14参考文献15致谢16
f引言纳米材料是指任一维空间尺度处于1100
m之间的材料。它有着不同寻常的性质,如小尺寸效应可引起物理性质的突变,从而具有独特的性能;量子尺寸效应和表面与界面效应使其具有了一般大颗粒物不具备的性质,如对红外线、紫外线有很强的反射作用,应用到纺织品中有抗紫外线,隔热保温作用。纳米材料的这些特性使其在化工、物理、生物、医学方面都有非常重要的价值1。多年以来,通过科学家们的潜心研究,使纳米材料在其制备及其应用中得到了很大的发展。纳米材料将逐渐进入人们的日常生活,并将成为未来新工业革命的必备材料。1纳米材料的物理制备方法11物理粉碎法物理粉碎法就是用机械粉碎和电火花爆炸等方法得到纳米微粒2。此方法操作简单,成本较低,但得到的纳米微粒纯度不高,分布也不均匀。
图1机械粉碎法仪器图
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f12球磨法球磨法是将材料放入球磨机内,在球磨机的转动或振动过程中,钢球与原
料之间产生剧烈的碰撞,再经过搅拌、研磨,形成纳米微粒。该方法操作比较简单,效率高,能获得常规方法不易得到的高熔点合金,如金属陶瓷纳米微粒;球磨法此外还可以将相图上本来不互溶的纳米元素制成固溶体,但该方法得到的纳米微粒分布不均匀,而且很容易引入新的杂质,有次得到的纳米微粒纯度不高。
图2球磨法示意图
13蒸发冷凝法蒸发冷凝法也称为物理气相沉积法,即使用激光、电子束照射、真空蒸
发、电弧高频反应等方法使原料生成等离子体,再在介质中冷却凝结行成纳米微粒。这种方法大致又分一下几种131激光加热蒸发法
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f光加热蒸发法:用激光作为加热源,气相反应物可在吸收传递能量之后快速凝结成核、长大、终止3。用该方法可以达到减少杂质的目的,实验过程容易控制,但这种方法电能消耗比较大,生产效率低,成本高,不宜大规模生产。
图3激光加热蒸发法制备纳米颗粒实验装置图
图4激光加热法制成的TiO2颗粒
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f132真空蒸发冷凝法真空蒸发冷凝法:在真空室里通入惰性气体(He、Ar气),然后对物
质进行真空加热,使其蒸发形成原子雾,原子雾遇冷凝结形成纳米颗粒4。这种在高温下获得的纳米微粒很小(可小于10
m),在制备过程中无其它杂质污染,反应快,成品纯度高,r