納米材料的物理制備方法1

1、制備方法Top -DownBottom-Up“自上而下（Top-Down）”：是指通過(guò)微加工或固態(tài)技術(shù)，不斷在尺寸上將人類(lèi)創(chuàng)造的功能產(chǎn)品微型化“自下而上（Bottom-Up）”:是指以原子、分子為基本單元，根據(jù)人們的意愿進(jìn)行設(shè)計(jì)和組裝，從而構(gòu)筑成具有特定功能的產(chǎn)品，主要是利用化學(xué)和生物學(xué)技術(shù)。納米粒子的物理制備方法 分類(lèi)粉碎法 構(gòu)筑法干式粉碎法濕式粉碎法氣體蒸發(fā)法活化氫-熔融金屬反應(yīng)法濺射法真空沉積法加熱蒸發(fā)法混合等離子體法機(jī)械粉碎法“粉碎”一詞是指塊體物料粒子由大變小過(guò)程的總稱(chēng)，它包括“破碎”和“粉磨”。 前者是由大料塊變成小料塊的過(guò)程，后者是由小料塊變成粉末的過(guò)程。 粉碎過(guò)程就是在粉碎力的

2、作用下固體物料或粒子發(fā)生形變進(jìn)而破裂的過(guò)程。當(dāng)粉碎力足夠大時(shí)，力的作用又很迅猛，物料塊或粒子之間瞬間產(chǎn)生的引力大大超過(guò)了物料的機(jī)械強(qiáng)度，因而物料發(fā)生了破碎。 基本粉碎方式是壓碎、剪碎、沖擊粉碎和磨碎。常借助的外力有機(jī)械力、流能力、化學(xué)能、聲能、熱能等。主要包括濕法粉碎法和干法粉碎法。粉碎作用力的作用形式粉碎作用力的作用形式幾種典型的粉碎技術(shù)：球磨、振動(dòng)球磨、振動(dòng)磨、攪拌磨、膠體磨、納米氣流粉碎氣流磨一般的粉碎作用力都是幾種力的組合，如球磨機(jī)和振動(dòng)磨是磨碎和沖擊粉碎的組合；雷蒙磨是壓碎、剪碎和磨碎的組合；氣流磨是沖擊、磨碎與剪碎的組合，等等。球磨球磨球磨機(jī)是目前廣球磨機(jī)是目前廣泛采用的納米磨碎泛

3、采用的納米磨碎設(shè)備。設(shè)備。它是利用介質(zhì)和它是利用介質(zhì)和物料之間的相互研物料之間的相互研磨和沖擊使物料粒磨和沖擊使物料粒子粉碎，經(jīng)幾百小子粉碎，經(jīng)幾百小時(shí)的球磨，可使小時(shí)的球磨，可使小于于l lm m的粒子達(dá)到的粒子達(dá)到2020。1.研磨碗自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)比率任意可調(diào)。2 .最終顆粒大小1m。 3.可充入惰性氣體進(jìn)行機(jī)械合金，機(jī)械復(fù)合，納米材料及復(fù)合材料的合成。 4.材質(zhì)可選擇瑪瑙，氮化硅，氧化鋁，氧化鋯，不銹鋼，普通鋼，碳化鎢，包裹塑料的不銹鋼。球磨過(guò)程中引起粉末粒度發(fā)球磨過(guò)程中引起粉末粒度發(fā)生變化的機(jī)理有兩種：生變化的機(jī)理有兩種：一種：顆粒之間或顆粒與磨球之間互相摩擦,使得一定粒度范圍內(nèi)

4、的顆粒造成表面粉碎,結(jié)果形成大和小兩種粒度的新顆粒,稱(chēng)為摩擦粉碎或表面粉碎。另一種：由于球?qū)︻w?；蝾w粒對(duì)顆粒的沖擊、碰撞和剪切等作用,從顆粒中近似等體積地分割出兩個(gè)小顆粒,稱(chēng)為沖擊壓縮粉碎或體積粉碎。粉碎過(guò)程的另一現(xiàn)象“逆粉碎現(xiàn)象”物料在超細(xì)粉碎過(guò)程中，隨著粉碎時(shí)間的延長(zhǎng)，顆粒粒度的減小，比表面積的增加，顆粒的表面能增大，顆粒之間的相互作用增強(qiáng)，團(tuán)聚現(xiàn)象增加，達(dá)到一定時(shí)間后，顆粒的粉碎與團(tuán)聚達(dá)到平衡。 粉碎 團(tuán)聚是各種粉碎存在最低粒度下限的主要原因；是相似條件下濕法球磨比干法粒度下限低的原因.打破以上平衡,可采取的一個(gè)重要方法就是加入助磨劑： 定義：在超細(xì)粉碎過(guò)程中，能夠顯著提高粉碎效率或降低

5、能耗的化學(xué)物質(zhì)稱(chēng)為助磨劑。構(gòu)筑法構(gòu)筑法構(gòu)筑法是由小極限原子或分子的集合體人工合成超微粒子蒸發(fā)、離子濺射、溶劑分散電阻加熱、等離子體加熱、激光加熱、電子束加熱、電弧放電加熱、高頻感應(yīng)加熱、太陽(yáng)爐加熱 惰性氣體中或不活潑氣體中凝聚 流動(dòng)的油面上凝聚 冷凍干燥法原子分子化納米粒子納米粒子塊體材料如何使塊體材料通過(guò)物理的方法原子分子化？如何使許多原子或分子凝聚生成納米粒子？蒸發(fā)凝聚法蒸發(fā)凝聚法蒸發(fā)凝聚法是將納米粒子的原料加熱、蒸發(fā)，使之成為原子或分子；再使許多原子或分子凝聚，生成極微細(xì)的納米粒子。利用這種方法得到的粒子一般在5 100 nm 之間。蒸發(fā)法制備納米粒子大體上可分為：金屬煙粒子結(jié)晶法、真空

6、蒸發(fā)法、氣體蒸發(fā)法等幾類(lèi)。而按原料加熱技術(shù)手段不同，又可分為電極蒸發(fā)、高頻感應(yīng)蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)、等離子體蒸發(fā)、激光束蒸發(fā)等幾類(lèi)。離子濺射法離子濺射法用兩塊金屬板分別作為陰極和陽(yáng)極，陰極為蒸發(fā)用材料，在兩電極間充入Ar(40250Pa)，兩極間施加的電壓范圍為0.31.5 kV。由于兩極間的輝光放電使Ar粒子形成，在電場(chǎng)作用下Ar離子沖擊陽(yáng)極靶材表面，使靶材原子從其表面蒸發(fā)出來(lái)形成超微粒子，并在附著面上沉積下來(lái)。離子的大小及尺寸分布主要取決于兩極間的電壓、電流、氣體壓力。靶材的表面積愈大，原子的蒸發(fā)速度愈高，超微粒的獲得量愈大。濺射法制備納米微粒材料的優(yōu)點(diǎn)是：一、可以制備多種納米金屬，包括高熔點(diǎn)和低熔點(diǎn)金屬。常規(guī)的熱蒸發(fā)法只能適用于低熔點(diǎn)金屬；二、能制備出多組元的化合物納米微粒，如Tl48，Cu91，Mn9，ZrO2等；通過(guò)加大被濺射陰極表面可加大納米微粒的獲得量。采用磁控濺射與液氮冷凝方法可在表面沉積有方案膜的電鏡載網(wǎng)上支撐制備納米銅顆粒。冷凍干燥法冷凍干燥法先使干燥的溶液噴霧在冷凍劑中冷凍，然后在低溫低壓下真空干燥，將溶劑升華除去，就可以得到相應(yīng)物質(zhì)的納米粒子。如果從水溶液出發(fā)制