纳米材料制备方法综述
材料科学领域纳米材料设计方法综述
材料科学领域纳米材料设计方法综述引言:随着纳米科学与技术的迅猛发展,纳米材料引起了广泛关注,并在各个领域展现出巨大的潜力。
纳米材料具有特殊的物理、化学和生物学性质,以及较大的比表面积和界面效应等独特特性。
纳米材料的设计方法和制备技术对于开发新型材料、提高材料性能和创新功能材料具有重要意义。
在材料科学领域,纳米材料的设计方法一直是研究热点之一。
本文将对目前纳米材料设计方法进行综述,包括理论模拟计算方法、实验设计方法以及混合方法等。
一、理论模拟计算方法1. 密度泛函理论(DFT)密度泛函理论是纳米材料设计中经常采用的一种计算方法。
它基于量子力学原理,通过求解Schrödinger方程获得材料的电子结构和物理性质。
DFT可以预测纳米材料的能带结构、原子和分子间的相互作用等重要性质,并能够通过模拟计算进行材料的优化和组装。
然而,DFT也存在一些局限性,如计算复杂度较高,对于大尺寸纳米材料的计算非常困难。
2. 分子动力学模拟(MD)分子动力学模拟是一种基于经典力学原理的计算方法,适用于研究纳米材料的结构和动力学行为。
通过分子间的相互作用力和运动方程,可以模拟出纳米材料的力学性质、热力学性质等。
分子动力学模拟可以预测纳米材料的形貌,优化材料的构型,研究材料的力学响应等。
然而,分子动力学模拟也存在一些局限性,如模拟的时间尺度和空间尺度有限。
二、实验设计方法1. Top-down方法Top-down方法是一种将大尺寸的材料通过加工和刻蚀等方法逐渐减小至纳米尺寸的方法。
例如,通过光刻和电子束曝光等技术,可以在大面积的材料上制备出纳米图案。
Top-down方法适用于制备尺寸较大的纳米材料,具有操作简单、可扩展性强的优点。
但是,这种方法对原料材料的选择和加工工艺的控制要求较高。
2. Bottom-up方法Bottom-up方法是指通过分子自组装和化学合成等方法逐步构建起纳米尺寸的材料。
通过控制反应条件和材料的自组装过程,可以精确调控纳米材料的形貌和结构。
纳米材料的制备方综述
把自己的题目写在此地兰州交通大学2013年7月15日纳米材料的制备方法一、前言纳米材料和纳米科技被广泛认为是二十一世纪最重要的新型材料和科技领域之一。
早在二十世纪60年代,英国化学家Thomas就使用“胶体”来描述悬浮液中直径为1nm-100nm的颗粒物。
纳米材料是指任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料。
当粒子尺寸小至纳米级时,其本身将具有表面与界面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应,这些效应使得纳米材料具有很多奇特的性能。
自1991年Iijima首次制备了碳纳米管以来,一维纳米材料由于具有许多独特的性质和广阔的应用前景而引起了人们的广泛关注。
纳米结构无机材料因具有特殊的电、光、机械和热性质而受到人们越来越多的重视。
应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时,其韧性、强度、硬度大幅提高,使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。
使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油钻探等恶劣环境下使用。
纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值,这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。
因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。
由于晶界面上原子体积分数增大,纳米材料的电阻高于同类粗晶材料,甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变(SIMIT)。
利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点,有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。
纳米巨磁电阻材料的磁电阻与外磁场间存在近似线性的关系,所以也可以用作新型的磁传感材料。
高分子复合纳米材料对可见光具有良好的透射率,对可见光的吸收系数比传统粗晶材料低得多,而且对红外波段的吸收系数至少比传统粗晶材料低3个数量级,磁性比FeBO3和FeF3透明体至少高1个数量级,从而在光磁系统、光磁材料中有着广泛的应用。
纳米材料的自组装综述
纳米材料的自组装综述纳米材料的自组装是一种具有巨大潜力的新兴领域,通过利用分子间的相互作用和动力学行为来自组装出具有特殊结构和性质的纳米材料。
自组装方法不仅能够制备出高度有序的纳米结构,还能够在纳米尺度上控制物质的形貌、结构和性能,因此被广泛应用于纳米科学、纳米技术和材料科学等领域。
自发性自组装是指纳米材料在适当条件下,由于分子间的相互作用和动力学行为,自行组装形成特定的纳米结构。
自发性自组装方法包括溶液中的自组装、蒸发结晶法、自组装膜的自发生成等。
其中,溶液中的自组装是一种常见的方法,通过溶液中的分子之间的静电相互作用、范德华力、水合作用等力来实现自组装。
在适当的溶剂和浓度条件下,纳米材料可以通过纳米粒子的互相吸引和排斥形成特定结构。
蒸发结晶法是一种将溶液中的纳米材料通过蒸发水分使其自行形成纳米结构的方法。
自组装膜的自发生成是指将自组装分子散布在固体基底上,通过控制其组装行为,使其在固体基底上形成自组装膜。
外界控制下的自组装是指通过外界参数的调控来实现纳米材料的自组装。
外界控制下的自组装方法包括利用电场、磁场、光场、温度等外界参数的调控来实现纳米材料的组装行为。
例如,电场可以通过调控分子之间的电荷来实现纳米材料的组装行为;磁场可以通过控制磁性纳米材料的相互作用来实现纳米材料的组装行为;光场可以通过控制光的强度、波长和方向来实现纳米材料的组装行为;温度可以通过调控纳米材料的热运动来实现纳米材料的组装行为。
纳米材料的自组装不仅能够制备出具有特殊结构和性能的纳米材料,还能够为纳米技术和材料科学的发展提供新的方法和途径。
自组装方法可以实现纳米材料的可控制备和自组装膜的可控形成,为纳米技术的实现和材料科学的发展提供了重要的基础。
此外,纳米材料的自组装还具有很多独特的优势,例如可以在大面积上实现纳米尺度的组装、可以制备出高度有序的纳米结构、可以通过改变组装条件来调控纳米材料的性能等。
总之,纳米材料的自组装是一种具有巨大潜力的新兴领域,通过自发性自组装和外界控制下的自组装方法,可以实现纳米材料的有序组装和控制形貌、结构和性能。
纳米材料分散的综述
纳米材料分散的综述一、纳米材料简介纳米材料是指尺寸在纳米级别的材料,具有优异的物理、化学和机械性能。
由于其独特的性质,纳米材料在能源、环保、医疗、信息技术等领域具有广泛的应用前景。
二、纳米材料制备方法纳米材料的制备方法多种多样,主要包括物理法、化学法以及生物法。
物理法包括机械球磨法、真空蒸发法等;化学法包括溶液法、气相法等;生物法则利用生物分子的自我组装和生物模板法。
不同的制备方法适用于不同类型的纳米材料,且具有各自的优势和局限性。
三、纳米材料的应用领域纳米材料因其优异的性能被广泛应用于以下领域:1.能源领域:太阳能电池、燃料电池、储能电池等;2.环保领域:空气净化器、水处理设备等;3.医疗领域:药物输送、生物成像、癌症治疗等;4.信息技术领域:电子器件、量子计算等。
四、纳米材料的分散技术纳米材料的分散技术是实现其应用的关键。
纳米材料由于其高比表面积和表面能,容易发生团聚,因此需要对其进行分散。
分散技术可分为物理分散和化学分散。
物理分散包括机械搅拌、超声波分散等;化学分散则是利用表面活性剂或偶联剂进行分散。
五、纳米材料分散的物理化学原理纳米材料分散的物理化学原理主要包括表面能作用、静电力作用和空间位阻作用。
表面能作用是纳米材料分散的主要驱动力,静电力作用则是在带电纳米粒子间的相互作用,空间位阻作用则是利用高分子物质对纳米粒子进行稳定分散。
六、纳米材料分散的方法与技术纳米材料分散的方法与技术主要包括以下几种:1.机械搅拌分散:通过机械搅拌的方式将纳米材料分散在溶剂中,可加入适量的表面活性剂或分散剂以增强分散效果。
2.超声波分散:利用超声波的振动能将纳米材料打散在溶剂中,可有效破解团聚现象。
3.化学分散:利用化学反应改变纳米材料的表面性质,如通过偶联剂对纳米材料进行改性,使其具有更好的分散稳定性。
4.溶剂热法:在高温高压条件下,利用溶剂的性质将纳米材料溶解分散在溶剂中。
此方法可用于制备一些具有特殊性质的纳米材料。
三维纳米材料制备技术综述
三维纳米材料制备技术综述随着纳米科技的高速发展,越来越多的纳米材料被广泛应用于各个领域。
而在纳米科技研究中,三维纳米材料制备技术是一个焦点和研究热点。
三维纳米材料具有高比表面积、优异的物理和化学性能,因此在能源、催化、传感器等领域有广泛的应用前景。
本文将综述目前主要的三维纳米材料制备技术。
首先,自下而上的构筑是一种重要的制备三维纳米材料的方法。
该方法主要通过分子自组装、溶胶凝胶法和水热合成等方法来实现。
其中,分子自组装方法是将有机分子通过相互作用力自动组装成三维结构,形成纳米尺度的材料。
溶胶凝胶法是将固体溶胶通过溶胶液体在溶胶凝胶转变过程中形成结构独特的凝胶。
水热合成是利用水热条件下形成热力学稳定的材料。
这些方法制备的三维纳米材料具有结构稳定、形貌可控和高比表面积等显著特点。
其次,模板法也是一种常用的制备三维纳米材料的方法。
模板法主要包括模板刻蚀法和模板填充法两种。
模板刻蚀法是利用已有的模板,在模板表面沉积材料后进行刻蚀,形成三维纳米结构。
常见的模板包括纳米颗粒、聚合物模板和胶体晶体等。
模板填充法是将材料填充到模板的孔隙中,并通过去除模板来得到三维纳米材料。
这种方法制备的三维纳米材料具有孔隙结构和高比表面积,可用于催化剂和电化学电极等领域。
再次,电化学沉积也是一种常见的制备三维纳米材料的方法。
该方法主要利用外加电压或电流在电解质溶液中将金属离子还原成固体金属,使其沉积在电极上,形成纳米材料。
通过控制电化学条件,可以得到不同形貌和结构的三维纳米材料。
这种方法制备的纳米材料具有良好的结晶性和导电性,在电极材料和传感器等领域有广泛应用。
最后,还有一些其他的制备方法,如气相沉积、热处理和光刻技术等。
气相沉积是通过在气相中沉积材料,形成纳米尺度的材料。
热处理是通过控制温度和热处理时间来改变材料的结构和形貌。
光刻技术是利用光敏剂对光的化学反应,制备出具有微米和纳米结构的材料。
综上所述,制备三维纳米材料的技术有很多种,每种方法都有其特点和适用范围。
纳米材料的制备方法
纳米材料的制备方法
纳米材料是一种具有纳米尺度特征的材料,其在材料科学领域具有重要的应用
价值。
制备纳米材料的方法多种多样,包括物理方法、化学方法、生物方法等。
下面将介绍几种常见的纳米材料制备方法。
首先,物理方法是一种常见的纳米材料制备方法。
其中,溅射法是一种常用的
物理方法。
通过在真空环境中,利用高能粒子轰击靶材,使靶材表面的原子或分子脱落,从而在基底上形成纳米薄膜。
此外,还有气溶胶法、机械合金化等物理方法也被广泛应用于纳米材料的制备过程中。
其次,化学方法也是一种常见的纳米材料制备方法。
溶胶-凝胶法是一种常用
的化学方法。
通过将溶胶中的溶质在溶剂中溶解,并在一定条件下使其成为凝胶,然后通过热处理或化学处理,形成纳米材料。
此外,还有水热法、溶剂热法等化学方法也被广泛应用于纳米材料的制备过程中。
另外,生物方法也是一种新兴的纳米材料制备方法。
生物合成法是一种常用的
生物方法。
通过利用微生物、植物或动物等生物体内的代谢活性,将金属离子还原成金属纳米颗粒,从而实现纳米材料的制备。
此外,还有基因工程法、生物矿化法等生物方法也被广泛应用于纳米材料的制备过程中。
总的来说,纳米材料的制备方法多种多样,每种方法都有其独特的优势和适用
范围。
在实际应用中,可以根据需要选择合适的制备方法,以获得所需的纳米材料。
随着纳米材料制备技术的不断发展和创新,相信纳米材料将在材料科学领域发挥越来越重要的作用。
纳米粒子的制备方法综述
纳⽶粒⼦的制备⽅法综述纳⽶粒⼦的制备⽅法综述摘要:纳⽶材料是近期发展起来的⼀种多功能材料。
在纳⽶材料的当前研究中,其制备⽅法占有极其重要的地位,新的制备⼯艺过程的研究与控制对纳⽶材料的微观结构和性能具有重要的影响。
本⽂主要概述了纳⽶材料传统的及最新的制备⽅法。
纳⽶材料制备的关键是如何控制颗粒的⼤⼩和获得较窄且均匀的粒度分布。
[1]Abstract :Nanometer material is a kind of multi-functional material which was developed in recend . In the current study of it , its produce-methods occupy the important occupation . New methods’ reseach and control have an important influence on Nanometer materials’microstructure and property .This title mainly introduces nanometer materials’traditional and new method of producing . The key of the nanometer material s’ producing Is how to control the grain size and get the narrow and uniform size distribution .关键词:纳⽶材料制备⽅法Key words :Nanometer material produce-methods正⽂:纳⽶材料的制备⽅法主要包括物理法,化学法和物理化学法等三⼤类。
下⾯分别从三个⽅⾯介绍纳⽶材料的制备⽅法。
物理制备⽅法早期的物理制备⽅法是将较粗的物质粉碎,其最常见的物理制备⽅法有以下三种: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。
纳米材料制备方法综述
纳米材料制备方法综述
纳米材料由于其特殊性质,近年来受到人们极大的关注。
随着纳米科技的发展,纳米材料的制备方法已日趋成熟。
纳米材料的制备方法按物态一般可归纳为气相法、液相法、固相法。
一、气相法
气相法是将高温的蒸汽在冷阱中冷凝或在衬底上沉积和生长低维纳米材料的方法。
气相法主要包括物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD),在某些情况下使用其他热源获得气源,如电阻加热法,高频感应电流加热法,混合等离子加热法,通电加热蒸发法。
二、液相法
液相法是以均匀的溶液相为出发点,通过各种途径是溶液和溶剂分离,溶质形成一定形状和大小的颗粒或所需材料的前驱体,再通过干燥或热分解后得到纳米颗粒,该法主要用于氧化物纳米材料的制备。
常用的液相法包括沉淀法,水热法,微乳液法,喷雾法和溶胶-凝胶法。
三、固相法
固相法合成与制备纳米材料是固体材料在不发生熔化、气化的情况下使原始晶体细化或反应生成纳米晶体的过程。
目前,发展出的固相法主要有高能球磨法、固相反应法、大塑性变形法、非晶晶化法及表面纳米化等方法。
无机纳米材料的制备及其应用
无机纳米材料的制备及其应用一、引言无机纳米材料是目前材料学研究的前沿领域之一,其具有巨大的潜力和广泛的应用前景。
随着纳米科技的不断进步,无机纳米材料的制备技术和应用越来越成熟。
本文将介绍无机纳米材料的制备及其应用。
二、无机纳米材料的制备技术1. 水热法水热法是制备无机纳米材料的一种常见方法。
该方法利用高温高压反应条件下的溶液化学反应,形成纳米晶体结构。
水热法具有简单、快速、低成本等优点,适用于多种无机材料的制备。
2. 气相法气相法是制备无机纳米材料的一种方法,利用化学气相沉积,其原理是将气态材料经过气化后在反应室中进行反应,生成纳米材料。
气相法具有可扩展性强、纯度高等优点,适用于多种无机材料的制备。
3. 电化学法电化学法是一种制备无机纳米材料的方法,通过电解水溶液来制备纳米材料,其原理是利用电化学反应产生的氢气来还原金属离子,生成纳米级材料。
电化学法具有易控制、纯度高等优点,适用于多种无机材料的制备。
三、无机纳米材料的应用1. 光电领域无机纳米材料在光电领域具有广泛的应用,例如用于制备光电器件、用于光催化等。
利用无机纳米材料的特殊光电性质,可提高光电器件的性能。
2. 催化领域无机纳米材料在催化领域中也具有重要应用。
例如用于催化剂的制备、用于汽车尾气净化等。
利用无机纳米材料的高比表面积、活性位点等特性,可提高催化剂的效率、稳定性。
3. 生物医学领域无机纳米材料在生物医学领域中具有广泛的应用,例如用于药物输送、用于检测生物分子等。
利用无机纳米材料的生物相容性、药物包载能力等特性,可提高药物的生物利用度、诊断的准确性。
四、无机纳米材料的发展趋势随着纳米科技的不断进步,无机纳米材料将会在许多领域发挥举足轻重的作用。
未来,我们将更加关注无机纳米材料的结构设计、性能控制与应用创新等方面。
五、结论本文综述了无机纳米材料的制备技术及其应用,为进一步研究无机纳米材料提供了参考。
未来,我们将继续关注无机纳米材料的发展趋势,并推动其在各个领域的应用。
纳米材料的制备原理
纳米材料的制备原理
1. 碳纳米管的制备原理,碳纳米管可以通过电弧放电、化学气相沉积和化学气相沉积等技术制备。
其中,电弧放电是通过在高温下蒸发碳源,使其在惰性气体中凝结成碳纳米管;化学气相沉积则是通过在合适的催化剂下,使碳源气体在高温下裂解并在催化剂表面沉积形成碳纳米管。
2. 金属纳米颗粒的制备原理,金属纳米颗粒可以通过溶液法、气相法和固相法等制备。
溶液法是通过还原金属盐溶液中的金属离子得到金属纳米颗粒;气相法是通过将金属蒸气在合适条件下冷凝成纳米颗粒;固相法是通过固态反应在合适条件下生成金属纳米颗粒。
3. 量子点的制备原理,量子点是通过在合适的条件下控制半导体材料的生长,形成具有量子尺寸效应的微小颗粒。
常见的制备方法包括溶液法、气相法和微乳液法等,其中溶液法是最常用的制备方法,通过在溶液中控制反应条件和生长时间来合成所需尺寸和形貌的量子点。
总的来说,纳米材料的制备原理涉及到物理、化学和材料科学
的多个领域,通过合理设计和控制制备条件,可以获得具有特定形貌和性能的纳米材料。
这些原理为纳米材料的制备提供了重要的理论和实践基础,也为纳米材料在能源、电子、医药等领域的应用奠定了基础。
纳米Sb2O3的制备方法综述
甘肃科技Gansu Science and Technology第36卷第24期2020年12月Vol.36 No.24Dec. 2020纳米Sb 2O 3的制备方法综述苏加强1,牛磊",刘 '1(1.兰州工业研究院,甘肃 兰州730050;2.兰州理工大学,甘肃 兰州730050)摘 要:纳米氧化1颗粒被用作协效阻燃剂、光学材料、催化剂以及半导体材料等方面具有潜在应用价值,引起研 究者广泛关注。
针对nano-Sb 2O 3颗粒优异的性能及其在工业生产中的应用。
目前,对于nano-Sb 2O 3颗粒制备的方法主要有气相法、液相法及固相法等%关键词:nano-Sb 2O 3颗粒;制备方法;综合性能中图分类号:TB332高效、低毒及环保型阻燃剂是阻燃领域研究与 开发的主要方向,纳米级阻燃剂与微米级的阻燃剂 相比具有小尺寸效应、量子尺寸效应以及表面效应等特性,由于纳米颗粒的粒径较小(小于100nm )、 易于分散,被用作聚合物材料阻燃剂时,由于其填充数量少,与基体材料具有较好的相容性,可以增 强聚合物材料的阻燃性能和力学性能等,在聚合物材料的应用中具有较为理想的效果% ,新型纳米阻燃剂的 应用 阻燃剂研究领域重要的发展方向%目前,关于nano-Sb 2O 3颗粒的 制备方法主要有液相法、气相法及固相法等%1液相法用 液相法制备纳米颗粒 分 液法、水解沉淀法以及溶胶-凝胶法等。
杜兆芳等人D1E 在超声场中的醇盐水解的方法,将SbCl 3的晶体溶 解于无水乙醇之中,在45!条件下进行醇解1个小时,再加入表面改性剂,缓慢地加入氨水并采用超,时间后再进一步进行离心分, 用 以及制备的品,过滤、干燥和研磨后便制备了 nano-Sb 2O 3颗粒%制备出的nano-S02O 3颗粒采用X 射线衍射仪进行 表征分析,可以明显观察到nano-S02O 3颗粒的特征衍射峰, 中特征衍射峰的位置相符,说明成功制备出了 nano-Sb 2O 3颗粒,nano-Sb 2O 3颗粒的X 衍射峰比较尖锐,说 nano-S02O 3颗粒具有较高的结晶度%张琳等人倒同样选用:水解的方法,采用了非离子表面活性剂(TX-10),同时以异丙 化的试剂,设定并控制反应的温度为35!,同样成功制备出粒径在20-30nm 的nano-S02O 3颗粒。
纳米ZnO的化学制备方法综述
德 州第 一 中学
[ 摘
王俊 勇
要] z n O f 是 一种新型 的宽禁带半导体材料 , 室温禁 带宽度 为 3 . 2 e V, 六 角纤锌矿 型晶体结构 , 属 六方 晶系, 为极 性 晶体 , 具有很
高的导 电、 导热性能和化 学稳 定性及 良好 的紫外吸 收性 能 , 广泛应用于橡胶 、 陶瓷 、 日用化 工、 涂料等 方面, 可以用来制造橡胶 添加剂 、 气体传 感器、 紫外线遮蔽材料 、 变压器和 多种光 学装 置, 并且有望在抗茵、 净化空 气、 污水处理中发挥 巨大的作 用。化 学法 是在控制
条件 下, 从原子或分子 的成核 , 生成或凝 聚成具有一 定尺 寸形状的粒子, 常见的化学方法有 固相法 、 液相法和 气相法 。 [ 关键词 】 Z n O化 学方法 制备 纳米 反应可 以完成某些 有机反应或对一些危 害人类 生存 环境的有机废弃 物 进行处理 以及在相对较 低的温度下完成某些陶瓷材料 的烧结等 。 L i We n i u n [ I 等以Z n ( C H , C O O ) 和氨水 为原 料 , 在1 5 0 — 2 5 0 q C 下利 用 水热法制备 出 1 5 — 9 0 0 n m左右 Z n O 纳 米粒 子 , 粒子形 貌为棒球状 。 李本林 等 1 用1 . 0 m o 1 / 1 的Z n ( N O , ) 溶 液和 2 . 0 m o l / l 的K O H溶液 , 向 Z n ( N O , ) 溶 液中滴加完 K O H溶液 , 调节 溶液的 p H值为 9 - 1 3 , 然 后继续 搅拌l O m i n 。在高压不锈钢反应釜 内, 充入 氮气 , 形成一定初压 , 升温至 1 5 0 — 2 5 0 o C, 保温 反应 2 — 6 h , 然后 冷却 到室温 , 所得 沉淀物 用去 离子水 洗涤 3 次, 过滤 、 干燥得最 终产物 。该 实验方法讨论 了溶 液的 p H值 、 水 热反应温度 、 水 热反应时间和水热反应 的初压( 与反应系统压力相关联) 4 个条 件对纳米氧 化锌质量 的影 响。并最终 得出水热法低 成本生产 纳 米 氧化锌 的工艺 条件 为p H值 为 l 0 , 水热 反应温度 为 2 0 0 ℃, 水 热 反应 时间为4 h。 产 品干燥 温度 为 1 1 5 ℃, 产品干燥时间为 2 h 。 刘 长友” O l 等 以z n ( NO , ) ・ 6 H O和 N H ・ H: O为原料 , 采用 水热 法成 功 的制备 了菜花状结 构的 Z n O 纳米 棒束 , 纳 米棒呈放射 状排列 。分析 认为, N H ・ H 0 浓度影响 了前驱体在体 系中的存 在形 式 , 导致体系均匀 性 发生变 化 , 改变 了 Z n O晶体 的生长环境 , 从而影 响了 Z n O的形貌 ; 碱 性条件下 , N H . H 0的还 原性影响了 Z n O的成核过程 , 使制得 的Z n O 具 有放射状 的形貌特征 。实验结果及 分析表 明, 控制溶液 中的 N : H ・ H : 0 浓度是合成菜花状纳米棒束 的关键 。 2 _ 3微乳液法 微乳 液法 是 两种互 不相溶 的溶 剂 , 在 表面 活性剂作 用下 形成 乳 液, 在微泡 中经成核 、 凝结 、 团聚 、 热 处理后得至 纳米微粒 。与其它化 学 法相 比, 微乳 液法具 有微 粒小易聚结 、 大小可控且分散性好等优点 。 张海 平 等用正 己醇, 环己烷, 水溶液( 硝酸锌) 体 系W/ O 微乳 液中滴 加氨水 , 采用微乳液法 , 在不 同焙烧温度下制取 了Z n O超 细粉末 。超细 粉 末是指 尺寸介 于分子原 子与块状 材料之 间 , 一般 指粒径小 于 1 0 0 n m 的微小 固体粒 子 , 包 括金属 、 非金 属 、 有机 X — R a y 衍射和透射 电镜对 Z n O 微粉进行 了分析 。实验 结果表明 : 乳化温度 、 表 面活性剂与助表面活性剂之 比及 水相的性质对 体系相图有影响 ; 焙烧温 度影响粒子的大小 ( 粒径 随焙烧 温度影响的升 高呈增大 的趋势 ) 。从而得出生产氧化锌 的最佳工 艺条件为 : 乳化温度 为3 O ℃, 表面活性 剂T r i t o n X 一 1 0 0 与助表 面活性 剂正己醇之 比为 3 : 2 , 水 相为 0 . 7 5 M的Z n ( N O , ) 水溶液 。 2 . 4溶胶—凝胶法 溶胶—凝胶 法[ 2 1 是指金属有机或无机化 合物经过溶胶 、 凝胶化 和热 处 理形成氧化 物或其它 固体化合物 的方法 。其 过程是 : 用液体化学 试 剂( 或粉状试剂溶于溶剂) 或溶胶 为反应物 , 在液相 中均匀混合并 进行反 应, 生成稳 定且无沉淀 的溶胶体 系。放 置一定时间后转变 为凝胶 , 经脱 水 处理 , 在溶胶或凝胶状态下成 型为制品 , 再在略低于传 统的温度下烧 结。溶胶一凝 胶法具 有反应易进 行且温度低 , 可制备 高纯或超 纯氧化 物, 容易制 备掺杂型氧化物 , 易制备各种膜 、 纤维或沉积材料 等特 点。 曹建 明[ 1 2 1 采用 溶胶一凝 胶法 , 以无水 乙醇 、 醋酸为原 料 , 分 别以草 酸、 柠檬酸和柠檬 酸三铵为络合剂制得 了平均 晶粒尺寸在 1 7 n m左右 的 六方晶型纳米 Z n O 。 由激光散射测试结果得知 , Z n O纳米颗粒在水溶 液 中存在 软团聚 , 团聚体平均 尺寸在 2 5 0 n m左 右 。由电化学性 质测定结 果可知 : 纳米 Z n O微粉 压制 陶瓷的 电阻值 比常规 Z n O粉末压制 的陶瓷 高 了近一个数量级 , 介 电常数普遍较 大 , 呈现非 线性的伏安特性 。 兰伟 等以二水 醋酸锌为原 料 , 使用 溶胶——凝胶 法在硅 衬底上 旋 转涂敷得 到 Z n O 薄膜, 采用傅立 叶变换 红外光谱和 x射线 衍射( X R D ) 分 析经 N : 、 空气 、 0 不同气氛 4 0 0 %退火 Z n O 薄膜的成分和结构差异 ; 使用
气相与液相法制备纳米材料综述
液相制备纳米材料的原理、方法、形成机理和结构液相法实在液体状态下通过化学反应制取纳米材料方法的总称,又称为湿化学法或溶液法。
现在,有各种各样的制备方法,文献中无公认一致的分类方法,相反还有些凌乱。
为清晰醒目,特点明显,便于理解。
这里将液相材料的纳米制备方法分为:沉淀法、溶胶-凝胶(sol-gel )法、水热法、化学还原法、化学热分解法、微乳胶法、声化学法、电化学法和水中放电法等中。
3.1沉淀法3.1.1共沉淀和分步沉淀不论溶液中有一种还是几种离子,都能够同时生成沉淀的反应,就是共沉淀。
一般沉淀法的工艺流程可表示为图3.1所示。
分步沉淀则是反应中有多种可能的沉淀物,依次一个个地进行沉淀,称之为分步沉淀。
图3.1共沉淀法的典型丄艺流程Rami ng等人就用了共沉淀和分步沉淀两种方法制备了掺丫的四方Z叶F e3O4纳米粉末。
在共沉淀中,他们将ZrOCI2.8H2O和YCI3与FeCI3.6H2O的混合溶液,缓慢的加入到剧烈搅拌含有质量分数为25% PH值约为14的氨水中,产生出的金属与氢氧化物混合的直接沉淀物。
在分步沉淀法中,他们用了两种不同的步骤。
第一种是先沉淀三氧化二铁,再沉淀氧化锆,简写成SPHZ第二种则倒过来,先沉淀氧化锆,再沉淀氧化铁,简写成SPZH第一种具体操作是,将八水氯酸锆和YCI3的水溶液加到碱性的悬浮着氧化铁粒子的溶液中,因此是先沉淀氧化铁,再沉淀氧化锆。
第二种分步沉淀则是将六水氯化铁水溶液加到悬浮有氧化锆粉末粒子的碱性溶液中,因此是先沉淀氧化锆,再沉淀氧化铁。
这两种分步沉淀中,都是在剧烈搅拌中,将酸性的金属离子加入到碱性的氨水中,在悬浮液中导致金属氢氧化物的爆炸式成核。
经水洗后,在100C下干燥成胶状,再在500-700 C温度内煅烧2h,以得到完全的晶体物质。
图3显两种不同淀积方注制僞的ZrO? H I沁(右淀枳粉末的电谨照片〔町3.1.2均匀沉淀无论是在CP还是在SP中,由于沉淀剂在金属溶液中的加入,哪怕是沉淀剂加入量很少,并不断的搅拌,在局部溶液中的沉淀剂浓度都可以变得很高,于是这些地方就首先沉淀,使沉淀变得不均匀,必须在溶液中消除不均匀的沉淀,而使整个溶液中均匀的生成沉淀。
纳米材料研究综述
纳米材料研究综述纳米材料是一种具有尺寸在纳米尺度范围内的材料,具有独特的物理、化学以及材料性质。
纳米材料研究是当代材料科学研究中的热点领域之一、本文将从纳米材料的定义、制备方法以及应用领域等方面进行综述。
纳米材料的定义是材料的至少一个尺寸小于100纳米。
纳米尺度效应的出现使得纳米材料具有与传统材料不同的特殊性质。
例如,纳米材料的比表面积大幅度增加,使得其具有更强的化学活性。
此外,量子尺寸效应的出现使得纳米颗粒具有特殊的电子以及光学性质。
纳米材料的制备方法多种多样,包括物理、化学和生物制备方法。
物理制备方法主要通过物理手段调控材料尺寸,如烧结、溅射、气相沉积等。
化学制备方法则是利用化学反应控制纳米材料的合成,如溶胶凝胶法、水热合成法和化学气相沉积法等。
生物制备方法则是利用生物体内的生物功能来制备纳米材料,例如利用微生物、草莓等生物体合成金属纳米颗粒。
纳米材料在许多领域具有广泛应用。
在材料领域,纳米材料的使用可以显著改善材料的性能,如提高材料的强度、硬度、导电性和光学性能。
在能源领域,纳米材料的应用可以提高能源传递效率,如利用纳米材料制备高效的太阳能电池和储能材料。
在医学领域,纳米材料可以用于药物的传递和缓释,实现精准治疗。
此外,纳米材料还广泛应用于传感器、催化剂以及环境保护等领域。
然而,纳米材料的应用也存在一定的挑战和问题。
首先,纳米材料的制备方法需要更高的技术要求和设备,成本较高。
其次,纳米材料的毒性和环境影响等问题也需要引起重视。
此外,纳米材料的稳定性和长期储存等问题也需要进一步研究。
总的来说,纳米材料研究是一个具有广泛前景和挑战的领域。
对纳米材料的研究不仅可以深入了解物质的基本属性,还可以为新材料的设计与合成提供理论指导。
随着纳米材料研究的不断深入,其在各个领域的应用也将进一步扩展和发展。
纳米材料综述 论文
纳米材料综述1 引言纳米材料是指晶粒尺寸为纳米级(10-9米)的超细材料,它的微粒尺寸大于原子簇,小于通常的微粒,一般为100一102nm。
它包括体积分数近似相等的两个部分:一是直径为几个或几十个纳米的粒子;二是粒子间的界面。
前者具有长程序的晶状结构,后者是既没有长程序也没有短程序的无序结构。
1984年德国萨尔兰大学的Gleiter以及美国阿贡试验室的Siegel相继成功地制得了纯物质的纳米细粉。
Gleiter在高真空的条件下将粒径为6nm的Fe粒子原位加压成形,烧结得到纳米微晶块体,从而使纳米材料进入了一个新的阶段。
1990年7月在美国召开的第一届国际纳米科学技术会议,正式宣布纳米材料科学为材料科学的一个新分支。
从材料的结构单元层次来说,它介于宏观物质和微观原子、分子的中间领域。
在纳米材料中,界面原子占极大比例,而且原子排列互不相同,界面周围的晶格结构互不相关,从而构原子排列互不相同,界面周围的晶格结构互不相关,从而构.在纳米材料中,纳米晶粒和由此而产生的高浓度晶界是它的两个重要特征。
纳米晶粒中的原子排列已不能处理成无限长程有序,通常大晶体的连续能带分裂成接近分子轨道的能级,高浓度晶界及晶界原子的特殊结构导致材料的力学性能、磁性、介电性、超导性、光学乃至热力学性能的改变。
纳米相材料和其他固体材料都是由同样的原子组成,只不过这些原子排列成了纳米级的原子团,成为组成这些新材料的结构粒子或结构单元。
其常规纳米材料中的基本颗粒直径不到l00nm,包含的原子不到几万个。
一个直径为3nm的原子团包含大约900个原子,几乎是英文里一个句点的百万分之一,这个比例相当于一条300多米长的帆船跟整个地球的比例。
2 纳米材料特性一般在宏观领域中,某种物质固体的理化特性与该固体的尺度大小无关。
当物质颗粒小于100 nm时,物质本身的许多固有特性均发生质的变化。
这种现象称为“纳米效应”。
纳米材料具有三大效应:表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。
半导体纳米材料的制备方法
半导体纳米材料的制备方法半导体纳米材料是指尺寸在纳米尺度下的半导体材料。
由于其尺寸效应和表面效应,半导体纳米材料通常具有与宏观材料不同的物理和化学性质,因此在能源、电子学、光学等领域具有广泛的应用前景。
下面将介绍一些常见的半导体纳米材料制备方法。
一、溶液法制备溶液法是制备半导体纳米材料最常用的方法之一、常见的溶液法包括溶胶-凝胶法、热力学控制法和溶剂热法等。
1.溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是通过溶胶的水解和聚合形成凝胶,再通过热处理使凝胶脱水和烧结从而制备半导体纳米材料。
该方法适用于制备SiO2、TiO2等氧化物纳米材料。
2.热力学控制法热力学控制法是通过调节溶液中的反应条件,如温度、浓度和pH值等,控制反应平衡,从而使半导体纳米材料在溶液中自发形成。
该方法适用于制备Ag2S、ZnS等硫化物纳米材料。
3.溶剂热法溶剂热法是通过将半导体材料的前驱体溶解在有机溶剂中,在高温和高压条件下进行反应,从而制备半导体纳米材料。
该方法适用于制备CdSe、CuInS2等半导体纳米材料。
二、气相法制备气相法是指通过气相反应制备半导体纳米材料。
常见的气相法包括化学气相沉积法、气溶胶法和热蒸发法等。
1.化学气相沉积法化学气相沉积法是通过将气相中的前驱体输送到反应室中,在适当的温度和压力下反应生成纳米材料。
该方法适用于制备SiC、GaN等半导体纳米材料。
2.气溶胶法气溶胶法是通过将溶胶颗粒悬浮在气体中,然后通过热化学反应或凝胶化反应使颗粒转变成纳米颗粒。
该方法适用于制备TiO2、ZnO等氧化物纳米材料。
3.热蒸发法热蒸发法是通过将材料加热至高温,使之蒸发沉积在基底上形成纳米材料。
该方法适用于制备Au、Ag等金属纳米材料。
三、物理法制备物理法是指通过物理手段制备半导体纳米材料。
常见的物理法包括电沉积法、激光烧结法和机械合金化法等。
1.电沉积法电沉积法是通过电化学反应使半导体离子在电极上沉积形成纳米材料。
该方法适用于制备Cu2O、ZnO等半导体纳米材料。
纳米TiO2的制备方法综述
纳米TiO2的制备方法综述——液相法 溶胶-凝胶法
原料:钛醇盐
制备步骤: 首先将钛酸盐加入到溶剂(一般为醇)中,通过不断搅拌形成均匀溶
胶,接着钛醇盐和水发生水解反应,并伴有失水、失醇反应,所得物质聚在一 起形成溶胶,经过烘干、锻烧和研磨最后得到纳米二氧化钛粉体。
高金红石相含量,但Ti02粒子间烧结加剧,粒径增大,难以获得纳米尺度Ti02颗粒。
纳米TiO2的制备方法综述——气相法 雾化水解法
制备步骤:采用钛醇盐为前驱物,利用静电超声等手段将其雾化成极其微小的 液滴,再随载气进入反应器中,经过短时间的水解,最后得到二氧化钛粉末。 反应方程式: n(TiOR)4(g)+4nH20(g) → nTi(OH)4(s)+4nROH(g) n Ti(OH)4(s) → nTi02•H20(s)+nH2O(g) n Ti02•H20(s) → nTi02(s)+nH20(g) 工艺流程图:
纳米TiO2的制备方法综述——气相法 热等离子法
基本原理:由氢气、氢气或者氮气组成的高温等离子流中所存在的大量高活性
的离子原子或者分子快速地附着在前体的表面,经历熔融气化最后成核生长,
由于周围环境的温度与等离子体的温度有很大的差别,所以会急速冷却得到高 纯度的纳米二氧化钛颗粒。
该法所用等离子体主要有:射频等离子体法(RF)
易造成局部浓度过高,颗粒大小、形状不均,分散性差,影响产品的使用效果 和应用范围。因此,现今的许多制备方法只是停留在实验室阶段还未具有投入
工业生产的能力,一些工业化生产的工艺还是不能有效解决纳米粒子团聚的问
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纳米材料制备方法综述摘要:纳米材料由于其特殊性质,近年来受到人们极大的关注。
随着纳米科技的发展,纳米材料的制备方法已日趋成熟。
纳米材料的制备方法按物态一般可归纳为气相法、液相法、固相法。
目前,各国科学家在纳米材料的研究方面已取得了显著的成果。
纳米材料将推动21世纪的信息技术、医学、环境、自动化技术及能源科学的发展, 对生产力的发展产生深远的影响。
关键字:纳米材料,制备,固相法,液相法,气相法近年来,纳米材料作为一种新型的材料得到了人们的广泛关注。
纳米材料是指任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料,具有表面与界面效应,量子尺寸效应,小尺寸效应和宏观量子隧道效应,因而纳米具有很多奇特的性能,广泛应用于各个领域。
为此,本文综述了纳米材料制备的各种方法并说明其优缺点。
目前纳米材料制备采用的方法按物态可分为:气相法、液相法和固相法。
一、气相法气相法是将高温的蒸汽在冷阱中冷凝或在衬底上沉积和生长低维纳米材料的方法。
气相法主要包括物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD),在某些情况下使用其他热源获得气源,如电阻加热法,高频感应电流加热法,混合等离子加热法,通电加热蒸发法。
1、物理气相沉积(PVD)在PVD过程中没有化学反应产生,其主要过程是固体材料的蒸发和蒸发蒸气的冷凝或沉积。
采用PVD可制备出高质量的纳米材料粉体。
PVD可分为制备出高质量的纳米粉体。
PVD可分为蒸气-冷凝法和溅射法。
1.1蒸气-冷凝法此种制备方法是在低压的Ar、He等惰性气体中加热物质(如金属等),使其蒸发汽化, 然后在气体介质中冷凝后形成5-100 nm的纳米微粒。
通过在纯净的惰性气体中的蒸发和冷凝过程获得较干净的纳米粉体。
此方法制备的颗粒表面清洁,颗粒度整齐,生长条件易于控制,但是粒径分布范围狭窄。
1.2溅射法用两块金属板分别作为阳极和阴极,阴极为蒸发用的材料,在两电极间充入Ar气(40~250Pa),两电极间施加的电压范围为0.3~1.5kv。
由于两极间的辉光放电使Ar离子形成,在电场的作用下Ar离子冲击阴极靶材表面,使靶材原产从其表面蒸发出来形成超微粒子.并在附着面上沉积下来。
用溅射法制备纳米微粒有许多优点:可制备多种纳米金属,包括高熔点和低熔点金属。
常规的热蒸发法只能适用于低熔点金属;能制备多组元的化合物纳米微粒,如A152Ti48、Cu91Mn9及ZrO2等;通过加大被溅射的阴极表面可提高纳米微粒的获得量。
2、化学气相沉积(CVD)该方法是在一个加热的衬底上,通过一种或几种气态元素或化合物产生的化学元素反应形成纳米材料的过程,具有均匀性好,可对整个基体进行沉积等优点。
其缺点是衬底温度高。
随着其它相关技术的发展,由此衍生出来的许多新技术,如分子束外延(MBE)、金属有机化合物气相沉积(MOCVD)、化学束外延(CBE)、激光诱导化学气相沉积(PICVD)。
2.1分子束外延(MBE)在超高真空系统中相对地放置衬底和几个分子束源炉,将组成化合物的各种元素和掺杂元素等分别放入不同的炉源内,加热炉源使它们以一定的速度和束流强度比喷射到加热的衬底表面上,在表面互相进行晶体的外延生长。
该法可制备出不同的超晶格材料,外延表面和界面可达分子级的平整度。
结合适当的掩膜、激光诱导技术,还可实现3维图形结构的外延生长。
但MBE生长速度较低,一般为0.1~1 um/h。
2.2金属有机化合物气相沉积(MOCVD)MOCVD是用H2将金属有机化合物蒸气和气态的非金属氢化物经过开关网络送入反应室中加热的衬底上,通过加热分解在衬底表面生长出来外延层的技术。
此方法的优点是采用气态源,生长速率比MBE快得多,有利于大面积超薄层、超晶格等材料的批量生产。
不足在于平整度及厚度不好控制,且所用气体源有毒、易燃,使用中必须中必须注意安全。
2.3化学束外延(CBE)CBE是在MBE设备上使用气态源取代固态源,兼有MBE和MOCVD的优点,还可生长出MBE难以控制生长的,但又十分重要的磷化物超晶格材料,能消除MBE材料中经常出现的由Ga源引起的椭圆形缺陷,均匀性好。
3、电阻加热法欲蒸发的物质(如金属、CaF2、NaCl、FeF2等离子化合物、过渡族金属氮化物及氧化物等)置于坩埚内。
通过钨电阻加热器或石墨加热器等加热装置逐渐加热蒸发,产生元物质烟雾,由于惰性气体的对流,烟雾向上移动,并接近充液氮的冷却棒(冷阱, 77K),在接近冷却棒的过程中,元物质蒸汽首先形成原子簇.然后形成单个纳米微粒。
最后在冷却棒表面上积聚起来,用聚四氛乙烯刮刀刮下并收集起来获得纳米粉。
该方法加热方式简单,工作温度受坩埚材料的限制,还可能与坩埚反应。
所以一般用来制备Al、Cu、Au等低熔点金属的纳米粒子。
4、高频感应电流加热法该法以高频感应线圈为热源,使坩埚内的导电物质在涡流作用下加热,在低压惰性气体中蒸发,蒸发后的原子与惰性气体原子碰撞冷却凝聚成纳米颗粒。
由于采用坩埚,所以一般也只是制备低熔点金属的低熔点物质。
5、混合等离子加热法此制备方法是采用RF(射频)等离子与DC直流等离子组合的混合方式来获得纳米粒子, 由中心石英管外的感应线圈产生高频磁场(几MHz)将气体电离产生RF等离子体.内载气携带的原料经等离子体加热、反应生成纳米粒子并附着在冷却壁上。
DC(直流)等离子电弧束来防止RF等离子弧所受干扰,故此称为‘混合等离子”法。
制备的钠米粉末的纯度较高。
6、通电加热蒸发法此法是通过碳棒与金属相接触,通电加热使金属熔化.金属与高温碳棒反应并蒸发形成碳化物超微粒子。
这是实验室制备纳米碳化物常用技术。
优点是可控制惰性气体种类或蒸气压得到不同颗粒度的粒子。
不足是对于高熔点金属(Hf、Ta、W、M o、Nb等)只能得到非晶纳米。
二、液相法液相法是以均匀的溶液相为出发点,通过各种途径是溶液和溶剂分离,溶质形成一定形状和大小的颗粒或所需材料的前驱体,再通过干燥或热分解后得到纳米颗粒,该法主要用于氧化物纳米材料的制备。
常用的液相法包括沉淀法,水热法,微乳液法,喷雾法和溶胶-凝胶法。
1、沉淀法在一种或多种离子的可溶性盐溶液,加入沉淀剂(OH-,CO32- , C2O42-等),形成不溶性氢氧化物、碳酸盐、草酸盐等沉淀物,然后将沉淀物过滤,洗涤,烘干及焙烧,即可得氧化物粉体。
该法简单易行,但是纯度低,颗粒半径大。
共沉淀法还可分为单相共沉淀法(形成单一化合物沉淀)、混合物共沉淀法(形成2种以上化合物沉淀)和均相沉淀法(均匀,缓慢地沉淀)。
2、水热法水热法是通过高温高压在水溶液或蒸汽等流体中合成物质,再经分离和热处理得到纳米微粒。
水热条件下离子反应和水解反应可以得到加速和促进,使一些在常温下反应速度很慢的热力学反应,在水热条件下可以实现快速反应。
依据反应类型不同分为: 水热氧化、还原、沉淀、合成、水解、结晶等。
该法制得的纳米粒子纯度高、分散性好、晶形好且大小可控。
郭景坤等人采用高压水热处理,将化学制得的Zr(OH)4胶体置于高压釜中,控制合适的温度和压力,使氢氧化物进行相变,成功地得到了 10~15nm 的形状规则的 ZrO2超微粒。
3、微乳液法该方法是利用两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成一个均匀的乳液,从乳液中析出固相。
这样可使成核、生长、聚结、团聚等过程局限在一个微小的球形液滴内,从而可形成球形颗粒,并避免颗粒间进一步团聚。
微乳液制备纳米粒子是近年发展起来的新兴的研究领域,具有制得的粒子粒径小、粒径接近于单分散体系等优点。
4、喷雾法喷雾法是将溶液通过各种物理手段进行雾化获得纳米粒子的一种化学与物理相结合的方法。
它的基本过程包括溶液的制备、喷雾、干燥、收集和热处理,其特点是颗粒分布比较均匀,具体的尺寸范围取决于制备工艺和喷雾的方法。
喷雾法可根据雾化和凝聚过程分为喷雾干燥法、雾化水解法和雾化焙烧法。
5、溶胶-凝胶法溶胶—凝胶法是用易水解的金属化合物(无机盐或金属盐)在某种溶剂中与水发生反应,经过水解与缩聚过程逐渐凝胶化,再经干燥、烧结等后处理得到所需的材料,其基本反应有水解反应和聚合反应,它可在低温下制备纯度高、粒径分布均匀、化学活性高的单、多组份混合物(分子级混合),并可制备传统方法不能或难以制备的产物。
三、固相法固相法合成与制备纳米材料是固体材料在不发生熔化、气化的情况下使原始晶体细化或反应生成纳米晶体的过程。
目前,发展出的固相法主要有高能球磨法、固相反应法、大塑性变形法、非晶晶化法及表面纳米化等方法。
1、高能球磨法1988年,日本京都大学首光采用高能球磨法制备A1一Fe纳米晶材料,是将粗粉体和硬球(钢球、陶瓷球、或玛瑙球)按比例放进球磨机的密封容器内, 利用球磨机的转动或振动,使硬球对原料进行强烈的撞击、研磨和搅拌,把金属或合金粉末粉碎为纳米级微粒的方法。
2、固相反应法固相反应法是指由一种或一种以上的固相物质在热能、电能或机械能的作用下发生合成或分解而生成纳米材料的方法。
固相反应法的典型应用是将金属盐或金属氧化物按一定比例充分混合,研磨后进行煅烧,通过发生合成反应直接制得超微粉或再次粉碎制得纳米粉。
固相法的设备简单,但是生成的粉容易结团,常需要二次粉碎。
3、大塑性变形法俄罗斯科学家R.Z.Valiev 1988年首先报道了利用大塑性变形法获得纳米和亚微米结构的金属和合金。
在大塑性变形过程中,材料产生剧烈塑性变形,导致位错增殖、运动、湮灭、重排等一系列过程,晶粒不断细化达到纳米量级。
此种方法的优点是可以生产出尺寸较大的样品(如板、棒等),而且样品中不含有孔隙类缺陷,晶界洁净。
不足之处一是样品中含有较大的残余应力,适用范围受到材料变形难易程度的限制;另一是晶粒尺寸稍大,一般为100~22 nm。
4、非晶晶化法非晶晶化法是采用快速凝固法将液态金属制备非晶条带,再将非晶条带经过热处理使其晶化获得纳米晶条带的方法。
由非晶晶化法制备的纳米晶体材料晶界清洁,无任何污染,样品中不含微空隙。
非晶晶化法必须首先获得非晶态材料,因而局限在那些化学成分上能形成非晶结构的材料,且大多数只能获得条带状或粉末状样品,很难获得大尺寸块状材料。
5、表面纳米化由于实际应用中材料失效大多数发生在材料的表面,所以材料表面结构和性能的优化能够大大提高材料的整体性,为此,卢柯等人提出了金属材料表面纳米的新概念,将材料的表层晶粒细化至纳米量级而基体仍然保持原粗晶状态,这样不仅能大幅度提高材料的表面性能(如表面强硬度,耐磨性等),而且表层的纳米组织可以显著提高其化学反应活性,使表面化学处理温度下降。