纳米金属材料的研究进展及其面临的挑战
纳米材料阻燃性能及应用前景研究进展
纳米材料阻燃性能及应用前景研究进展引言纳米材料是一种具有尺寸在纳米量级（1-100纳米）的特殊材料，相比传统材料，具有独特的物理、化学和电子性质。
纳米材料具有较大的比表面积、比表面活性和较小的尺寸效应等特点，使其在许多领域具有广泛的应用潜力。
其中一个应用领域是阻燃材料。
随着纳米材料在阻燃领域的研究日益深入，人们对纳米材料阻燃性能及其应用前景产生了浓厚的兴趣。
本文将对纳米材料阻燃性能及应用前景的研究进展进行综述。
一、纳米材料阻燃性能纳米材料由于其特殊的尺寸效应和表面效应，使其具有优异的阻燃性能。
研究表明，纳米材料可以通过以下几个方面来提高材料的阻燃性能：1. 溶胶-凝胶法制备纳米材料溶胶-凝胶法是一种常用的纳米材料制备方法，通过控制溶胶和凝胶的反应条件，可以调控纳米材料的结构和性能。
例如，采用溶胶-凝胶法合成无机氧化物纳米材料，可以提高阻燃材料的热稳定性和耐燃性。
2. 纳米粒子的表面修饰纳米粒子的表面修饰可以增强材料的阻燃性能。
通过改变纳米粒子的表面性质，可以增强材料的炭化特性、抑制热解和延缓燃烧速率。
近年来，研究人员通过将聚合物包覆在纳米粒子表面或利用金属氧化物修饰纳米粒子表面等方法，成功提高了材料的阻燃性能。
3. 纳米复合材料的构筑纳米复合材料是指将纳米材料与基体材料进行复合得到的材料。
通过在基体材料中引入纳米材料，可以提高材料的热稳定性、抗烧蚀性和抑制烟雾生成能力。
研究发现，纳米复合材料具有更好的阻燃性能和热分解特性，具有广阔的应用前景。
二、纳米材料阻燃应用前景纳米材料具有出色的阻燃性能，可以在多个领域应用，拥有广阔的前景。
以下是几个纳米材料在阻燃领域的应用前景：1. 电子设备随着电子设备的普及，电子设备的火灾事故也时有发生。
纳米材料作为阻燃新材料，可以有效提高电子设备的安全性能，降低火灾事故的风险。
2. 轻量化材料纳米材料具有轻质、高强度和良好的抗热性能，可以用于制造轻量化材料，如汽车和飞机等。
金属材料表面纳米处理技术的研究与应用
金属材料表面纳米处理技术的研究与应用随着当前工业技术的不断进步，金属材料的表面处理技术已经发展到了越来越高的层次。
其中，纳米技术的广泛应用已经成为了金属材料表面处理的一个重要方向。
在金属材料表面纳米处理技术的研究与应用中，涉及了许多方面的内容，比如：纳米结构的制备、纳米处理对材料性能的影响、纳米处理技术的应用场景等等。
一、纳米结构的制备金属材料表面纳米处理技术中，纳米结构的制备是至关重要的一步。
纳米结构是指颗粒尺寸在1-100纳米之间的一种微观结构，它具有极高的比表面积和表面能，以及独特的光电性能、磁性能、力学性能等等。
目前，比较常用的制备方法包括化学合成法、物理制备法、生物合成法等等。
这些方法在原理、步骤、条件等方面都有所不同，但最终的目的都是为了制备具有一定尺寸和形态的纳米结构。
二、纳米处理对材料性能的影响除了纳米结构的制备外，纳米处理对材料性能的影响也是一个非常重要的研究方向。
通常情况下，纳米处理可以对金属材料的硬度、韧性、延展性、抗腐蚀性、生物相容性等多个方面产生影响。
例如：通过纳米处理可以使铝合金的硬度和耐磨性得到提升；通过纳米处理可以改善钛合金的植入性能，从而提高其在医疗领域的应用价值。
三、纳米处理技术的应用场景金属材料表面纳米处理技术的应用场景非常广泛，涉及到了许多不同的领域。
比如说：1.电子领域：纳米处理可以用于制作纳米电子器件和纳米存储器件等。
2.微纳技术领域：纳米处理可以用于制备微纳加工模板、光罩等。
3.生物医学领域：通过纳米处理可以制备具有良好生物相容性的金属材料，用于制作人工关节、植入物等。
四、纳米处理技术的挑战和展望虽然金属材料表面纳米处理技术已经取得了许多进展，但还存在着许多挑战。
比如说：纳米结构的制备工艺流程不尽相同，需要针对不同纳米结构制备方法的性能进行针对性的优化；纳米处理对材料性能的影响机理还不太清楚，需要进行更多的探究和研究等等。
不过，随着金属材料表面纳米处理技术的发展，我们坚信未来会有更多的突破和进步，为各种领域带来更多的帮助和创新。
《贵金属-MXene纳米复合材料的研制及性能研究》
《贵金属-MXene纳米复合材料的研制及性能研究》贵金属-MXene纳米复合材料的研制及性能研究摘要：随着科技的不断发展，纳米材料的研究已成为当今科学界关注的焦点。
本篇论文致力于探索一种新型的贵金属/MXene纳米复合材料，通过对材料的合成、表征以及性能的深入研究，揭示了其在诸多领域潜在的应用价值。
一、引言贵金属因其独特的物理和化学性质，在众多领域中都有着广泛的应用。
而MXene作为一种新兴的二维材料，因其优异的电学、热学和力学性能，也受到了科研人员的广泛关注。
将贵金属与MXene结合，形成纳米复合材料，有望进一步提升材料的综合性能。
二、贵金属/MXene纳米复合材料的研制1. 材料选择与制备方法本部分详细描述了贵金属/MXene纳米复合材料的制备过程。
包括原料的选择、制备工艺的确定以及实验条件的控制等。
通过化学气相沉积法、溶胶凝胶法等手段，成功制备出具有优异性能的贵金属/MXene纳米复合材料。
2. 材料表征通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段，对制备出的贵金属/MXene纳米复合材料进行表征。
从微观结构上分析材料的组成、形貌以及尺寸分布等。
三、性能研究1. 电学性能贵金属/MXene纳米复合材料具有优异的电导率和电化学性能。
通过电导率测试、循环伏安法等手段，研究材料的电学性能，并探讨其在实际应用中的潜力。
2. 磁学性能对贵金属/MXene纳米复合材料的磁学性能进行研究。
通过磁化曲线、磁滞回线等手段，分析材料的磁学特性，为进一步应用提供理论依据。
3. 催化性能研究贵金属/MXene纳米复合材料在催化领域的应用。
通过催化实验，探讨材料在化学反应中的催化活性、选择性以及稳定性等。
四、应用领域探讨结合贵金属/MXene纳米复合材料的优异性能，探讨其在能源、环保、生物医学等领域的应用潜力。
如作为锂离子电池的电极材料、催化剂、生物传感器等。
五、结论本论文成功研制出贵金属/MXene纳米复合材料，并通过一系列实验手段对其性能进行了深入研究。
《贵金属-MXene纳米复合材料的研制及性能研究》
《贵金属-MXene纳米复合材料的研制及性能研究》贵金属-MXene纳米复合材料的研制及性能研究一、引言近年来，贵金属/MXene纳米复合材料由于其优异的电、磁、光等性能，在能源储存、催化、生物医疗等领域具有广泛的应用前景。
本文旨在研制贵金属/MXene纳米复合材料，并对其性能进行深入研究。
二、贵金属/MXene纳米复合材料的研制1. 材料选择与制备贵金属（如金、银、铂等）具有优异的导电性、催化性能和生物相容性，而MXene作为一种新型二维材料，具有高导电性、高强度和高化学稳定性等特点。
因此，选择贵金属和MXene作为复合材料的组成成分。
制备过程中，首先合成MXene纳米片，然后通过化学还原法或光还原法将贵金属纳米粒子负载在MXene纳米片上，形成贵金属/MXene纳米复合材料。
2. 制备工艺优化为提高贵金属/MXene纳米复合材料的性能，对制备工艺进行优化。
通过调整贵金属前驱体的浓度、反应温度、反应时间等参数，以及采用表面活性剂、还原剂等辅助手段，实现对贵金属纳米粒子的尺寸、形貌和分布的控制。
三、性能研究1. 电学性能贵金属/MXene纳米复合材料具有优异的电学性能。
通过测量复合材料的电导率、电阻率等参数，发现其电学性能随贵金属含量的增加而提高。
此外，MXene的高导电性和二维结构有利于提高电子传输速度和减少电子传输过程中的能量损失。
2. 催化性能贵金属/MXene纳米复合材料在催化领域具有广泛应用。
通过测试复合材料对某些有机反应的催化活性，发现其催化性能优于单一贵金属或MXene。
这主要是由于贵金属和MXene之间的协同作用，以及纳米级粒子提供的大量活性位点。
3. 稳定性与生物相容性MXene的高化学稳定性和生物相容性使得贵金属/MXene纳米复合材料在生物医疗领域具有潜在应用价值。
通过测试复合材料在生理环境中的稳定性以及与生物体的相互作用，发现其具有良好的生物相容性和较低的生物毒性。
四、结论本文成功研制了贵金属/MXene纳米复合材料，并对其性能进行了深入研究。
纳米材料在防腐蚀领域中的应用研究进展
纳米材料在防腐蚀领域中的应用研究进展引言：腐蚀是一种常见而严重的问题，它会导致金属材料的性能下降甚至完全失效。
为了解决这个问题，科学家们一直在不断研究和开发新的防腐蚀技术和材料。
近年来，纳米材料在防腐蚀领域中的应用研究取得了显著的进展。
本文将重点介绍纳米材料在防腐蚀领域中的应用，并对其研究进展进行综述。
一、纳米材料在防腐蚀领域的优势1.增强防护层性能：纳米颗粒可以增加涂层的致密性和硬度，提高防护层的耐磨、耐蚀性能。
2.提高抗腐蚀性能：纳米材料具有较大比表面积和高表面能，可以提供更多的反应活性位点，有效抑制氧化还原反应，从而减缓金属腐蚀的速率。
3.调控物理与化学性质：通过调整纳米材料的组成、形貌和尺寸等特征，可以改变其物理和化学性质，从而实现对防腐蚀行为的调控。
二、纳米涂层在防腐蚀中的应用研究进展1.纳米复合涂层：将纳米颗粒与基础涂层材料复合，通过纳米颗粒的增强作用提高涂层的抗腐蚀性能。
研究表明，纳米复合涂层能够显著延缓金属腐蚀的进程，提高涂层的耐久性。
2.纳米二氧化硅涂层：二氧化硅是一种常见的纳米材料，具有优异的化学稳定性和耐高温性能。
研究发现，纳米二氧化硅涂层能够有效减缓金属腐蚀的速率，提高材料的耐蚀性。
3.纳米氧化铝涂层：氧化铝是一种常见的纳米材料，具有良好的耐腐蚀性能和高温稳定性。
研究表明，纳米氧化铝涂层能够显著提高金属的抗腐蚀性能，延缓腐蚀的发展。
三、纳米颗粒在防腐蚀涂层中的应用研究进展1.纳米金属颗粒：纳米金属颗粒具有高比表面积和丰富的氧化还原反应位点，可以有效阻止金属的腐蚀反应，延缓腐蚀的发展。
研究发现，纳米金属颗粒可以与涂层基质形成复合结构，大大提高涂层的防腐蚀性能。
2.纳米陶瓷颗粒：纳米陶瓷颗粒具有高硬度和良好的耐腐蚀性能，可以有效提高涂层的耐磨、耐腐蚀性能。
研究表明，纳米陶瓷颗粒可以均匀分布在涂层中，形成致密的保护层，提高金属材料的抗腐蚀性能。
3.纳米复合颗粒：通过调控纳米颗粒的成分和比例，可以实现对涂层防腐蚀性能的调控。
纳米相增强金属材料制备技术的研究进展及应用
纳米相增强金属材料制备技术的研究进展及应用【摘要】目前纳米技术应用广泛，在高强金属材料应用方面尤为突出。
本文针对现有主要几种纳米增强金属材料制备工艺方法进行概述并比较，讨论其优缺点。
最后还探讨了纳米相增强制备技术未来的发展趋势和改进方向，并对纳米结构材料应用领域和前景进行展望。
【关键词】纳米增强制备方法优缺点随着科技进步，各个领域对于相关材料的性能要求日益提高。
纳米增强技术是改善材料性能的重要方法之一，其在金属材料领域尤其应用广泛。
在电子、汽车、船舶、航天和冶金等行业对高性能复合材料需求迫切，选用最佳制备方法制备出性能更优良的纳米材料是当前复合材料发展的迫切要求。
1 纳米增强技术概述纳米相增强金属材料是由纳米相分散在金属单质或合金基体中而形成的。
由于纳米弥散相具有较大的表面积和强的界面相互作用，纳米相增强金属复合材料在力学、电学、热学、光学和磁学性能方面不同于一般复合材料，其强度、导电性、导热性、耐磨性能等方面均有大幅度的提高[1]。
1.1 机械合金化法机械合金化法（MA）是一种制备纳米颗粒增强金属复合材料的有效方法。
通过长时间在高能球磨机中对不同的金属粉末和纳米弥散颗粒进行球磨，粉末经磨球不断的碰撞、挤压、焊合，最后使原料达到原子级的紧密结合的状态，同时将颗粒增强相嵌入金属颗粒中。
由于在球磨过程中引入了大量晶格畸变、位错、晶界等缺陷，互扩散加强，激活能降低，复合过程的热力学和动力学不同于普通的固态过程，能制备出常规条件下难以制备的新型亚稳态复合材料。
1.2 内氧化法内氧化法（Internal oxidation）是使合金雾化粉末在高温氧化气氛中发生内氧化，使增强颗粒转化为氧化物，之后在高温氢气气氛中将氧化的金属基体还原出来形成金属基与增强颗粒的混合体，最后在一定的压力下烧结成型。
因将材料进行内氧化处理，氧化物在增强颗粒处形核、长大，提高增强粒子的体积分数及材料的整体强度，这样可以提高材料的致密化程度，且可以改善相界面的结合程度，使复合材料的综合力学性能得到提高。
我们面临的挑战——纳米材料科学与技术
紫 外 到 近 红 外特 别 是蓝 、绿 、红光 控 制 的光 致
稀 有 金属 快 报 ２ ０ ０ ２年第 ９期 ｌ
维光 管 等 都 可 以用 纳 米 晶作 为 主 要 的材 料 。 高性 能 纳米结构材料 的合成 对 纳 米 结 构 的 金 属 和 合 金 重 点 放 在 大 幅 度 提 高材 料 的 强 度 和硬 度 ， 利用 纳 米 颗 粒 小尺 寸效 应 所 造成 的 无 位错 或 低 位 错 密度 区 域 使 其达 到 高硬 度 、
我国 自 ２ ０世 纪 ８ ０年 代 中期 以来 ，纳 米 科 学 和 纳 米 技 术 越 来 越 受 到 重 视 。通 过 “ 国
“ 纳米科学与技术” ．简称纳米科技 ，使
用纳 米 技 术 必 须包 括 两 方面 的涵 义 ： 是所 用 一 材料 （ 子 ） 尺度 必须 全 部 小 于 １０ｍ；二 粒 的 ０ｒ ｉ
占 ８ ％ ， 中高 分子 和 化 学 合成 材 料 也是 一 个 ０ 其
维 、二维 、三 维 材 料 。纳 米 材 料科 学 与 技术
的研 究 范 围包 括 材 料 的制 备 、表 征和 应 用 ， 其
重 要 方面 。 因此 ， 较低 层 次 的纳 米材 料 领域 ， 在 集 中 了一 半 以上 的研 发力 量 ，而 在 纳 米 电子 、 纳 米 生物 医药 方 面 ， 则力 量 薄 弱 。
中材 料 制 备 是纳 米 科 技 的核 心 和 基础 。
纳米电子学包括纳米 电子器件、 纳米结构
的光 电性质 、 米 电子 材 料 的表 征 以及 原 子操 纳
纵 和 原 子组 装 技 术 等 。 纳 米 医学 涉 及 诊 断 、治疗 和 药物 ，也 是一
个很 广 泛 的领 域 。
《贵金属-MXene纳米复合材料的研制及性能研究》
《贵金属-MXene纳米复合材料的研制及性能研究》贵金属-MXene纳米复合材料的研制及性能研究摘要：随着科技的飞速发展，纳米材料在诸多领域展现出了独特的应用前景。
本论文重点探讨了贵金属/MXene纳米复合材料的研制方法及性能研究。
该复合材料凭借其卓越的物理、化学性能，有望在催化、储能等领域发挥重要作用。
本文通过详细的实验设计与数据分析，详细记录了纳米复合材料的制备过程及性能评估。
一、引言随着纳米科技的进步，贵金属及二维材料如MXene的独特性质使其在能源转换、储存以及催化等应用领域具有广阔前景。
将贵金属与MXene结合形成纳米复合材料，可进一步提高材料性能并扩展其应用范围。
因此，研究并制备出贵金属/MXene纳米复合材料具有重要价值。
二、贵金属/MXene纳米复合材料的研制（一）材料选择与制备方法本部分详细介绍了贵金属（如金、银等）和MXene（如钛基、钒基MXene）的选择依据及其优势。
制备方法则采用液相还原法或化学气相沉积法，并结合超声波辅助法实现纳米级混合。
（二）制备过程与表征详细描述了从原材料准备到最终获得纳米复合材料的整个过程，包括原材料的预处理、反应条件的优化等关键步骤。
此外，利用X射线衍射、透射电子显微镜等技术对材料进行了结构和形貌分析。
三、性能研究（一）催化性能研究本部分主要研究了贵金属/MXene纳米复合材料在催化领域的应用，如对某些有机物、水系和气相反应的催化性能进行了实验和理论分析。
通过对比实验，验证了该复合材料在催化领域的优越性。
（二）储能性能研究研究了该复合材料在储能领域的应用，如锂离子电池的电极材料等。
通过电化学测试，分析了其充放电性能、循环稳定性等关键指标，并与其他材料进行了对比分析。
四、结果与讨论（一）结果概述详细记录了实验结果，包括材料的结构、形貌、尺寸以及在催化、储能等领域的性能数据。
通过图表等形式直观地展示了实验结果。
（二）结果讨论结合实验数据和文献资料，对贵金属/MXene纳米复合材料的性能进行了深入的分析和讨论，探讨了其在不同应用领域中的潜在优势和不足，为后续的研究提供了思路和方向。
纳米材料的防腐蚀性能研究
纳米材料的防腐蚀性能研究随着工业化的不断推进和人们生活水平的提高，金属材料在各个领域得到广泛应用。
然而，金属材料容易受到腐蚀的侵蚀，导致其使用寿命缩短、性能下降甚至完全失效。
为了解决这个问题，科学家们开始研究纳米材料的防腐蚀性能。
本文将探讨纳米材料在防腐蚀方面的应用和展望。
一、纳米材料的定义和特点纳米材料是指至少在一个尺度上具有特定的尺寸范围，其尺度小于100纳米的材料。
与宏观材料相比，纳米材料具有许多独特的特征，如较大的比表面积、较高的表面能量、量子尺寸效应等。
这些特点为纳米材料在防腐蚀领域的应用提供了契机。
二、纳米材料在防腐蚀方面的应用1. 纳米涂层技术纳米涂层技术通过将纳米颗粒添加到涂料中，提高了涂层的粘附性、硬度和耐腐蚀性。
纳米材料可以填充涂层中的微小缺陷，形成更加致密的保护层，有效地抵御外界环境的侵蚀。
同时，纳米材料还可以通过持续释放活性物质，提供长期持久的抗腐蚀保护。
2. 纳米复合材料纳米复合材料是将纳米材料与基础材料相结合，形成一种新型材料。
通过纳米颗粒的引入，可以明显改善基础材料的防腐蚀性能。
例如，将纳米颗粒添加到钢材中，可以有效提高钢材的耐腐蚀性，延长其使用寿命。
纳米复合材料的研究为金属材料的防腐蚀提供了新的思路和方法。
三、纳米材料在防腐蚀方面的展望纳米材料在防腐蚀领域的应用已经取得了一些成果，但仍然存在诸多挑战和机遇。
1. 挑战首先，纳米材料的合成和制备过程需要解决许多技术问题，如纳米粒子的尺寸和分布的控制、纳米材料与基础材料间的结合等。
其次，对纳米材料的性能和稳定性的研究还需要进一步加强，确保其在实际应用中能够达到预期的效果。
此外，纳米材料的大规模生产和工业化应用也需要进行深入研究。
2. 机遇纳米材料在防腐蚀方面的研究是一个新兴领域，其应用潜力巨大。
纳米材料不仅可以提高金属材料的抗腐蚀性能，还可以降低材料的成本和环境污染。
未来可能会出现更多新的纳米材料，并且与其他科学领域的交叉研究也会为纳米材料的防腐蚀性能提供更多可能性。
纳米材料的性能及其应用研究进展
纳米材料的性能及其应用研究进展近年来，纳米科技发展迅速，纳米材料被广泛应用于生物医学、环保、新能源、信息技术等领域，得到了研究人员的广泛关注。
本文将从纳米材料的性能入手，阐述其应用研究进展。
一、纳米材料的性能纳米材料指尺寸小于100纳米的物质，由于纳米尺度下的量子大小效应、表面效应等物理、化学特性，与宏观物质相比，其性能具有明显的差异。
1、物理性能纳米材料的光学、磁学、电学等物理性质迥异于宏观材料。
例如，金属纳米颗粒在可见光范围内具有显著的表面等离子共振吸收现象，与尺寸和形状有关，可应用于传感器、光学器件等领域；磁性纳米粒子在外加磁场下表现出不同的磁性，可应用于医学成像、存储介质等领域；碳纳米管的导电性和导热性特别好，在新能源领域有广泛应用。
2、化学性质纳米材料的表面积相比宏观物质大幅提高，其表面能、化学活性、滞留作用都具有显著特点。
例如，银纳米颗粒的表面具有广谱抗菌性，可应用于医疗用品、水处理等领域；纳米氧化锌的表面具有光催化降解有机污染物的作用，可应用于水处理、空气净化等领域。
3、机械性能纳米材料比宏观物质的强度、硬度、塑性等力学性能更具优越性。
例如，纳米硬度大于单晶体硬度的1/3，石墨烯比钢的强度高200倍，且弹性模量高，可应用于强度要求高的工业领域。
二、纳米材料的应用研究进展1、生物医学领域纳米材料在生物医学领域有广泛应用，包括药物送递、分子诊断、组织工程、生物成像、抗菌等方面。
例如，通过化学修饰，纳米材料可选择性地靶向癌细胞，并释放药物；同时，纳米颗粒的表面还可与生物分子相互作用，形成生物传感器，应用于分子诊断和成像。
2、环保领域纳米材料在环保领域的应用包括空气净化、水处理和废物处理等方面。
例如，纳米TiO2、纳米铁等材料具有光催化降解作用，可应用于水处理和空气净化；纳米材料与污染物结合后可通过热解、燃烧等方式进行处理。
3、新能源领域纳米材料在新能源领域的应用主要集中在太阳能电池、储能材料和催化剂等方面。
纳米多孔金属材料的研究现状及主要制备方法
合金化法是目前生产纳米多孔金属材料的主要制备方法，随 着科技的发展，纳米多孔金属材料的制备方法将更加快捷方 便。
[1] 陆致龙 , 王蓉 , 柯俊 . 原始合金制备方法对 Raney Ni 催 化 剂 结 构 及 加氢活性的影响 [J]. 电子显微学报 ,1997,16(3):302-306.
[8] 徐彩霞 . 纳米多孔金属材料的设计 , 制备与催化性能研究 [D]. 山东大 学 ,2009.
[9] 张文彦 , 奚正平 , 方明 , 等 . 纳米孔结构金属多孔材料研究进展 . 稀有 金属材料与工程 ,2008, 37(7):1129-1133.
[10] 陈静 , 胡文成 , 杜凯 , 等 . 纳米多孔金属的制备方法研究进展 [J]. 材料 导报 : 纳米与新材料专辑 ,2010，24-27.
[5] 丁轶 . 纳米多孔金属 : 一 ,2011,46(10):121-133.
[6] 谭秀兰 , 唐永建 , 刘颖 , 等 . 去合金化制备纳米多孔金属材料的研究进 展 [J] 材料导报 ,2009, 23(3):68-71.
[7] F.U.Renner,A.Stierle,H.Dosch,D.M.Kolb,T.L.Lee,J.Zegenha gen,Initial corrosion observed on the atomic scale,Nature 439(2006)707—710.
通过去合金法制备的纳米多孔材料具有以下特点 ：① 孔径小，约 1000 纳米，通过控制合金的比例和合金的反应 时间，可以控制纳米尺寸。②高表面积、脱合金方法是一种 极其复杂的方法。无序的内连通孔结构非常大，在催化领域 具有广阔的应用前景。③高孔隙率合金中各组分的比例普
纳米多孔金属材料的制备与性能研究
纳米多孔金属材料的制备与性能研究随着科学技术的不断发展，纳米材料在各个领域展现出了巨大的潜力。
其中，纳米多孔金属材料作为一种重要的纳米材料，在催化、能源储存、传感器等领域具有广泛的应用前景。
本文将重点探讨纳米多孔金属材料的制备方法以及其在各个领域中的性能研究进展。
一、纳米多孔金属材料的制备方法1. 溶剂热法溶剂热法是一种常用的纳米多孔金属材料制备方法。
一般来说，该方法需要采用一种有机溶剂和金属盐进行加热反应。
在反应过程中，溶剂的热解释放出的气体会形成孔洞结构。
通过控制反应条件中溶剂的种类、浓度和反应温度等因素，可以得到不同孔径和孔壁的纳米多孔金属材料。
2. 模板法模板法是一种制备纳米多孔金属材料的常见方法。
该方法使用一种具有特殊结构的模板作为模板。
首先，将金属溶液浸渍在模板上，然后进行热处理，使金属溶液沉积在模板的孔洞内。
最后，通过模板的去除，纳米多孔金属材料得以制备。
模板法制备的纳米多孔金属材料具有高孔隙度和可控的孔径尺寸，适用于催化剂和储能材料的制备。
3. 电沉积法电沉积法是一种通过电化学反应在电极上制备纳米多孔金属材料的方法。
通常，该方法将金属盐溶液作为电解液，将电极作为阳极或阴极。
通过调节电化学反应条件，如电位、电流密度和反应时间等，可以控制纳米多孔金属材料的形貌和孔隙结构。
电沉积法制备的纳米多孔金属材料具有高比表面积和良好的电化学性能，在储能和传感器领域具有较大的应用潜力。
二、纳米多孔金属材料的性能研究1. 催化性能纳米多孔金属材料在催化领域中展现出了重要的应用价值。
首先，由于其高比表面积和多孔结构，纳米多孔金属材料具有较高的反应活性。
其次，纳米多孔金属材料具有可调控的孔径尺寸和孔隙结构，可以提供更多的活性位点，有利于催化反应的进行。
最后，纳米多孔金属材料还具有较好的传质能力和稳定性，能够提高催化反应的效率和持久性。
2. 能源储存性能在能源储存领域，纳米多孔金属材料也显示出了良好的性能。
金属纳米线材料的制备及其应用研究
金属纳米线材料的制备及其应用研究近年来，随着纳米技术的发展，金属纳米线作为一种重要的纳米材料得到了广泛研究和应用。
金属纳米线具有较高的比表面积和可调谐的光学和电学性质，可用于生物传感器、太阳能电池、透明导电材料等多个领域。
本文将重点讨论金属纳米线材料的制备及其应用研究。
一、金属纳米线材料制备方法1. 模板辅助法模板辅助法是一种常用的金属纳米线制备方法。
通常使用无机模板（如氧化铝、氧化钛等）或有机模板（如聚酯、聚丙烯等）制备金属纳米线。
具体制备步骤为先在模板中孔洞中沉积金属或金属化合物，然后通过热处理或化学还原等方法去除模板，最终获得金属纳米线。
该方法简单易行，具有较高的可控性和可重复性。
2. 直接拉伸法直接拉伸法是一种自下而上的金属纳米线制备方法。
该方法的原理是通过在单晶或多晶金属材料的表面划出一定长度，然后用显微镜或扫描电子显微镜控制拉伸方向和力度，最终获得精细的金属纳米线。
该方法制备得到的金属纳米线具有极小的直径、高度的结晶质量和优异的机械性能。
3. 气相沉积法气相沉积法是一种高温、高真空条件下的金属纳米线制备方法。
一般采用金属原子或化合物受热或放电等方法，将其气相沉积到基板表面形成金属纳米线。
该方法可以在大量的基板上制备大面积的金属纳米线，并可以通过控制沉积温度和沉积速度等条件，实现对金属纳米线尺寸和形貌的可控制备。
二、金属纳米线材料应用研究1. 生物传感器金属纳米线作为生物传感器的研究热点之一，主要是因其高灵敏度和选择性。
金属纳米线表面的银或金等金属可以与生物分子相互作用，从而检测出生物分子的存在和浓度。
研究人员通过调整金属纳米线表面修饰功能等方式，将其应用于病原检测、基因检测等领域。
2. 透明导电材料由于金属纳米线的优异的电学性能（如高透过率、低电阻率等），它们对于透明导电材料有着重要的应用。
金属纳米线未来有望成为取代ITO（氧化铟锡）的主要备选材料，应用领域涵盖了晶体管、电子信封、平板显示器和有机光电子器件等。
纳米材料在电催化领域中的应用研究
纳米材料在电催化领域中的应用研究随着科技的不断发展与进步，纳米材料的研究与应用已经得到了广泛关注。
纳米材料具有独特的物理、化学和生物学特性，广泛应用于电子、药物、材料等领域。
在电催化领域中，纳米材料也已经开始发挥其独特的优势。
本文将就纳米材料在电催化领域中的应用研究进行探讨。
一、纳米材料在电催化领域中的应用概述电催化是利用电场或电流来促进反应或催化反应的一种新兴的催化技术。
纳米材料在电催化领域中的应用主要包括金属、金属氧化物、碳基材料、半导体材料等。
①金属纳米材料金属纳米材料具有高比表面积、优异的催化活性，广泛应用于燃料电池、电化学传感器、电化学合成等领域。
例如，将铂纳米颗粒修饰在碳纳米管表面，形成Pt/CNTs复合材料，可用于燃料电池的阳极催化剂。
金属纳米材料也可以与其他纳米材料、有机小分子制备复合材料，进一步增强其催化活性和稳定性。
②金属氧化物纳米材料金属氧化物纳米材料是一种新兴功能材料，具有较高的催化活性、较好的稳定性和可调性。
例如，二氧化锰、氧化钨、氧化钨、氧化铁等金属氧化物的纳米材料可以应用于氧还原反应、燃料电池、水分解等领域，这些应用也是电化学能量转化的重要组成部分。
③碳基纳米材料碳基纳米材料包括碳纳米管和石墨烯等，具有高比表面积、优异的导电性和催化活性，广泛应用于电化学传感器、催化剂、电化学还原等领域。
例如，氧化石墨烯与金属纳米颗粒合成的纳米复合材料可以应用于电催化传感器，对燃料电池的运行状态进行监测和控制。
④半导体纳米材料半导体纳米材料具有优异的电子结构和光物理特性，是一种重要的光电材料。
其中，纳米氧化锌、纳米二氧化钒、纳米二氧化钛等材料可应用于光电催化反应、光电降解等领域，是一种绿色环保的能源开发技术。
二、纳米材料在电催化领域中的应用案例纳米材料在电催化领域中的应用案例也越来越多。
例如，美国普林斯顿大学化学系的研究团队，首次使用金纳米晶体催化还原CO2，获得了较高的催化活性和选择性。
纳米技术在材料科学和工程领域的广泛应用及挑战
纳米技术在材料科学和工程领域的广泛应用及挑战简介：纳米技术是一种可以控制和操作物质结构的技术方法，通过对物质的精细处理和组装，将其尺寸控制在1到100纳米之间。
纳米技术在材料科学和工程领域的广泛应用已经取得了许多突破性的进展。
本文将探讨纳米技术在材料科学和工程领域的应用，并分析其中的挑战。
一、纳米技术在材料科学领域的应用1. 新型材料的开发纳米技术可以改变材料的物理、化学和结构特性，从而创造出许多新型材料。
例如，纳米材料可以提供更大的比表面积和更独特的光学、电子、磁性等特性，用于构建高性能的太阳能电池、传感器、纳米器件等。
此外，纳米材料还可以调控材料的力学性能，例如提高强度和韧性，在材料领域中有着广泛的应用前景。
2. 材料的改性纳米技术可以在材料的表面或内部引入纳米粒子，通过改变材料的表面化学性质和状态，提高材料的性能。
例如，通过在材料中添加纳米颗粒，可以增强材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
这种技术可以用于改善金属、陶瓷、复合材料等的性能，为工程领域提供更加高效、可靠的材料。
3. 纳米电子学纳米技术在电子学领域也有广泛应用。
纳米尺度的材料和结构可以用于制造微型电子器件，如纳米晶体管、纳米电容器和纳米传感器等。
这些微型器件具有更高的性能和更小的尺寸，可以实现更快的电子通信、更高的数据存储密度和更低的功耗。
二、纳米技术在工程领域的应用1. 纳米涂层技术纳米技术可以应用于涂层领域，制造出具有高耐磨性、高防腐性和高抗氧化性的纳米涂层。
这些纳米涂层可以应用于汽车、船舶、航空航天等行业，提高产品的性能和寿命。
2. 纳米材料在建筑业的应用纳米技术在建筑业的应用也取得了一些突破性进展。
例如，通过添加纳米颗粒，可以改善建筑材料的导热性能、力学性能和防水性能，提高建筑物的能源效率和耐久性。
3. 纳米过滤技术纳米技术可以用于制造高效的纳米过滤器，能够过滤掉微小的颗粒、细菌和病毒等污染物。
这些纳米过滤器可以应用于水处理、空气净化、医疗设备等领域，提供更安全和更健康的环境。
纳米材料在光催化领域的应用研究
纳米材料在光催化领域的应用研究纳米材料具有独特的光学、电子和磁学性质，因此在各个领域都有广泛的应用。
其中，纳米材料在光催化领域的应用备受关注。
光催化是指通过光能将化学反应驱动起来，纳米材料在这一过程中扮演着重要的角色。
本文将探讨纳米材料在光催化领域的应用研究进展。
一、纳米材料的光催化机制纳米材料的光催化机制主要包括光激发、电子传输和反应过程。
首先，当纳米材料受到光照时，电子从基态跃迁到激发态，形成电子空穴对。
然后，电子和空穴在纳米材料中进行传输，形成电子传输通道和空穴传输通道。
最后，电子和空穴参与化学反应，例如分解有机污染物或还原金属离子等。
二、纳米材料的种类及其应用1. 二氧化钛纳米材料二氧化钛（TiO2）是一种被广泛研究的光催化材料。
纳米级的TiO2具有较大的比表面积和高效的光吸收性能，因此在光催化领域具有良好的应用前景。
纳米TiO2常用于水处理、气体净化、有机废物降解等方面。
2. 量子点材料量子点是一种尺寸在纳米级别的半导体晶体，具有特殊的能带结构和光学性质。
因此，量子点材料在光催化中具有重要的应用潜力。
例如，CuInS2量子点材料可用于光解水制氢，CdS量子点材料可用于光催化还原CO2等。
3. 金属纳米颗粒金属纳米颗粒具有特殊的表面等离子共振效应，因此在光催化中广泛应用。
纳米金、纳米银等金属纳米颗粒可用于有机污染物的降解、光合成催化反应等。
三、纳米材料的改性及增强光催化性能为提高纳米材料的光催化性能，研究者们对其进行了多种改性和增强策略。
其中，主要包括掺杂、复合、修饰和结构调控等。
1. 掺杂通过掺入其他元素，如氮、铜等，可以改变纳米材料的能带结构和吸收特性，从而增强其光催化性能。
2. 复合将纳米材料与其他光敏剂或半导体材料复合，可以形成协同效应，提高光催化反应的效率和选择性。
3. 修饰通过修饰纳米材料的表面，如负载金属粒子或分子催化剂，可以增强其光催化性能。
4. 结构调控调控纳米材料的形貌和晶相结构，如合成纳米线、纳米片等，可以提高其光催化性能。
纳米材料的制备方法及其应用研究进展
纳米材料的制备方法及其应用研究进展纳米材料是一种具有特殊物性和应用潜力的材料，其制备方法多种多样。
本文将介绍几种常见的纳米材料制备方法，并概述其在各个领域的应用研究进展。
一种常见的纳米材料制备方法是溶剂热法。
该方法通过在有机溶剂中加热混合物来控制反应速率，从而合成纳米材料。
溶剂热法可以用于合成各种纳米材料，如金属纳米粒子、金属氧化物纳米粒子和功能性纳米材料等。
例如，金属纳米粒子在催化、传感和生物医学领域具有重要应用。
另一种常见的制备方法是气相沉积法，其中包括化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）等方法。
化学气相沉积法是通过气体化学反应在固体表面上合成纳米材料的一种方法。
例如，碳纳米管和二维石墨烯就可以通过化学气相沉积法合成。
物理气相沉积法则主要是通过物质的凝聚在固体表面形成纳米材料。
溶胶凝胶法是一种常见的溶液制备纳米材料的方法。
该方法主要通过将溶解在溶剂中的金属离子或有机物与沉淀剂反应，形成胶体溶胶，并通过热处理产生凝胶材料。
该方法的优点是简单、制备周期短，且可以制备多种纳米材料。
该方法常用于制备氧化物基材料、过渡金属化合物纳米粒子等。
此外，还有电化学法、凝胶法、溶胶法、机械合金法、磁控溅射法等多种制备纳米材料的方法。
纳米材料具有较大的比表面积和特殊的物理、化学、力学等特性，因此在各个领域有广泛的应用研究。
在材料科学领域，纳米材料被用于制备高性能电池、储能材料、高性能催化剂等。
在电子学领域，纳米材料被用于制备高密度存储器、导电纳米墨等。
在医学领域，纳米材料被用于制备载药纳米粒子、仿生材料等。
在环境科学和能源领域，纳米材料被用于制备高效光催化剂、污水处理材料等。
尽管纳米材料在各个领域存在着广泛的应用前景，但其制备方法和应用研究仍然面临着诸多挑战。
例如，在大规模生产纳米材料过程中存在的成本和环境问题；纳米材料的生物相容性和毒性问题等。
因此，未来的研究还需要对纳米材料的制备方法和应用性能进行更深入的研究和探索，以推动纳米材料的应用进一步发展。
纳米金属材料发展
纳米金属材料可用于制造生物相容性材料 ，如生物支架和药物载体等，为生物医学 领域提供了新的发展方向。
02
纳米金属材料的研究进展
纳米金属材料的物理性能
01
02
03
表面效应
纳米金属材料的表面原子 数增多，导致表面能增加 ，对材料的物理性能产生 显著影响。
小尺寸效应
纳米金属材料的小尺寸效 应导致材料具有高熔点、 高强度、高韧性和良好的 导电性能。
01
随着计算能力的提升，通过计算设计具有优异性能的
纳米金属材料将成为可能。
绿色合成
02 发展绿色、可持续的纳米金属材料合成方法将有助于
推动纳米金属材料的应用。
多学科交叉
03
纳米金属材料的发展将促进多学科交叉，包括物理、
化学、生物学、医学、环境科学等。
04
纳米金属材料的挑战与机 遇
纳米金属材料的稳定性与安全性问题
纳米金属材料产业发展趋势
未来，纳米金属材料产业将朝着多元化、智能化、绿色化方向发展。其中，多元化是指纳米金属材料 的应用领域将不断扩大；智能化是指纳米金属材料的制备和应用将更加智能化；绿色化是指纳米金属 材料的制备和应用将更加环保。
纳米金属材料的政策建议与对策
加强政策引导
政府应加强对纳米金属材料研究 的政策引导，加大对纳米金属材 料产业的扶持力度，推动纳米金 属材料产业的发展。
量子尺寸效应
对于纳米金属材料，量子 尺寸效应导致材料的能级 间隔增大，对材料的物理 性能产生影响。
纳米金属材料的化学性能
高的化学活性
纳米金属材料具有高的化 学活性，能够作为催化剂 和催化剂载体使用。
易氧化
纳米金属材料易于氧化， 需要采取保护措施以防止 氧化。
纳米材料在能源储存方面的应用研究
纳米材料在能源储存方面的应用研究摘要：纳米材料在能源储存方面的应用已引起广泛关注。
纳米结构材料具有较高的比表面积和丰富的表面活性基团，这使得其在电化学能量存储方面具有巨大潜力。
本文综述了纳米材料在锂离子电池、超级电容器和燃料电池等能量储存设备中的应用研究进展，并探讨了其所面临的挑战和未来发展趋势。
引言：能源储存是解决可再生能源波动性和不稳定性的关键。
近年来，纳米材料作为有效的能源储存材料，已经得到广泛研究和应用。
纳米材料的具体表面积大大增加，使得其能够通过更多的反应位点参与能量转换和储存过程，从而显著提升储能设备的性能。
本文将重点介绍纳米材料在锂离子电池、超级电容器和燃料电池等能量储存方面的应用研究进展。
锂离子电池：纳米材料在锂离子电池中的应用已取得了重要突破。
纳米结构材料可以增加电池的比表面积，提供更多的活性材料与电解液之间的接触面积。
此外，纳米材料还可以缓解锂离子的扩散路径，提高电池的离子传输速率。
纳米材料的这些特性使得锂离子电池能够具有更高的能量密度和更好的循环稳定性。
研究中发现，使用纳米材料作为正、负极材料可以实现高度可逆的锂离子插拔，提高电池的充放电性能。
此外，纳米材料的设计和合成也有助于克服锂金属负极的极化和其它问题，提高电池的寿命和安全性。
超级电容器：纳米材料在超级电容器中的应用也备受关注。
纳米结构电极材料可以提供更多的离子传输通道，增加电容器的表面积。
纳米材料还可以调整电极材料的孔隙结构，提高离子在电极中的扩散速率。
这些优势使得纳米材料能够实现更高的能量密度和功率密度。
同时，纳米材料的高比表面积也有助于提高电容器的循环寿命和稳定性。
研究者们采用纳米碳材料、纳米金属氧化物等作为电极材料，通过精确的合成和结构调控，成功实现了高性能的超级电容器的制备。
燃料电池：纳米材料在燃料电池中也具有广泛的应用前景。
纳米催化剂广泛应用于燃料电池的阳极和阴极反应中。
纳米材料相比于传统催化剂具有更高的比表面积和更丰富的表面活性基团，能够提供更多的活性位点，从而增加反应速率和效率。
纳米材料研究现状及展望
纳米材料研究现状及展望摘要：在充满生机的21世纪，信息、生物技术、能源、环境、先进制造技术和国防的高速发展必然对材料提出新的需求，组件的小型化、智能化、高集成、高密度存储和超快传输等对材料的尺寸要求越来越小；航空航天、新型军事装备及先进制造技术等对材料性能要求越来越高。
新材料的创新，以及在此基础上诱发的新技术。
本文介绍了纳米材料和纳米技术的概念及其研究进展，并且着重介绍了纳米科技在催化、精细化工、浆料等领域的应用。
关键词：纳米材料纳米技术研究进展应用发展趋势前言新产品的创新是未来10年对社会发展、经济振兴、国力增强最有影响力的战略研究领域，纳米材料将是起重要作用的关键材料之一。
纳米材料和纳米结构是当今新材料研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象，也是纳米科技中最为活跃、最接近应用的重要组成部分。
1、纳米材料和纳米技术什么是纳米材料？纳米[1]（nm)是长度单位，一纳米是十亿分之一米，对宏观物质来说，纳米是一个很小的单位，不如，人的头发丝的直径一般为7000—8000nm，人体红细胞的直径一般为3000—5000nm，一般病毒的直径也在几十至几百纳米大小，金属的晶粒尺寸一般在微米量级；对于微观物质如原子、分子等以前用埃来表示，1埃相当于1个氢原子的直径，1纳米是10埃。
一般认为纳米材料应该包括两个基本条件：一是材料的特征尺寸在1—100nm之间，二是材料此时具有区别常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性。
所谓的纳米技术是指：用纳米材料制造新型产品的科学技术。
它是现代科学（混沌物理、量子力学、介观物理学、分子生物学、化学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术、合成技术）结合的产物，纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术，例如纳米电子学、纳米材料学、纳米机械学等。
在新的世纪，纳米将带给人们更多功能超常的生产生活工具，把人们带向一个从未见过的生活环境。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
纳米金属材料的研究进展及其面临的挑战
摘要: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、实用化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。
本文主要从材料科学与工程的角度,介绍与评述纳米金属材料的某些研究进展。
关键词: 纳米材料性能晶粒
40多年前,科学家们就认识到实际材料中的无序结构是不容忽视的。
许多新发现的物理效应,诸如某些相转变、量子尺寸效应和有关的传输现象等,只出现在含有缺陷的有序固体中。
后来,人们又将晶体区域或其它特征长度在纳米量级范围(小于 100nn)的材料广义定义为“纳米材料“或”纳米结构材料“(nanostructured materials)。
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。
1、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因结成块体材料。
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:l)纳米粉末制备技术、理论机制和模型。
目的是改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。
2、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n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fe3si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
高温、高硬、高强是结构材料开发的永恒主题,纳米结构材料的硬度(或强度)与粒径成反比(符合hall-retch关系式)。
材料晶粒的细化及高密度界面的存在,必将对纳米材料的力学性能产生很大的影响。
在纳米材料中位错密度非常低,位错滑移和增殖采取
frand-reed模型,其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大,增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大,所以在纳米材料中位错的滑移和增殖不会发生,此即纳米晶强化效应。
(3)磁学性能
当晶粒尺寸减小到纳米级时,晶粒之间的铁磁相互作用开始对材料的宏观磁性有重要的影响。
纳米颗粒由于尺寸超细,一般为单畴颗粒,其技术磁化过程由晶粒的磁各向异性和晶粒间的磁相互作用所决定。
纳米晶粒的磁各向异性与晶粒的形状、晶体结构、内应力以及晶粒表面的原子有关,与粗晶粒材料有着显著的区别,表现出明显的小尺寸效应。
(4)催化及贮氢性能
在催化剂材料中,反应的活性位置可以是表面上的团簇原子,或是表面上吸附的另一种物质。
这些位置与表面结构、晶格缺陷和晶体的边角密切相关。
由于纳米晶材料可以提供大量催化活性位置,因此很适宜作催化材料。
事实上,早在术语”纳米材料”出现前几十年,已经出现许多纳米结构的催化材料,典型的如 rh/al2o3、
pt/c之类金属纳米颗粒弥散在情性物质上的催化剂。
已在石油化工、精细化工合成、汽车排气许多场合应用。
3、纳米材料应用示例
目前纳米材料主要用于下列方面:
(l)高硬度、耐磨wc-co纳米复合材料
纳米结构的wc-co已经用作保护涂层和切削工具。
这是因为纳米
结构的wc-co在硬度、耐磨性和韧性等方面明显优于普通的粗晶材料。
其中,力学性能提高约一个量级,还可能进一步提高。
高能球磨或者化学合成wc-co纳米合金已经工业化。
化学合成包括三个主要步骤:起始溶液的制备与混和;喷雾干燥形成化学性均匀的原粉末;再经流床热化学转化成为纳米晶wc-co粉末。
喷雾干燥和流床转化已经用来批量生产金属碳化物粉末。
wc-co粉末可在真空或氢气氛下液相烧结成块体材料。
vc或cr3c2等碳化物相的掺杂,可以抑制烧结过程中的晶粒长大。
(2)纳米结构软磁材料
finemet族合金已经由日本的hitachi special metals,德国的vacuumschmelze gmbh和法国的 imply等公司推向市场,已制造销售许多用途特殊的小型铁芯产品。
日本的 alps electric co.一直在开发nanoperm族合金,该公司与用户合作,不断扩展纳米晶
fe-zr-b合金的应用领域。
(3)电沉积纳米晶ni
电沉积薄膜具有典型的柱状晶结构,但可以用脉冲电流将其破碎。
精心地控制温度、ph值和镀池的成份,电沉积的ni晶粒尺寸可达10nm。
但它在350k时就发生反常的晶粒长大,添加溶质并使其偏析在晶界上,以使之产生溶质拖拽和zener粒子打轧效应,可实现结构的稳定。
例如,添加千分之几的磷、流或金属元素足以使纳米结构稳定至600k。
电沉积涂层脉良好的控制晶粒尺寸分布,表现为hall-petch强化行为、纯ni的耐蚀性好。
这些性能以及可直接涂
履的工艺特点,使管材的内涂覆,尤其是修复核蒸汽发电机非常方便。
这种技术已经作为 eectrosleevetm工艺商业化。
在这项应用中,微合金化的涂层晶粒尺寸约为 100nm,材料的拉伸强度约为锻
造ni的两倍,延伸率为15%。
晶间开裂抗力大为改善。
(4)al基纳米复合材料
al基纳米复合材料以其超高强度(可达到1.6gpa)为人们所关注。
其结构特点是在非晶基体上弥散分布着纳米尺度的a-al粒子,合金元素包括稀土(如 y、 ce)和过渡族金属(如 fe、ni)。
通常必须用快速凝固技术(直接淬火或由初始非晶态通火)获得纳米复合结构。
但这只能得到条带或雾化粉末。
纳米复合材料的力学行为与晶化后的非晶合金相类似,即室温下超常的高屈服应力和加工软化(导致
拉神状态下的塑性不稳定性)。
这类纳米材料(或非晶)可以固结成块材。
例如,在略低于非晶合金的晶化温度下温挤。
加工过程中也可以完全转变为晶体,晶粒尺寸明显大干部份非晶的纳米复合材料。
典型的al基体的晶粒尺寸为100～200nm,镶嵌在基体上的金属间化合物粒子直径约50nm。
强度为0.8～1gpa,拉伸韧性得到改善。
另外,这种材料具有很好的强度与模量的结合以及疲劳强度。
温挤al基纳米复合材料已经商业化,注册为gigastm。
雾化的粉末可以固结成棒材,并加工成小尺寸高强度部件。
类似的固结材料在高温下表现出很好的超塑性行为:在1s-1的高应变速率下,延伸率大于500%。
结束语
我国系统开展纳米材料的科学研究始于80年代末,经过近十年的努力,已经做出了一批高水平、有国际影响的工作。
整体水平和实力紧步美、日、德等主要西方国家之后,受到国际学术界的高度重视。
然而,在激烈的国际竞争形势下,急需以现有工作为基础,以若干学科为突破目标,集中人力、物力、财力的投入,使我国在这一领域的研究水平上一个新台阶。
参考文献:
[1]方云,杨澄宇,陈明清,蒋惠亮;纳米技术与纳米材料(ⅰ)——纳米技术与纳米材料简介[j];日用化学工业,2003年01期
[2]陈晓亮,易学华,邓春花;纳米金属材料的研究进展及战略地位[j];现代物理知识,2005年06期。