熔融状态，转变成液态金属后通过某些装置将其制成纤维的方法，该方法的关键技术在于稳定金属液流和加快其凝固。
这种方法应用比较广泛。
1.2 金属纤维拉拔法金属纤维拉拔法主要分为两种：单丝拉拔法和集束拉拔法。
单丝拉拔法是制造金属线材的通用方法，但是，要制取不锈钢纤维细丝，就必须通过孔径逐渐递减的拉丝模孔进行多次拉伸，拉丝工序繁琐，纤维易断裂，成本高，不能生产细纤维，产品主要用于某些特殊领域，如高精度筛网等。
集束拉拔法是将上万根金属丝包在外包材料里，经过多级拉丝模进行连续拉拔，这种方法的出现解决了前两种方法丝径不均匀且不连续的问题，又克服了单丝拉拔法成本的缺点，有助于金属纤维快速实现产业化，有利于其应用领域的扩张，但是集束拉拔法也存在不足，比如制备工艺复杂，工艺要求较高，目前主要用于生产不锈钢纤维，最小当量直径可达2μm[1]。
金属纤维混凝土应用技术规范
金属纤维混凝土应用技术规范一、前言金属纤维混凝土是一种新型的复合材料，其具有优异的力学性能和抗裂性能，被广泛应用于建筑、桥梁、地下工程、水利工程等领域。
为了保证金属纤维混凝土的质量和工程安全，需要制定相应的应用技术规范。
本文将从材料选用、试件制备、试验方法、结构设计等方面介绍金属纤维混凝土应用技术规范。
二、材料选用1.金属纤维金属纤维的选用应根据工程要求和材料性能综合考虑。
常用的金属纤维有钢纤维、铜纤维、铝纤维等。
钢纤维的强度高、价格低，是目前应用最广泛的金属纤维。
铜纤维的导电性能好，适用于电磁屏蔽等领域。
铝纤维的重量轻，适用于轻型结构。
金属纤维的长度一般为30mm-60mm，直径为0.2mm-1.0mm。
2.水泥水泥是金属纤维混凝土的基础材料，其品种应根据工程要求和环境条件综合考虑。
常用的水泥有普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿渣水泥等。
普通硅酸盐水泥适用于一般工程，硫铝酸盐水泥适用于耐酸、耐碱工程，矿渣水泥适用于抗渗、抗裂工程。
3.骨料骨料是金属纤维混凝土的填充材料，其品种应根据工程要求和环境条件综合考虑。
常用的骨料有碎石、卵石、河砂等。
碎石适用于高强度、耐久性要求高的工程，卵石适用于抗冲击、耐磨损的工程，河砂适用于抗渗、抗裂的工程。
4.掺合料掺合料是指在金属纤维混凝土中添加的辅助材料，其种类和用量应根据工程要求和环境条件综合考虑。
常用的掺合料有矿渣粉、磨细石灰石粉、硅灰等。
掺合料的添加可以提高混凝土的强度、耐久性和抗裂性。
三、试件制备1.混凝土配合比金属纤维混凝土的配合比应根据工程要求和试验结果综合确定。
常用的配合比设计方法有极限状态法、等强度法、最小水胶比法等。
在选择配合比时，应根据金属纤维的含量、长度和直径等因素进行合理调整。
2.试件尺寸金属纤维混凝土的试件尺寸应根据工程要求和试验标准综合确定。
常用的试件尺寸有立方体、圆柱体、梁等。
试件尺寸的选取应考虑金属纤维的分布情况、试验设备的限制等因素。
集束拉拔法制备纳米晶不锈钢纤维实验研究
３６ １Ｌ不锈钢 纤维为原材料 ， 探讨 通过 集束 拉拔技 术 “ 自 上 而下 ”地制备 纳米 晶合金 纤维材料 的可行性 工 艺，通
过 Ｆ Ｓ Ｍ、Ｘ Ｄ、Ｖ Ｍ 等对 纤维的结构性 能进行表 征 ＥＥ Ｒ Ｓ
分析发现 ，研 究获得 了亚微 米丝径 的不锈钢 纤维束 ，该
纤维 中晶粒 尺寸 约为 ２ ｎ ３ ｍ。冷加 工条件 下， 集束拉 拔
相 体系 ，在宏观材 料呈现 出许多奇异特 性 。具体方法有 水 热合成法 、模板、 Ｉ、气相沉积 法Ｉ等 。在过 去 １ 法引 。 ０ 多年里 ， 管纳米级 金属纤维 材料 的研究 已经取得 了显 尽 著 进展 ，但 许多重 要 问题仍 有待探索和 解决 。诸如 ，如 何 开发新 的制备技 术与工 艺，实现 高品质、低成本 、多 品种 的纳米材料 产业 化 ， 纳米材料 的奇异性 能是如何依 赖 于微 观结构 （ 晶粒 尺寸与形貌 、 晶界等缺 陷的性质 、
塑性 变形法所获得 的不锈钢 纤维丝径极 限尺寸 ４ Ｏ ｔ。 ０ｎ ｏ 关键词 ： 不锈钢纤维 ；纳米 ；集 束拉拔法 ；磁 性 中图分类 号： Ｔ ０ ． Ｂ３ ２ ４ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ ．７ １２ ０ ） ０ １ ３ （０ ７增刊．２ １ ３ ９ ２０ — ０
著 的导电、导热 、 腐蚀 、 耐 高强 度、高弹 性模量等特 点 ， 因此被作 为一种 高附加值 的工程 材料 ， 广泛 地应用 于冶
金 、石 化 、汽 车 、航天航 空及 国防 电子对抗 等领域 ，是 现 代工 业发展 中不可或 缺的材料 【５ 】 ＿ 。集 束拉拔 是 当前 微 米级金 属纤维工程 化制备 的主 要方 法 ， 工艺过程 示 其 意 图如 图 １ 。它是把 几十甚至上万 根金属线 包在 圆管里 进 行拉拔 ，实现 了多根线 同时减径 ，待拉拔 到所需 的纤 维直径 时剥去包覆 管，把 纤维分离 出来 。 种方法 效率 这 高 。利用 该方法 ， 目前获得最 小丝径为 ｌｒ 的金属 纤 ｌｎ ａ
金属纤维
由金属或其他合金制成的纤维
01 性能
03 制备
目录
02 分类 04 主要用途
金属纤维是指金属含量较高，而且金属材料连续分布的、横向尺寸在微米级的纤维形材料。将金属微粉非连 续性散布于有机聚合物中的纤维不属于金属纤维。
性能
金属纤维一般均达微米级，如不锈钢纤维一般直径在10μm左右，且市场供应的细不锈钢纤维平均直径为 4μm。金属纤维具有良好的力学性能，不仅断裂比强度和拉伸比模量较高，而且可耐弯折、韧性良好；具有很好 的导电性，能防静电，如钨纤维用作白炽灯泡的灯丝，同时它也是防电磁辐射和导电及电信号传输的重要材料； 具有耐高温性能；不锈钢纤维、金纤维、镍纤维等还具有较好的耐化学腐蚀性能，空气中不易氧化等性能。
(三)纯金属纤维
具有本质意义的金属纤维，是全部用金属材料制成的纤维，如用铅、铜、铝、不锈钢等制成的纤维，是应用 开发的基础。
制备
金属纤维的制备可采用拉拔法、纺丝法、切削法、研磨法和镀覆金属烧结法等。
1)拉拔法
普通的单线拉拔可得到极细的纤维，其断面形状和表面状态可达到最佳状态，表面光滑，尺寸精确。但生产 效率低，模具费用高，因此价格很贵。采用集束拉拔的方法，在一个模子上同时通过数十根乃至数百根的线来进 行拉拔，就大大提高了生产效率，降低了成本。集束拉拔是将原料金属线装在包套(如铜套)中拉拔，反复多次， 中间附加退火工序，达到一定直径后裁成段，合在一起，再在包套材料内装好后继续拉拔，直至得到要求的纤维 丝径。包套材料可用酸(如硝酸)溶去，最后得到所需的金属纤维。
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(3)金属纤维嵌入织物中，可使其达到良好的电磁波屏蔽效果。在军事、航空、通信及机密屏蔽环境等方面， 具有广泛应用。
(4)化学药剂、加工材料、废液废水过滤的滤，高温粉尘过滤器的滤以及要求高强、耐磨、导电运输带等的 材料。
纳米金属纤维的湿化学法制备技术
Ｖ ０ ． ｌ ＮＯ ２ １ ２ ．
Ｊ ．２ ｌ Ｕｎ ０ｌ
纳 米 金 属 纤维 的湿化 学 法 制备 技 术
闵福贵 ，李 涛，张立红
（ 西南科技 大学 ＿程技术 中心，Ｖ） 绵 阳 ６ １１ ） Ｔ Ｌ ＹＩ １ｌ ２００
摘 要 ：纳 米 金 属 纤 维 在 微 波吸 收 材 料 、纤 维 增 强 材料 、过 滤材 料 等 领 域 得 到 了广 泛 的应 用 。评 述 了金 属 阳 离 子
１ 湿化学 法 制 备技 术
１ 金属阳离子还原法 ． １
金属 阳离 子还 原法 主要 利 用 了金属 阳 离子 的弱氧 化性 质 ，与 活泼 金 属或 还 原性有 机物 进行 氧化 还 原
反应 ，生成纳米 金属 纤维 。使用 的还 原性金属 主要 有ＡＩ ｎ 。 、Ｚ 等
ＴｉｇＫ ｉ ｕ ｎ 等 人¨ 以氯化 铜 为铜源 ， 以定量十 六烷基 三 甲基氯 化 氯ｆ ＴＡ ） 硝酸制 成反应环 境 ｎ—ａ Ｈ ａ￣ 圳 Ｃ Ｃ和
溶液 ， 以Ｔ Ｍ用 金属 铝 网为金属 还 原剂 ，在 铝 网表 面生成 宽３ ～ １０ｎ Ｅ Ｏ ５ ｍ、厚 约 １ ｍ、长 约１ ｍ的金属 ５ｎ ０ｕ 铜 纳米 带，长 径 比达３ ０ ０ 。分 析 其生 长原 理 为：首先 Ｃ （ ） 子在 铝表 面被 金 属铝还 原形 成铜 金属 晶核 ， ｕ１ 离 １ 其化 学反应 势Ｅ ．０Ｖ 为 反应趋 动 力 ，而 Ｃ Ａ ＝２０ 作 Ｔ Ｃ被选择 性 附在Ｃｕ 品种 的 晶体学 两个对 立 的表面形成 双 层 的 内表 面结构 ，两层表 面均 是 一面 是水溶 液 ，一 面 是Ｃｕ 一 晶体 ，这种特 殊 的排 列 使Ｃｕ 原子在Ｃ Ａ Ｔ Ｃ形成
材料 具有 良好 的导 电性 、 导热 性 以及 高 强度 、高 弹性 模量 、耐热 耐 蚀等 优 点Ｉ ２ Ｉ 其 是多 晶磁性 金 属纤 。尤
不锈钢纤维简介
不锈钢纤维简介非织1001李一舟摘要：针对当前电磁波辐射日益严重的现象，本文在介绍不锈钢纤维发展现状的基础上，系统说明了不锈钢纤维的性能特点、制备方法及其应用，对不锈钢纤维织物电磁波屏蔽性能的影响因素等内容进行了详细说明，为不锈钢纤维织物开发及应用提供理论支持。
关键词：不锈钢纤维；制备方法；性能；应用Abstract ：To face the phenomenon of electromagnetic wave ray becoming more serious, the current status of stainless steel fiber was introduced, the making method, properties and application of stainless steel fiber were discussed. Keywords ：stainless steel fiber; characteristic; making method; application当今社会，材料科学与工程突飞猛进发展，带来了人们生活方式的巨大变革。
作为一种新型金属材料，不锈钢制品已经渗透到社会和生活的各个角落。
而不锈钢纤维材料作为纺织材料在纺织品中的应用，则主要是基于周围环境的电磁波污染和人们对化学纤维静电现象厌烦。
生活中各种电子设备、仪器和家用电器在使用过程中会产生不同波长和不同频率的电磁波，电磁波的脉冲辐射可引起心血管系统、内分泌系统、神经系统和免疫系统的功能失常，特别是对人们的大脑系统有较大的伤害作用。
不锈钢纤维及其混纺织物可以大大减轻电磁波对人体的伤害，起到人体防护功能。
一、不锈钢纤维的性能特点与开发现状1、不锈锕纤维的概念与结构不锈钢纤维一般是指以304、304L 或316、316L 等不锈钢为基材，经特殊工艺加工而成的直径在10m μ以下的软态工业用材料。
不锈钢纤维是纯金属纤维，较镍、铜、铝等其它金属纤维在可纺性、使用性、经济性等方面有明显的优越性。
金属纤维的性能特点及其产品开发探究
金属纤维的性能特点及其产品开发探究摘要：金属纤维具有优越的性能和良好的应用前景，注重对金属纤维性能特点及其产品开发的掌握，能够有效促进我国经济的可持续健康发展。
本文首先简要介绍了金属纤维的性能特点，随后从金属纤维的制备方法及其产品的应用两个方面探讨了关于金属纤维产品开发的相关内容。
希望这些观点能够促进金属纤维在我国民用、工业、军事等领域的开发和应用。
关键词：金属纤维；制备技术；机械加工1金属纤维的性能特点金属纤维是当前应用较为广泛的新型工程材料，相较于传统的纤维材料具有强度高、耐磨性高、导电导热性能优越、具备良好的烧结新的特征，并且该材料的制造工艺较为简单、经济成本较低，具有良好的性价比，能够广泛的应用民用工业和家电工艺的产品开发之中，已经问世，并受到社会的广泛的关注。
金属纤维的最小直径能够达到0.5μm,长度能够到达几百米以上，而其机械性能主要取决与纤维坯件的性能与纤维的制造工艺。
根据金属纤维的类型，可以将其分为拉拔纤维、切削纤维和熔断纤维，拉拔纤维的形态多为细长型，横截面为圆形且直径在2~8μm的区间范围之内，长度多为几十或几百米不等，典型代表为：不锈钢纤维、镍纤维等[1]。
由于该类型的纤维多为拉拔工艺制成，因此其在拉伤强度方面具有优异的表现，其它纤维难以望其项背。
相对而言，切削纤维横截面的形态就更为多样，拥有三角形、菱形等多种形态，且多为短纤维吗，当量直径在20~30μm之间，长度为2~30㎜不等，由于切削纤维在制备过程中，需要对其材料进行加工处理形成硬化效果，因而切削纤维的抗拉强度普遍较好，当延伸率较差。
熔断纤维多属于异形纤维，横截面普遍为圆形或扇形，抗拉强度是最低的。
2金属纤维的产品开发2.1金属纤维的制备方法常用的金属纤维成形技术为：金属熔化高温喷射法、塑性变形法和切削加工法。
金融熔化高温喷射法是指，依据熔融抽丝原理，将周期加热圆盘的圆周表面，浸入到金属融液之中，使融液在其表面发生凝固，随后高速转动圆盘，将凝固的金属以纤维状的形态连续抽出，进而制备出最小直径为0.025㎜纤维（图1）。
Ti基金属纤维的制备及其性能
Ti基金属纤维的制备及其性能∗张树玲;陈炜晔;张佃平;戚泽学;耿桂宏【摘要】Ti based metal fibers with a diameter of about 20~50μm were prepared using melt extraction technology. The surface topography, structure, thermal stability and mechanical properties were investigated and analyzed by SEM, XRD, DSC and tensile test. This kind of Ti based metallic fibers had uniform diameter, smooth surface without pits and their maximum continuous length was up to 20 cm. It was found that this Ti based metal fibers not only had amorphous structure, good thermal stability and also had excellent mechanical performance. The onset crystallization temperature was 703 K with three crystallization exothermic peaks. Their tensile strength reached 2. 5 GPa at 0. 2 mm/min stretching rate and the rupture strength was as high as 2. 7 GPa at a rate of 0. 05 mm/min.%采用熔体抽拉法制备了直径20~50μm的Ti基金属纤维。
微米级金属微球阵列定向沉积制备方法
微米级金属微球阵列定向沉积制备方法嘿，朋友们！今天咱就来讲讲微米级金属微球阵列定向沉积制备方法。
这可真是个神奇又有趣的事儿呢！你想想看，那小小的微米级金属微球，就像一群排列整齐的小士兵，等待着我们去指挥它们站好队伍呢！要让它们乖乖听话可不容易哦。
首先呢，咱得准备好材料，这就好比做饭得有食材一样。
这材料可得精挑细选，可不能马虎。
然后就是关键的步骤啦，怎么让这些小金属微球按照我们想要的方式排列呢？这就像是搭积木，得有耐心，还得有技巧。
咱可以用一些特别的方法，比如利用电场或者磁场。
就好像给这些小金属微球装上了导航仪，让它们知道该往哪儿走，该怎么排列。
这多有意思呀！它们就会乖乖地按照我们设计的路线前进，然后形成漂亮的阵列。
或者呢，我们还可以在表面弄一些特殊的图案或者结构，就像给它们挖好了小坑，它们自然就会掉进坑里，乖乖地待在那儿啦。
这是不是很神奇？你说这像不像变魔术？我们就是那神奇的魔术师，让这些小金属微球在我们的指挥下变幻出各种奇妙的图案和结构。
在这个过程中，可千万不能着急哦。
要是一着急，说不定就把这些小金属微球弄乱啦，那可就得重新来过咯。
而且呀，还得时刻注意观察，看看它们有没有乖乖听话，有没有跑偏啦。
你说要是能把这些微米级金属微球阵列用在各种高科技产品上，那得多厉害呀！它们可以让那些产品变得更加强大，更加酷炫。
总之呢，微米级金属微球阵列定向沉积制备方法真的是一个充满挑战和乐趣的事情。
只要我们有耐心，有技巧，就一定能让这些小金属微球乖乖听话，为我们创造出各种奇妙的东西。
这就是咱今天要聊的，你觉得怎么样？是不是也想来试试呢？原创不易，请尊重原创，谢谢!。
金属微柱阵列
金属微柱阵列
金属微柱阵列是一种微纳米结构，由排列整齐的金属柱子组成。
这些金属柱子通常具有纳米尺度的直径和高度，它们可以垂直于或平行于基板表面排列。
金属微柱阵列的制备可以通过多种纳米加工技术实现，如电子束光刻、激光刻蚀、溅射、离子束刻蚀等。
金属微柱阵列在光学、电磁学和光电子学领域具有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：
1.光学传感器：金属微柱阵列可以通过表面等离子共振效应（SurfacePlasmonResonance，SPR）实现对介质折射率的高灵敏度检测，用于生物传感器、化学传感器等领域。
2.光学增强：金属微柱阵列的表面等离子共振效应可实现光场局域增强，用于增强拉曼散射、荧光信号和非线性光学效应等。
3.光子晶体：通过调控金属微柱阵列的尺寸和排列方式，可以制备具有光子带隙结构的光子晶体，用于光学滤波器、光子集成电路等器件。
4.光子器件：金属微柱阵列可用于制备纳米光子透镜、光子晶体波导、纳米光子电路等光学器件，实现光子信号调控和处理。
5.太阳能电池：金属微柱阵列可用作太阳能电池的光吸收层，提高光的吸收效率和光电转换效率。
金属微柱阵列的设计和制备对其性能和应用具有重要影响，需要结合具体应用需求进行优化和调控。
集束拉拔法对不锈钢纤维耐蚀性能的影响
集束拉拔法对不锈钢纤维耐蚀性能的影响1 不锈钢纤维生产工艺简析不锈钢纤维的制造方法主要有熔融纺丝法，切削法，单丝拉拔法，集束拉拔法。
熔融纺丝法是较早开发的金属纤维制造方法，目前主要包括坩堝熔融抽丝法、悬滴熔融抽拉法和熔融纺丝法。
熔融纺丝法的基本原理是将金属加热到熔融状态，再通过一定的装置将熔融金属液体喷射或甩出后冷却而形成金属纤维。
切削法是制造金属纤维的常用方法之一，用该种方法制造的金属纤维产品种类齐全，适用面较广。
切削法既可制取长纤维也可制取短纤维，生产设备简单，成本较低，适用于加工不锈钢、低碳钢、铸铁、铜、铝及其合金等不同材质的金属。
切削法与熔融纺丝法虽然都具有生产成本低的特点，但用这两种制造方法制备的不锈钢纤维不连续且截面不均匀，在一些要求较高的场合不能满足服役条件。
单丝拉拔法是制造金属线材的通用方法，其原理就是使金属线材通过孔径逐渐递减的拉丝模孔进行多次拉伸。
单丝拉拔法具有生产工艺复杂，纤维容易断裂，并且不能生产细纤维，生产成本高的特点。
集束拉拔法的主要生产过程是把多根金属线包在外包材料里，经过多级拉丝模进行连续拉拔，根据需要可以在中间设置热处理等工艺。
在其拉拔和热处理过程中的任何参数变化都会使纤维的性能发生变化，从而影响纤维质量。
目前，集束拉拔法主要用于生产不锈钢纤维和高温合金纤维（铁铬铝纤维）。
用集束拉拔法生产的不锈钢纤维，其抗拉强度很高，可达2000 MPa，但延伸率低。
并且用此种方法可生产直径10μm以下的不锈钢纤维，纤维丝直径均匀，连续性好，成本低，是目前制备不锈钢纤维的普遍采用的方法。
2 集束拉拔法生产工艺过程对金属纤维耐蚀性能影响分析2.1 表面涂铜的影响在加工集束型不锈钢纤维的过程中为了降低拉拔的次数和减小单根细丝被拉断的概率，通常是将多根用单丝拉拔法制备的不锈钢线材集成一束，外加与不锈钢有类似倾向加工硬化的包覆材料（一般采用中碳钢），再进行拉伸。
在加工过程中为了防止相邻纤维之间粘着现象的发生，会把Cu等物质涂覆在在其表面，拉伸完成后再使用化学方法除去涂层物质。
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万方数据
第３期林东，等：金属纤维阵列的制备技未・３９３・
法生产的金属或合金纤维直径较大，不小于２斗ｍ，且面积有限，一般作为导热或导电的特殊管线或触头材料．
３模板法
模板法是利用模板孑Ｌ道的尺寸和位置的限制使金属纤维生长成所需的直径、长度，并有一定的排列方式．现有的模板种类较多，常用的有多孔氧化铝模板、多孑Ｌ硅模板、多孑Ｌ聚碳酸酯模板、晶面模板、石墨表面台阶模板和反相六角液晶模板等．３．１多孔氧化铝模板
用多孔氧化铝模板制备金属纤维一般是应用电化学原理使金属在多孔氧化铝的孔道中电沉积而成，如图１所示．电解液的ｐＨ值是影响纤维金相的重要因素．金属或合金阳极将起到阳电极和补充溶液中金属离子的作用，它与模板间的距离会影响电沉积的电流密度，进而影响金属纤维的生长速度，电沉积既可以用直流电，也可以用交流电．文献［１７—１９］分别用这种方法制备了Ｎｉ、Ｆｅｎ，，Ｃｏ㈣合金和Ａ９７Ｔｅ。
合金等纤维阵列．
（ａ）多孔氧化铝模板ＳＥＭ图（ｂ）电沉积示意图图１多孔氧化铝模板ＳＥＭ图及电沉积示意图
多孑Ｌ氧化铝模板电沉积制备金属纤维阵列结构调控主要依赖于改变模板的厚度、孔道直径和电沉积时间．多孔氧化铝模板法制备的磁性金属纤维阵列有着独特的磁性能，其每根纤维都显示出单磁畴结构，高密度的纤维阵列有希望作为超大容量储存材料被应用¨８｜．多孔氧化铝模板电沉积金属纤维阵列的方法技术成熟，简单易行，纤维直径、长度都很规整，易于控制，而且得到的纤维都是排列有序的阵列．但目前的市场上销售的模板昂贵，而且是一次性的，单块面积有限．因而此法生产成本较高，又难以实现生产的连续性．３．２多孔硅模板法
多孔硅模板法是将多孑Ｌ硅模板浸入金属有机化合物液体中，使金属有机化合物液体充满多孔硅模板法的孔道，再将其整体加热干燥，于是金属有机化合物在其孔道中分解成铁，金属纤维有序
阵列便制备出来了．ＮａｐｏｌｓｋｙＫＳ等汹３用此方法制备了直径１．５ｎｍ左右的铁纤维有序阵列，如图２所示．其单根纤维直径和纤维间隔都很小，为１．５ｎｍ左右，而且排列很有序，呈正六方状紧密排列．同时它具有超顺磁性，可以作为高密度数据存储和读取设备材料．ＮａｐｏｌｓｋｙＫＳ等改进此法，用孔道平行排列在二维平面上的多孑Ｌ硅，来制备相应二维排列的金属纤维有序阵列啪Ｊ．
（ａ）多孔硅模板法示意图
（ｂ）铁纤维有序阵列ＴＥＭ图（ｃ）纤维肼列截面ＴＥＭ图
图２多孔硅模板法示意图及其制备的铁纤维有序阵列３．３多孔聚碳酸酯模板法
多孔聚碳酸酯模板法制备的过程与多孔氧化铝模板电沉积法的类似．ＭｉｃｈｏｔｔｅＳ等悼¨应用多孔聚碳酸酯模板电沉积制备了Ｐｂ和Ｓｎ纳米纤维阵列，如图３所示．据报道，在聚碳酸酯多层薄膜孑Ｌ道中南Ｃｕ和Ｃｏ交替填充形成的纤维，其巨磁电阻达到１５％，这样的巨磁电阻阵列体系饱和磁场很低，可以用来探测ｌｏ～１１Ｔ的磁通密度［１２｜．
图３多孔聚碳酸酯模板中电沉积出的铅纳米纤维阵列３．４晶面模板法
晶面模板法是在晶体基板的某一晶面上沉积气态金属原子的方法得到金属纤维二维阵列．如图４所示，ＡｋｉｒａＳｕｇａｗａｒａ等ｍ１在真空室中对ＮａＣＩ进行热处理得到梯田状的凹槽，用“ｅ—ｌｅｃｔｒｏｎ—ｂｅａｍｓｏｕｒｃｅ”办法将铁以一定角度沉积在
镀上了ＳｉＯ：薄膜的ＮａＣＩ晶面上，得到的是类似 万方数据
・３９４・材料科学与工艺第１６卷
薄膜的多晶铁纤维，而且是二维有序排列，纤维取
向与基板平行．该方法与集成电路的平板印刷术
相比更简单易行，有望降低成本，并有望应用于芯
片微磁器件‘２２］．
图４ｌ帚面模板沉积自组装法不意图
３．５石墨表面台阶模板法
石墨表面台阶模板法是利用Ｋｏｓｓｅｌ的电结晶成核机理，金属在石墨表面的晶面台阶的晶面夹角处优先电沉积出来，进而生长成为纤维【２引．ＷａｌｔｅｒＥＣ等Ⅲ１应用石墨表面台阶模板法制备了二维有序排列的Ｎｉ、Ｐｄ、Ｍｏ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ等纳米纤维阵列，电沉积时可通过调整电压来控制金属纤维的直径，而沉积时间的长短可控制纤维的长度．此法同ＮａＣＩ晶面模板一样，只能得到二维排列的金属纤维阵列．利用这样的金属阵列。
ＷａｌｔｅｒＥＣ等构建了简单的纳米电路和氢气传感器，通过进一步改进，其他超微生物传感器将被研制出来‘川．
３．６反相六角液晶模板法
反相六角液晶模板法是利用反六角相液晶为模板进行电沉积得到金属纤维阵列．所谓反六角相（ＨⅡ）ｆ２５３是外包裹表面活性剂层的水或溶液圆柱按六角形排列的液晶结构．有很多报道用纯粹的化学方法即用液晶或反相液晶得到长为几微米的金属短纤维或纳米棒㈨＇２川，但排列无序，而且难以得到几十微米的长纤维．
如果给液晶加一外电场，反相六角液晶胶束的溶液柱中的离子发生迁移，在柱两端分别积聚正负电荷，而整个液晶胶束纵轴将在外电场作用下调整与电场平行，如图５所示，然后由众多“极化”了的短胶束在“同号相互排斥、异号相互吸引”的作用下有序地排列成长纤维阵列．同时，因为长纤维阵列的形成使得胶束中的离子可以自由迁移，阴极上电极反应得以进行，于是金属在阴极上沉积出来，并在液晶胶束的约束下生长成纤维阵列．ＬｉｍｉｎＨｕａｎｇ等１２副应用这个方法制备了直径５０ｎｍ左右，长超过１０“ｍ的银纳米纤维阵列，如图６所示．
图５反相六角液晶模板电沉积法示意图
（ａ）洗去模板后的ＳＥＭ照片（ｂ）ＴＥＭ照片
图６反相六角液晶模板法制备出来的银纳米纤维阵列反相六角液晶模板法制备金属纤维阵列的优点是：可大量廉价地制备，不受基底面积和形状的影响；纤维长度、直径调整方便，控制电沉积时间和更换液晶种类即可，设备无须大改动；因为电沉积时金属阳极会溶解，胶束中金属离子可得到补充，所以理论．ｔ：电解液可重复使用．这种技术的问题是：产物没有硬模板的支撑，纤维易弯曲；受到液晶结构上固有特性的局限，纤维的生长排列方式不易调整；液晶的存在有一定的温度范围，对制备的环境温度有苛刻的要求．反相六角液晶模板法可廉价大量生产金属纤维阵列，其进一步加工的磁性纤维阵列产品适合作为吸波材料被广泛使用．
４化学气相沉积法（ＣＶＤ）
化学气相沉淀法（ＣＶＤ）又分有外场引导生长和无外场引导。
化学气相沉淀法不需要模板，也就不会受到模板对纤维阵列尺寸的限制，容易进行大规模连续生产．
４．１磁场引导高温分解金属有机化合物技术磁场引导高温分解金属有机化合物技术是在高温下分解金属有机化合物，并引入了一个外磁场来控制金属纤维的生长方向．由于有外磁场的存在，金属原子在与磁场平行的晶面上排布相对于与磁场垂直的晶面更紧密，由于低密度晶面优先生长，与磁场平行的晶面生长相对受到抑制，同
时也会有Ｆｅ（ＣＯ），分解的ＣＯ吸附因素，与磁场 万方数据
第３期林东，等：金属纤维阵列的制备技术・３９５・
垂直的晶面能够相对更迅速地生长．所以，在基底上金属一致沿磁场方向生长成为金属纤维阵列．如图７所示，ＬｅｅＧＨ等旧１应用磁场引导高温分解Ｆｅ（ＣＯ），技术得到的铁纤维直径约为３“ｍ，长度是２００斗ｍ左右，较前面所述模板法等制备的纤维直径大很多．这主要是因为在外磁场作用下，铁纤维产生内磁场，互相吸引并合并生长成簇．该技术优点是容易大面积制备，缺点是纤维聚集成束生长成为较粗的纤维，可考虑适时通人某种气体如碳氢化合物，分解出惰性物质对未聚集成束的铁纤维进行包覆，避免生长成粗纤维．此外纤维长度可通过控制分解金属有机化合物的时间长短来调整．
图７磁场引导高温分解有机铁制备的铁纤维ＳＥＭ图４．２金属有机化合物高温分解法
如图８所示，ＧｒｏｂｅｒｔＮ等１３０｜使用的二戊铁高温分解法无须磁场引导，而且得到的铁纤维外包裹着碳层，有效保护铁纤维阵列不被氧化，密集排列的纤维之间由于有碳保护层而相互绝缘．ＢＡＮ．ＨＡＲＴＦ等【３¨认为该该技术的机理是：金属有机物分解时，得到的金属和碳反应，在金属颗粒外形成金属碳化物层．然后其中的碳被挤出，形成内部填充金属的碳管的锥形．接着由于毛细管效应，更多的包裹金属碳化物的金属小颗粒进入碳管，而碳化物中的碳不断被挤出并形成碳管壁．就这样，金属纤维和碳管几乎同步生长成长纤维．这样的机理适用于Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等金属的某些有机化合物的高温分解．
图８二戊铁高温分解法制备的铁纤维包裹碳层阵列
与磁场引导高温分解金属有机化合物技术相比较，无外场引导金属有机化合物高温分解法更简单易行，不需要磁场，纤维直径更小，而且得到的金属纤维有碳层包覆保护，既使得金属不容易被氧化，又让纤维之间相互绝缘．其制备的磁性金属纤维阵列具有各向异性，适合作为吸波和高密度信息存储材料旧２｜．
５金属表面氧化还原技术
ＹｕｎｙｉＦｕ等日２１使用的金属表面氧化还原技术是放置纯铁基片于高温炉中加热至６００℃左右，通人含大量氧气的混合气体，利用气体分子对特殊晶面的抑制作用，使得氧化铁纤维在铁基片表面生长出来．当然，如此得到的只是氧化铁纤维，如图９所示．如果之后通人氢气或其他还原性气体将氧化铁还原，将可得到铁纤维阵列，但在还原过程中要设法避免高温中纤维集聚成块．
图９铁表面氧化还原技术制备的氧化铁纤维阵列
金属表面氧化还原技术制备的金属纤维与金属基底连接牢固，其制备不受金属基底复杂形状的影响（ＹｕｎｙｉＦｕ等人还在球面上制备了氧化铁纤维阵列），而且成本低廉，很适合制备吸波和电磁屏蔽材料。
６结话
在现有的制备方法中，ＶＬＳ法需要的设备比较昂贵，不利于实际应用；掩制法层属于物理机械方法，很难进一步制备更细的纤维；而模板法和化学气相沉积法相对简单易行，得到的纤维阵列样品单根纤维尺寸可在纳米级别，而且纤维金属种类多样，甚至可以得到合金纤维．这样的优势使得溪板法和化学气相沉积法成为更实用、更有前景均制备方法．不过现有的金属纤维阵列制备技术丕只限于在基底上简单同向地生长无序或简单有字排列的纤维，而未来的纳米微电路和纳米器件则要求纤维能按所需要的复杂几何图案排列生长，且尺寸要更小，三维结构要更复杂．未来的技术要求材料“从下向上”（ｄｏｗｎ—ｔｏｐ）随心所欲地
构建材料或器件． 万方数据
万方数据。