纳米材料的制备资料课件

纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法 津抬坎亏卷戎脸复桃斤牺冉韭互萄镊冈吮澜穗严嘿蚀喻爪了总屏谷蹋勇蛤纳米材料的制备纳米材料的制备纳米材料的制备方法 津抬坎亏卷戎脸复桃斤牺冉韭互萄镊冈吮澜穗1 材材料料的的开开发发与与应应用用在在人人类类社社会会进进步步上上起起了了极极为为关关键键的的作作用用。人人类类文文明明史史上上的的石石器器时时代代、铜铜器器朝朝代代、铁铁器器时时代代的的划划分分就就是是以以所所用用材材料料命命名名的的。材材料料与与能能源源、信信息息为为当当代代技技术术的的三三大大支支柱柱，而而且且信信息息与与能能源源技技术术的的发发展展也也离离不不一一材材料料技技术术的的支支持持。江江泽泽民民主主席席在在接接见见青青年年材材料料科科学学家家时时指指出出：“材材料料是是人人类文明的物质基础类文明的物质基础”，又一次强调了材料研究的重要性。，又一次强调了材料研究的重要性。纳纳米米材材料料指指的的是是颗颗粒粒尺尺寸寸为为1100nm的的粒粒子子组组成成的的新新型型材材料料。由由于于它它的的尺尺寸寸小小、比比表表面面大大及及量量子子尺尺寸寸效效应应，使使之之具具有有常常规规粗粗晶晶材材料料不不具具备备的的特特殊殊性性能能，在在光光吸吸收收、敏敏感感、催催化及其它功能特性等方面展现出引人注目的应用前景。化及其它功能特性等方面展现出引人注目的应用前景。前前 言言几鞭铺簇灰序骄舌街报凉毒帚疏渝抗拥著城活喝忿显茧凉剐达伐充笋厦陶纳米材料的制备纳米材料的制备 材料的开发与应用在人类社会进步上起了极为关键的2v早早在在1861年年，随随着着胶胶体体化化学学的的建建立立，科科学学家家就就开开始始对对直直径为径为1100nm的粒子的体系进行研究。的粒子的体系进行研究。v真真正正有有意意识识地地研研究究纳纳米米粒粒子子可可追追溯溯到到30年年代代的的日日本本，当当时时为为了了军军事事需需要要而而开开展展了了“沉沉烟烟试试验验”，但但受受到到实实验验水水平平和和条条件件限限制制，虽虽用用真真空空蒸蒸发发法法制制成成世世界界上上第第一一批批超超微微铅铅粉粉，但光吸收性能很不稳定。，但光吸收性能很不稳定。v直直到到本本世世纪纪60年年代代人人们们才才开开始始对对分分立立的的纳纳米米粒粒子子进进行行研研究。究。v1963年年，Uyeda用用气气体体蒸蒸发发冷冷凝凝法法制制得得金金属属纳纳米米微微粒粒，对其形貌和晶体结构进行了电镜和电子衍射研究。对其形貌和晶体结构进行了电镜和电子衍射研究。v1984年年，德德国国的的H.Gleiter等等人人将将气气体体蒸蒸发发冷冷凝凝获获得得的的纳纳米米铁铁粒粒子子，在在真真空空下下原原位位压压制制成成纳纳米米固固体体材材料料，使使纳纳米米材材料研究成为材料科学中的热点。料研究成为材料科学中的热点。辐继准叶临殖识瘪崭诽肢掩乒休颤宜疵通严球蓝率雕潜曳馁版缨炽渝玫锻纳米材料的制备纳米材料的制备早在1861年，随着胶体化学的建立，科学家就开始对直径为13v国国际际上上发发达达国国家家对对这这一一新新的的纳纳米米材材料料研研究究领领域域极极为为重重视视，日日本本的的纳纳米米材材料料的的研研究究经经历历了了二二个个七七年年计计划划，已已形形成成二二个个纳纳米米材材料料研研究究制制备备中中心心。德德国国也也在在Ausburg建建立立了了纳纳米米材材料料制制备备中中心心，发发展展纳纳米米复复合合材材料料和和金金属属氧氧化化物物纳纳米米材材料料。1992年年，美美国国将将纳纳米米材材料料列列入入“先先进进材材料料与与加加工工总总统统计计划划”，将将用用于于此此项项目目的的研研究究经经费费增增加加10，增增加加资资金金1.63亿亿美美元元。美美国国Illinois大大学学和和纳纳米米技技术术公公司司建建立立了了纳纳米材料制备基地。米材料制备基地。v我我国国近近年年来来在在纳纳米米材材料料的的制制备备、表表征征、性性能能及及理理论论研研究究方方面面取取得得了了国国际际水水平平的的创创新新成成果果，已已形形成成一一些些具具有有物物色色的的研研究究集集体体和和研研究究基基地地，在在国国际际纳纳米米材材料料研研究究领领域域占占有有一一席席之之地地。在在纳纳米米制制备备科科学学中中纳纳米米粉粉体体的的制制备备由由于于其其显显著著的的应应用用前景发展得较快。前景发展得较快。绦辰狞八士叉汕勉瘦物潞撩棉篆球坎场疼位缩功轴水拎覆拆驴八蹭佯煮谊纳米材料的制备纳米材料的制备国际上发达国家对这一新的纳米材料研究领域极为重视，日本的纳米4纳米材料的制备纳米材料的制备纳纳米米材材料料的的合合成成与与制制备备一一直直是是纳纳米米科科学学领领域域的的一一个个重重要要研研究究课课题题，新新材材料料制制备备工工艺艺过过程程的的研研究究与与控控制制对对纳纳米米材材料料的的微微观观结结构构和和性性能能具具有有重重要要的的影影响响。在在所所有有纳纳米米材材料料的的制制备备方方法法中中，最最终终目目的的是是所所制制得得的的纳纳米米颗颗粒粒具具有有均均一一的的大大小小和和形形状状。理理论论上上，任任何何能能够够制制备备出出无无定定型型超超微微粒粒子子和和精精细细结结晶晶的的方方法法都都可可以以用用来来制制备备纳纳米米材材料料。如如果果涉涉及及了了相相转转移移（例例如如，气气相相到到固固相相），则则要要采采取取增增加加成成核核以以及及降降低低在在形形成成产产品品相相过过程程中中颗颗粒粒的的增增长长速速率率的的步步骤骤，从从而而获获得得纳纳米米颗颗粒粒。一一旦旦形形成成了了纳纳米米颗颗粒粒，则则要要防防止止其其团团聚聚和和聚聚结结。此此外外，许许多多方方法法合合成成制制备备出出的的纳纳米米材材料料都都是是结结构构松松散散、易易团团聚聚的的纳纳米米超超细细微微粒粒，这这样样只只可可得得到到纳纳米米粉粉体体。如如果果要要获获得得纳纳米米固固体体材材料料，须须将将纳纳米米颗颗粒粒压压实实才才可可得得到到致致密密的的块块材材。因此，材料的压制工艺也是纳米制备技术的重要部分因此，材料的压制工艺也是纳米制备技术的重要部分。翟赚锯趋淮校承湃荔桔聂郸宾涯躺濒疼亩票铃式个鞍重饭瞒暴哺厉此业否纳米材料的制备纳米材料的制备纳米材料的制备纳米材料的合成与制备一直是纳米科学领域的一个重5根根据据制制备备状状态态的的不不同同，制制备备纳纳米米微微粒粒的的方方法法可可以以分分为为气相法、液相法和固相法等气相法、液相法和固相法等;根根据据是是否否发发生生化化学学反反应应，纳纳米米微微粒粒的的制制备备方方法法通通常常分分为为三三大大类类：化化学学方方法法、化化学学物物理理法法及及物物理理法法；或或者者：化学方法、物理法及其它。化学方法、物理法及其它。按反应物状态分为干法和湿法。按反应物状态分为干法和湿法。大大部部分分方方法法具具有有粒粒径径均均匀匀，粒粒度度可可控控，操操作作简简单单等等优优点点；有有的的也也存存在在可可生生产产材材料料范范围围较较窄窄，反反应应条条件件较较苛苛刻，如高温高压、真空等缺点刻，如高温高压、真空等缺点。纳米微粒的制备方法分类纳米微粒的制备方法分类坚倔模星延赘廷莎媚草偿找卓拯寝晕慌稽选历海仁嘶榷险菩恢细惋影愁胁纳米材料的制备纳米材料的制备根据制备状态的不同，制备纳米微粒的方法可以分为气相法、液相法6纳纳米米粒粒子子制制备备方方法法气相法气相法液相法液相法沉淀法沉淀法水热法水热法溶胶凝胶法溶胶凝胶法冷冻干燥法冷冻干燥法喷雾法喷雾法气体冷凝法气体冷凝法氢电弧等离子体法氢电弧等离子体法溅射法溅射法真空沉积法真空沉积法加热蒸发法加热蒸发法混合等离子体法混合等离子体法共沉淀法共沉淀法化合物沉淀法化合物沉淀法水解沉淀法水解沉淀法纳纳米米粒粒子子合合成成方方法法分分类类固相法固相法粉碎法粉碎法干式粉碎干式粉碎湿式粉碎湿式粉碎化学气相反应法化学气相反应法气相分解法气相分解法气相合成法气相合成法气固反应法气固反应法物理气相法物理气相法热分解法热分解法其它方法其它方法固相反应法固相反应法凛哩绥验鸣杜融齿炕番捻保职闷笺学铲伐抱契瘸季匀哀冻氨架汹热笛菏麻纳米材料的制备纳米材料的制备纳气相法液相法沉淀法气体冷凝法共沉淀法纳固相法粉碎法干式粉碎7纳纳米米粒粒子子制制备备方方法法物理法物理法化学法化学法粉碎法粉碎法构筑法构筑法沉淀法沉淀法水热法水热法溶胶凝胶法溶胶凝胶法冷冻干燥法冷冻干燥法喷雾法喷雾法干式粉碎干式粉碎湿式粉碎湿式粉碎气体冷凝法气体冷凝法溅射法溅射法氢电弧等离子体法氢电弧等离子体法共沉淀法共沉淀法均相沉淀法均相沉淀法水解沉淀法水解沉淀法纳纳米米粒粒子子合合成成方方法法分分类类气相反应法气相反应法液相反应法液相反应法气相分解法气相分解法气相合成法气相合成法气固反应法气固反应法化学物理法化学物理法(如球磨法如球磨法)敞竭坤冉碳木腻匆渡公诉稳底临榨杀鸵割沉森倾隆敌臭假绢嘎成荐硼恰具纳米材料的制备纳米材料的制备纳物理法化学法粉碎法沉淀法干式粉碎气体冷凝法共沉淀法纳气相反8气相法制备纳米微粒气相法制备纳米微粒 定定义义：气气相相法法指指直直接接利利用用气气体体或或者者通通过过各各种种手手段段将将物物质质变变为为气气体体，使使之之在在气气体体状状态态下下发发生生物物理理或或化化学学反反应应，最最后后在在冷冷却却过过程程中中凝凝聚聚长长大大形形成成纳纳米米微微粒粒的的方方法法。气气相相法法分分为为气气体体中中蒸蒸发法，化学气相反应法，化学气相凝聚法和溅射法等发法，化学气相反应法，化学气相凝聚法和溅射法等 气相法主要具有如下特点气相法主要具有如下特点:表面清洁表面清洁;粒度整齐粒度整齐,粒径分布窄粒径分布窄;粒度容易控制粒度容易控制;颗粒分散性好。颗粒分散性好。晚常匣小悬礼赡妇邹鹤害罕品粘厄絮踪偷赖笋舞刮个裔医碘醚蛇契掠沮样纳米材料的制备纳米材料的制备气相法制备纳米微粒 定义：气相法指直接利用气体或者通过各种手9优势优势：气气相相法法通通过过控控制制可可以以制制备备出出液液相相法法难难以以制制得得的的金金属属碳化物、氮化物、硼化物等非氧化物超微粉。碳化物、氮化物、硼化物等非氧化物超微粉。加热源通常有以下几种：加热源通常有以下几种：1）电阻加热；）电阻加热；2）等离子喷射加热；）等离子喷射加热；3）高频感应加热；）高频感应加热；4）电子束加热；）电子束加热；5）激光加热；）激光加热；6）电弧加热；）电弧加热；7）微波加热。）微波加热。兑摇绳躁叭行虚州糠抉酮客哀恃彤茂越尖瘪柴苛帅态谊枕东糊抚雌子狡瘪纳米材料的制备纳米材料的制备优势：兑摇绳躁叭行虚州糠抉酮客哀恃彤茂越尖瘪柴苛帅态谊枕东糊101)电阻加热电阻加热(电阻丝电阻丝)使使用用螺螺旋旋纤纤维维或或者者舟状的电阻发热体舟状的电阻发热体关于加热源关于加热源不同的加热方法制备出的超微粒的量、品种、粒径不同的加热方法制备出的超微粒的量、品种、粒径大小及分布等存在一些大小及分布等存在一些差别：差别：者茄潞纫沸缕揽昔隔区酌峪锤妻蚁宁硷丹爬嫁杠澡撵孰瑟绞歇矣陷来铁殊纳米材料的制备纳米材料的制备1)电阻加热(电阻丝)关于加热源不同的加热方法制备出的超微11金金属属类类：如如铬铬镍镍系系，铁铁铬铬系系，温温度度可可达达1300;钼，钨，铂，温度可达钼，钨，铂，温度可达1800;非非 金金 属属 类类：SiC(1500)，石石 墨墨 棒棒(3000)，MoSi2(1700)。有两种情况不能使用这种方法进行加热和蒸发：有两种情况不能使用这种方法进行加热和蒸发：两两种种材材料料(发发热热体体与与蒸蒸发发原原料料)在在高高温温熔熔融融后后形形成合金成合金蒸发原料的蒸发温度高于发热体的软化温度蒸发原料的蒸发温度高于发热体的软化温度目目前前使使用用这这一一方方法法主主要要是是进进行行Ag、Al、Cu、Au等低熔点金属的蒸发等低熔点金属的蒸发资匙峰紧器搪卢兰乳伴定洞众乎垣止状膝抬弱嗡阴垦侈宫萨蒸捧惑戎率咨纳米材料的制备纳米材料的制备金属类：如铬镍系，铁铬系，温度可达1300;钼，钨，铂，122)高频感应高频感应：电电磁磁感感应应现现象象产产生生的的热热来来加加热热。类类似似于于变变压压器器的的热损耗热损耗高高频频感感应应加加热热是是利利用用金金属属材材料料在在高高频频交交变变电电磁磁场场中中会会产产生生涡涡流流的的原原理理，通通过过感感应应的的涡涡流流对对金金属属工工件件内内部部直直接接加加热热，因因而而不不存存在在加加热热元元件件的的能能量量转转换换过过程程，无无转转换换效效率率低低的的问问题题；加加热热电电源源与与工工件件不不接接触触，因因而而无无传传导导损损耗耗；加加热热电电源源的的感感应应线线圈圈自自身身发发热热量量极极低低，不不会会因因过过热热毁毁损损线线圈圈，工工作作寿寿命长；加热温度均匀，加热迅速工作效率高。命长；加热温度均匀，加热迅速工作效率高。炙靖矫且冬般负惺炮孰蘑姜鼠物楼辆氯狰殿简浓响羽耍脖瘪喜争春翘孺倡纳米材料的制备纳米材料的制备2)高频感应：炙靖矫且冬般负惺炮孰蘑姜鼠物楼辆氯狰殿简浓响13利利用用大大功功率率激激光光器器的的激激光光束束照照射射于于反反应应物物，反反应应物物分分子子或或原原子子对对入入射射激激光光光光子子的的强强吸吸收收，在在瞬瞬间间得得到到加加热热、活活化化，在在极极短短的的时时间间内内反反应应分分子子或或原原子子获获得得化化学学反反应应所所需需要要的的温温度度后后，迅迅速速完完成成反反应应、成成核核凝凝聚聚、生生长长等等过过程程，从从而而制制得得相相应应物物质质的的纳纳米微粒。米微粒。激激光光能能在在10-8秒秒内内对对任任何何金金属属都都能能产产生生高高密密度度蒸蒸气，能产生一种定向的高速蒸气流。气，能产生一种定向的高速蒸气流。3)激光加热激光加热：酸闺紧笺检股褂割峰匣白偶摸序吼红总闯弱吮依讫招套茬后蛛传爹剂采了纳米材料的制备纳米材料的制备利用大功率激光器的激光束照射于反应物，反应物分子或原子对入射14利利用用静静电电加加速速器器或或电电子子直直线线加加速速得得到到高高能能电电子子束束，以以其其轰轰击击材材料料，使使其其获获得得能能量量，（通通过过与与电电子子的的碰撞）而受热气化。在高真空中使用碰撞）而受热气化。在高真空中使用4)电子束轰击电子束轰击：电离产生的等离子体气体对原料进行加热电离产生的等离子体气体对原料进行加热E、等离子体喷射、等离子体喷射：攀林立富壁肋闭军环行敲殉掐策橇词营料箔丹琵蚜渴池橇憋鳃冶欠吧衷蒜纳米材料的制备纳米材料的制备利用静电加速器或电子直线加速得到高能电子束，以其轰击材料，使15微微波波是是频频率率在在300兆兆赫赫到到300千千兆兆赫赫的的电电磁磁波波(波波长长1米米1毫米）。毫米）。通通常常，介介质质材材料料由由极极性性分分子子和和非非极极性性分分子子组组成成，在在微微波波电电磁磁场场作作用用下下，极极性性分分子子从从原原来来的的热热运运动动状状态态转转向向依依照照电电磁磁场场的的方方向向交交变变而而排排列列取取向向。产产生生类类似似摩摩擦擦热热，在在这这一一微微观观过过程程中中交交变变电电磁磁场场的的能能量量转转化化为为介介质质内内的的热热能能，使使介介质质温温度度出出现现宏宏观观上的升高。上的升高。由由此此可可见见微微波波加加热热是是介介质质材材料料自自身身损损耗耗电电磁磁场场能能量而发热。量而发热。5)微波加热微波加热狞硒打园酬重判蝎蕴掣缓轩购燥翠猖划讶十洛留宛坠嫂栗男滤婪讹恬支裁纳米材料的制备纳米材料的制备微波是频率在300兆赫到300千兆赫的电磁波(波长1米1毫16对对于于金金属属材材料料，电电磁磁场场不不能能透透入入内内部部而而是是被被反反射射出出来来，所所以以金金属属材材料料不不能能吸吸收收微微波波。水水是是吸吸收收微微波波最最好好的的介介质质，所所以以凡凡含含水水的的物质必定吸收微波。物质必定吸收微波。特特点点：加加热热速速度度快快；均均匀匀加加热热；节节能能高高效效；易于控制；选择性加热。易于控制；选择性加热。帖寂势灵桌星琵助身赖钢硼唾吼邻文衙耽指粒骆莫绳瘫隅汞曙懂撂搔蒂脚纳米材料的制备纳米材料的制备对于金属材料，电磁场不能透入内部而是被反射出来，所以金属材料17液相法液相法液液相相法法的的原原理理是是:选选择择一一至至几几种种可可溶溶性性金金属属化化合合物物配配成成均均相相溶溶液液,再再通通过过各各种种方方式式使使溶溶质质和和溶溶剂剂分分离离（例例如如，选选择择合合适适的的沉沉淀淀剂剂或或通通过过水水解解、蒸蒸发发、升升华华等等过过程程，将将含含金金属属离离子子的的化化合合物物沉沉淀淀或或结结晶晶出出来来），溶溶质质形形成成形形状状、大大小小一一定定的的颗颗粒粒，得到所需粉末的前驱体，加热分解后得到纳米颗粒的方法。得到所需粉末的前驱体，加热分解后得到纳米颗粒的方法。液液相相法法典典型型的的有有沉沉淀淀法法、水水解解法法、溶溶胶胶-凝凝胶胶法法等等。据据不不完完全全统统计计，目目前前制制备备纳纳米米材材料料的的化化学学方方法法多多达达上上百百种种,其其中中液液相化学法就有相化学法就有30 余种。余种。与与其其他他方方法法比比较较，液液相相化化学学法法的的特特点点是是产产物物的的形形貌貌、组组成成及及结结构构易易于于控控制制、过过程程简简单单、适适用用面面广广,常常用用于于制制备备金金属属氧氧化化物或多组分复合纳米粉体物或多组分复合纳米粉体侨前养茁颗翁踩风营肘口獭庚切让玉阔牡涝践务魏炽尝乎叮绍褒讨烛疚微纳米材料的制备纳米材料的制备液相法液相法的原理是:选择一至几种可溶性金属化合物配成均相溶18固相法固相法固固相相法法是是把把固固相相原原料料通通过过降降低低尺尺寸寸或或重重新新组组合合制制备备纳纳米米粉粉体体的的方方法法。固固相相法法有有热热分分解解法法、溶出法、球磨法等溶出法、球磨法等悯冰渣搅微找烟障灾广蛤戈匆酿翘腔宠媳虱臣祈黑送捣商株功雄斯雅孪尉纳米材料的制备纳米材料的制备固相法固相法是把固相原料通过降低尺寸或重新组合制备纳米粉体的19物物理理法法是是最最早早采采用用的的纳纳米米材材料料制制备备方方法法，这这种种方方法法是是采采用用高高能能耗耗的的方方式式，“强强制制”材材料料“细细化化”得得到到纳纳米米材材料料，例例如如，惰惰性性气气体体蒸蒸发发法法、激激光光溅溅射射法法、球球磨磨法法、电电弧弧法法等等。物物理理法法制制备备纳纳米米材材料料的的优优点点是是产产品品纯纯度度高高，缺点是产量低、设备投入大缺点是产量低、设备投入大物理法物理法索既驹泛震鹏疽哗想法直曳蟹肚钉翠欣威宏撞施磐蔽雇底违萝涡钵痊块歹纳米材料的制备纳米材料的制备物理法是最早采用的纳米材料制备方法，这种方法是采用高能耗的方20化学法化学法化化学学法法采采用用化化学学合合成成方方法法，合合成成制制备备纳纳米米材材料料，例例如如，沉沉淀淀法法、水水热热法法、相相转转移移法法、界界面面合合成成法法、溶溶胶胶-凝凝胶胶法法等等，这这类类制制备备方方法法的的优优点点是是所所合合成成纳纳粹粹米米材材料料均均匀匀、可可大大量量生生产产、设设备备投投入入小小，缺缺点点是是产产品品有有一一定定杂杂质质、高高纯纯度度难难。同同样样还还有有化化学学气气相相法法，例例如如，加加热热气气相相化化学学反反应应法法、激激光光气气相相化化学学反反应应法法、等离子体加强气相化学反应法等。等离子体加强气相化学反应法等。罢赤咏钧惹遇屏抢督波庸吹靛棉尔颅依鱼隅轰凄罚艺忘蛙井钳圭榴虐秀线纳米材料的制备纳米材料的制备化学法化学法采用化学合成方法，合成制备纳米材料，例如，沉淀法21化学物理法化学物理法化化学学物物理理法法是是指指在在纳纳米米材材料料制制备备中中结结合合化化学学物物理理法法的的优优点点，同同时时进进行行纳纳米米材材料料的的合合成成与与制制备备，例例如如，超超声声沉沉淀淀法法，激激光光沉沉淀淀法法以以及及微微波波合合成成法法等等。这这类类方方法法是是把把物物理理方方法法引引入入化化学学法法中中，提提高高化化学学法的效率或是解决化学法达不到的效果。法的效率或是解决化学法达不到的效果。砧泊麦寥甭拇唱矩靶杂蔷赔喘护釜玉友唱醚酿氟锤散世涅毒瞎曹孤纯绕各纳米材料的制备纳米材料的制备化学物理法化学物理法是指在纳米材料制备中结合化学物理法的优点22物物理理方方法法采采用用光光、电电技技术术使使材材料料在在真真空空或或惰惰性性气气氛氛中中蒸蒸发发，然然后后使使原原子子或或分分子子形形成成纳纳米米颗颗粒粒。它它还包括球磨、喷雾等以力学过程为主的制备技术。还包括球磨、喷雾等以力学过程为主的制备技术。物物 理理 法法阵受蓑峙烛惹兼肆缚郧杏顽肮扭骂樟赴晚蚂桌惯幼特道蔽赊质智钓缮荐债纳米材料的制备纳米材料的制备物理方法采用光、电技术使材料在真空或惰性气氛中蒸发，然后使原23物物 理理 法法 分分 类类1)蒸发冷凝法蒸发冷凝法2)物理气相沉积物理气相沉积3)非晶晶化法非晶晶化法4)机械破碎法机械破碎法5)离子注入法离子注入法6)原子法原子法7)氢电弧等离子体法氢电弧等离子体法8)溅射法溅射法9)流动液面上真空蒸度法流动液面上真空蒸度法10)通电加热蒸发法通电加热蒸发法11)爆炸丝法爆炸丝法12)雾化法雾化法苞衫讫戚崩传浅挞从絮廊执漱跌站什斜询扬塞疽采宰噶勿就颊举灼收演啼纳米材料的制备纳米材料的制备物 理 法 分 类蒸发冷凝法氢电弧等离子体法苞衫讫戚崩传浅挞241)定义定义气气体体冷冷凝凝法法是是在在低低压压的的氩氩、氮氮等等惰惰性性气气体体中中加加热热金金属属，使使其其蒸蒸发发后后形形成成超超微微粒粒(11000nm)或或纳纳米米微微粒的方法。粒的方法。蒸蒸发发冷冷凝凝法法是是指指在在高高真真空空的的条条件件下下，金金属属试试样样经经蒸蒸发发后后冷冷凝凝。试试样样蒸蒸发发方方式式包包括括电电弧弧放放电电产产生生高高能能电电脉脉冲冲或或高高频频感感应应等等以以产产生生高高温温等等离离子子体体，使使金金属属蒸蒸发。发。1、低压气体中蒸发法、低压气体中蒸发法气体冷凝法或蒸发冷凝法气体冷凝法或蒸发冷凝法什望离邢日嗅庞饵质鼻札征膜嗽兼氛炒磷扛贯汀佑退武荧猴勋册喉聊彻否纳米材料的制备纳米材料的制备1)定义1、低压气体中蒸发法 气体冷凝法或蒸发冷凝法什251963年年，由由RyoziUyeda及及其其合合作作者者研研制制出出，即即通通过过在在纯纯净净的惰性气体中的蒸发和冷凝过程获得较干净的纳米微粒。的惰性气体中的蒸发和冷凝过程获得较干净的纳米微粒。20世世纪纪80年年代代初初，Gleiter等等首首先先提提出出，将将气气体体冷冷凝凝法法制制得得具具有有清清洁洁表表面面的的纳纳米米微微粒粒，在在超超高高真真空空条条件件下下紧紧压压致致密密得得到到多多晶晶体体(纳纳米米微微晶晶)。在在高高真真空空室室内内，导导入入一一定定压压力力Ar气气，当当金金属属蒸蒸发发后后，金金属属粒粒子子被被周周围围气气体体分分子子碰碰撞撞，凝凝聚聚在在冷冷凝凝管管上上成成10nm左左右右的的纳纳米米颗颗粒粒，其其尺尺寸寸可可以以通通过过调调节节蒸蒸发发温温度度场场、气气体体压压力力进进行行控控制制，最最小小的的可可以以制制备备出出粒粒径径为为2nm的颗粒。的颗粒。2)气体冷凝法的研究进展气体冷凝法的研究进展崭腐罪胰街动石鼻吹包坊胯咐收墩笨替赏魁蒋却计红威拥极喳辙沂辙妇宏纳米材料的制备纳米材料的制备1963年，由Ryozi Uyeda及其合作者研制出，即通过263)气体冷凝法的原理气体冷凝法的原理该该法法是是指指在在高高真真空空的的条条件件下下，金金属属试试样样经经蒸蒸发发后后冷冷凝凝。试试样样蒸蒸发发方方式式包包括括钨钨电电阻阻加加热热器器、石石墨墨加加热热器器加加热热、电电弧弧放放电电产产生生高高能能电电脉脉冲冲或或高高频频感感应应等等以以产产生生高高温温等等离离子子体体，使使金属蒸发。金属蒸发。在在充充满满氦氦气气的的超超真真空空室室内内，加加热热蒸蒸发发金金属属或或金金属属混混合合物物，超超真真空空室室上上方方有有一一竖竖直直放放置置的的放放有有液液氮氮的的指指状状冷冷阱阱（77K77K）。将将蒸蒸发发源源加加热热蒸蒸发发产产生生原原子子雾雾，与与惰惰性性气气体体原原子子碰碰撞撞失失去去动动能能，并并在在液液氮氮冷冷却却棒棒上上沉沉积积下下来来。将将这这些些粉粉末颗粒刮落到一个密封装置中，就可获得纳米粉。末颗粒刮落到一个密封装置中，就可获得纳米粉。厌益障妹长蛆摈锅雷椎食庆信谰滤土阅娟许惶漓压番柴荒疤坟擂处照帛攒纳米材料的制备纳米材料的制备3)气体冷凝法的原理该法是指在高真空的条件下，金属试样经蒸27整整个个过过程程是是在在超超高高真真空空室室内内进进行行。通通过过分分子子涡涡轮轮使使其其达达到到0.1Pa以以上上的的真真空空度度，然然 后后 充充 入入 低低 压压(约约2KPa)的的纯纯净净惰惰性性气气体体(He或或Ar，纯纯度度为为99.9996)。4)气体冷凝法的过程气体冷凝法的过程牡支蜡氖地寨芥蜀桶亚颊疟紫砷到嘎怖汲特除带绝趟严挪千馁旺穗臭逆碱纳米材料的制备纳米材料的制备整个过程是在超高真空室内进行。通过分子涡轮使其达到0.1Pa28欲欲蒸蒸的的物物质质(例例如如，金金属属，CaF2，NaCl，FeF2等等离离子子化化合合物物、过过渡渡族族金金属属氮氮化化物物及及易易升升华华的的氧氧化化物物等等)置置于于坩坩埚埚内内，通通过过钨钨电电阻阻加加热热器器或或石石墨墨加加热热器器等等加加热热装装置置逐逐渐渐加加热热蒸蒸发发，产产生生原原物物质质烟烟雾雾，由由于于惰惰性性气气体体的的对对流流，烟烟雾雾向向上上移移动动，并接近充液氦的冷却棒并接近充液氦的冷却棒(冷阱，冷阱，77K)；在在蒸蒸发发过过程程中中，原原物物质质发发出出的的原原子子与与惰惰性性气气体体原原子子碰碰撞撞而而迅迅速速损损失失能能量量而而冷冷却却，在在原原物物质质蒸蒸气气中中造造成成很很高高的的局局域域过过饱饱和和，导导致致均均匀匀的的成成核核过过程程，在在接接近近冷冷却却棒棒的的过过程程中中，原原物物质质蒸蒸气气首首先先形形成成原原子子簇簇，然然后后形形成成单单个个纳纳米米微微粒粒。在在接接近近冷冷却却棒棒表表面面的的区区域域内内，单单个个纳纳米米微微粒粒聚聚合合长长大大，最最后后在在冷冷却却棒棒表表面面上上积积累累起起来来。用用聚聚四四氟氟乙乙烯烯刮刮刀刀刻刻下下并并收收集集起起来获得纳米粉。来获得纳米粉。集合姆浙孝继誊飘再博刀鲁缮逐百淡蒜债歌恤甘抓栋沁煽床障炸甩舀华舜纳米材料的制备纳米材料的制备欲蒸的物质(例如，金属，CaF2，NaCl，FeF2等离子化295)气体冷凝法影响纳米微粒粒径大小的因素气体冷凝法影响纳米微粒粒径大小的因素蒸发物质的分压，即蒸发温度或速率蒸发物质的分压，即蒸发温度或速率 实实验验表表明明，随随蒸蒸发发速速率率的的增增加加(等等效效于于蒸蒸发发源源温温度度的的升升高高)，或或随随着着原原物物质质蒸蒸气气压压力力的的增增加加，粒粒子子变变大大。在在一一级级近近似似下下，粒粒子子大大小小正正比比于于lnPv(Pv为为金金属属蒸蒸气气的的压压力力)原物质气体浓度增大，碰撞机会增多，粒径增大原物质气体浓度增大，碰撞机会增多，粒径增大惰性气体压力：惰性气体压力的增加，粒子变大。惰性气体压力：惰性气体压力的增加，粒子变大。惰性气体的原子量：大原子质量的惰性气体将导致大惰性气体的原子量：大原子质量的惰性气体将导致大粒子。（粒子。（碰撞机会增多，冷却速度加快碰撞机会增多，冷却速度加快）。尚卓踢纪肢喀列毅豌伐雌镐去耿锤沂溉斜脊默酣疟峰蟹妆僚砷扯己袜粱俱纳米材料的制备纳米材料的制备5)气体冷凝法影响纳米微粒粒径大小的因素蒸发物质的分压，即30哀专魁尺猜狄鸽涪玄紫逐纳龄佬享高糯秽太裙当饰绒总每赴愧委普蔬曝庸纳米材料的制备纳米材料的制备哀专魁尺猜狄鸽涪玄紫逐纳龄佬享高糯秽太裙当饰绒总每赴愧委普蔬31通过调节惰性气体压力、温度、原子量等实现粒径控制；通过调节惰性气体压力、温度、原子量等实现粒径控制；通通过过调调节节蒸蒸发发物物质质的的分分压压即即蒸蒸发发温温度度或或速速率率等等来来控控制制纳纳米米粒子的大小；粒子的大小；蒸发速率的增加（等效于蒸发源温度的升高）粒子变大蒸发速率的增加（等效于蒸发源温度的升高）粒子变大原物质蒸气压力的增加，粒子变大原物质蒸气压力的增加，粒子变大惰性气体原子量加大，或其压力增大，粒子近似的成比例惰性气体原子量加大，或其压力增大，粒子近似的成比例增大。增大。6)气体冷凝法制备纳米粉体过程中粒径的控制小结气体冷凝法制备纳米粉体过程中粒径的控制小结壶癣锑捞抚希遥尿哈兵刑惺街窑娘他惋展与沤淆分抓净万潦喝与登虱忻彰纳米材料的制备纳米材料的制备通过调节惰性气体压力、温度、原子量等实现粒径控制；6)气体327)气体冷凝法优点气体冷凝法优点纯度高纯度高良好结晶和清洁表面粒度齐整，粒度分布窄粒度齐整，粒度分布窄粒度容易控制粒度容易控制原则上适用于任何被蒸发的元素以及化合物宾直缆牢楷复辱推幼昂诲树巢骋秩垄罗晋瞧资仑帆维杠谜耐吃稻亥撤呼狞纳米材料的制备纳米材料的制备7)气体冷凝法优点宾直缆牢楷复辱推幼昂诲树巢骋秩垄罗晋瞧资33实验原理：实验原理：电阻加热法制备纳米粉体电阻加热法制备纳米粉体是在真空状态及惰性气体是在真空状态及惰性气体氩气和氢气中，利用电阻氩气和氢气中，利用电阻发热体将金属、合金或陶发热体将金属、合金或陶瓷蒸发气化，然后与惰性瓷蒸发气化，然后与惰性气体碰撞、冷却、凝结而气体碰撞、冷却、凝结而形成纳米微粒。形成纳米微粒。实例：惰性气体蒸发法制备纳米铜粉实例：惰性气体蒸发法制备纳米铜粉 款迹澈兹洛讹悍录肛晦栏探窄滴辞那鳖钒土吠育紫害捏漳沾臣脂逮雏敌讥纳米材料的制备纳米材料的制备实验原理：实例：惰性气体蒸发法制备纳米铜粉 款迹澈兹洛讹悍录341)检查设备的气密性，检查循环冷却系统各部位是否畅通。检查设备的气密性，检查循环冷却系统各部位是否畅通。2)打打开开机机械械泵泵，对对真真空空室室抽抽气气，使使其其达达到到较较高高的的真真空空度度，关闭真空计。关闭机械泵，并对机械泵放气。关闭真空计。关闭机械泵，并对机械泵放气。3)打打开开氩氩气气和和氢氢气气管管道道阀阀，往往真真空空室室中中充充入入低低压压的的纯纯净净的的氩氩气气，并并控控制制适适当当的的比比例例。关关闭闭道道阀阀，关关闭闭气气瓶瓶减减压压阀阀及总阀。及总阀。4)开通循环冷却系统。开通循环冷却系统。5)打打开开总总电电源源及及蒸蒸发发开开关关，调调节节接接触触调调压压器器，使使工工作作电电压压由由0缓缓慢慢升升至至100伏伏，通通过过观观察察窗窗观观察察真真空空室室内内的的现现象象；钼钼舟舟逐逐渐渐变变红红热热，钼钼舟舟中中的的铜铜片片开开始始熔熔化化，接接着着有有烟烟雾雾生成并上升。生成并上升。实验步骤：实验步骤：诸胯尚绪萧妙厅窿腮崖鲸藕羹迅政弃帝约娇粮毡糠栗各腻可颖郁猾栖手诅纳米材料的制备纳米材料的制备检查设备的气密性，检查循环冷却系统各部位是否畅通。实验步骤：356)制制备备过过程程中中密密切切观观察察真真空空室室压压力力表表指指示示，若若发发现现压压力力有明显增加，要查明原因，及时解决。有明显增加，要查明原因，及时解决。7)当当钼钼舟舟中中的的铜铜片片将将要要蒸蒸发发完完毕毕时时，通通过过接接触触调调压压器器将将工工作作电电压压减减小小到到50伏伏，然然后后启启动动加加料料装装置置，往往铜铜舟舟中中加入少量铜片。再将工作电压生至加入少量铜片。再将工作电压生至70伏，继续制备。伏，继续制备。8)重复步骤重复步骤7，直至加料装置中的铜片制备完毕。，直至加料装置中的铜片制备完毕。9)制制备备结结束束后后，关关闭闭蒸蒸发发电电源源及及总总电电源源。待待设设备备完完全全冷冷却后，关闭循环冷却系统。打开真空室，收集纳米粉。却后，关闭循环冷却系统。打开真空室，收集纳米粉。加栓帛山呢敛思揖哮偷拳雏停锥坞锹焚泽脯颐敞栈豌羹狗焰谚烦落饯肚配纳米材料的制备纳米材料的制备制备过程中密切观察真空室压力表指示，若发现压力有明显增加，要36气气体体蒸蒸发发法法中中，初初期期纳纳米米微微粒粒聚聚集集，结结合合而而形形成成的的纳纳米米微微粒粒（颗粒大小为（颗粒大小为2020一一30nm)30nm)生生成成的的磁磁性性合合金金连连接接成成链链状状时时的的状状态态（纳纳米米微微粒粒组组成成为为Fe-CoFe-Co合合 金金，平平 均均 粒粒 径径 为为20nm)20nm)颖稀躺瞻喜逾蛊碧呀糕铭凡勿怜渔全坞饵孔值窥黎榷壹捌裹誉跳渍跪祖亥纳米材料的制备纳米材料的制备气体蒸发法中，初期纳米微粒聚集，结合而形成的纳米微粒（颗粒大372、物理气相沉积（、物理气相沉积（PVD）在在低低压压的的惰惰性性气气体体中中加加热热金金属属，形形成成金金属属蒸蒸汽汽。再再将将金金属属蒸蒸汽汽凝凝固固在在冷冷冻冻的的单单晶晶或或多多晶晶底底板板上上，形成形成纳米粒子点阵或纳米薄膜形成形成纳米粒子点阵或纳米薄膜按加热金属的方法可分为：按加热金属的方法可分为：激光束加热激光束加热PVD电子束加热（如电子束加热（如分子束外延分子束外延MBE）电阻丝或电阻片加热等电阻丝或电阻片加热等煽驱募另烯琵疯卉谜剂祟置码谋须胖届卷垣俊对爆血拐弱茎蹋猪敬配瞎褒纳米材料的制备纳米材料的制备2、物理气相沉积（PVD）在低压的惰性气体中加热金属，形成金38用激光控制原子束在纳米尺度下的移动，使原子用激光控制原子束在纳米尺度下的移动，使原子平行沉积以实现纳米材料的有目的的构造。激光平行沉积以实现纳米材料的有目的的构造。激光作用于原子束通过两个途径，即瞬时力和偶合力。作用于原子束通过两个途径，即瞬时力和偶合力。在接近共振的条件下，原子束在沉积过程中被激在接近共振的条件下，原子束在沉积过程中被激光驻波作用而聚集，逐步沉积在硅衬底上，形成光驻波作用而聚集，逐步沉积在硅衬底上，形成指定形状如线形。指定形状如线形。激光束加热激光束加热PVD贸映首舀迅寂波袖梭哺其羞领乍撬酞谬陇杠碾渔浅阂吾炉中坠婚康婉呻哪纳米材料的制备纳米材料的制备用激光控制原子束在纳米尺度下的移动，使原子平行沉积以实现纳米39分子束外延生长分子束外延生长(MBE)分分子子束束外外延延（molecularbeamepitaxy，MBE)是是一一种种超超高高真真空空条条件件下下的的物物理理气气相相淀淀积积制制备备单单晶晶体体、单晶薄膜以及超晶格结构的方法。单晶薄膜以及超晶格结构的方法。MBE工工作作原原理理：在在超超高高真真空空腔腔内内，源源材材料料通通过过高高温温蒸蒸发发、辉辉光光放放电电离离子子化化、气气体体裂裂解解、电电子子束束加加热热蒸蒸发发等等方方法法，产产生生分分子子或或原原子子束束流流，这这些些束束流流使使分分子子或或原原子子束束连连续续不不断断地地撞撞击击到到被被加加热热的的衬衬底底表表面面上上，并并与与衬衬底底交交换换能能量量后后，在在衬衬底底表表面面上上经经表面吸附、迁移、成核、生长成均匀的外延层膜。表面吸附、迁移、成核、生长成均匀的外延层膜。淋堰厢澜层怕陪小哺拼狗限拇好侗朝廉梧秘葬套杠朴堰芍飘蓄谐驯地隶刁纳米材料的制备纳米材料的制备分子束外延生长(MBE)分子束外延（molecular be40生生长长系系统统配配有有多多种种监监控控设设备备，可可对对生生长长过过程程中中衬衬底底温温度度，生生长长速速度度，膜膜厚厚等等进进行行瞬瞬时时测测量量分分析析。对对表表面面凹凹凸凸、起起伏伏、原原子子覆覆盖盖度度、黏黏附附系系数数、蒸蒸发发系系数数及及表表面面扩扩散散距距离离等等生生长长细细节节进进行行精精确确监监控控。由由于于MBE 的的生生长长环环境境洁洁净净、温温度度低低、具具有有精精确确的的原原位位实实时时监监测测系系统统、晶晶体体完完整整性性好好、组组分分与与厚厚度度均均匀匀准准确确，是是良良好好的的光光电电薄薄膜膜，半半导导体体薄薄膜膜生生长工具。长工具。瑞高而菌业庞辞疾慨辜辞紧辰盗矫凤表纪匝女瞎砖板擒瞩装昼拥睦邱孝窍纳米材料的制备纳米材料的制备生长系统配有多种监控设备，可对生长过程中衬底温度，生长速度，41分分子子束束外外延延是是50年年代代用用真真空空蒸蒸发发技技术术制制备备半半导导体体薄薄膜膜材材料料发发展展而而来来的的。随随着着超超高高真真空空技技术术的的发发展展而而日日趋趋完完善善，由由于于分分子子束束外外延延技技术术的的发发展展开开拓拓了了一一系系列列崭崭新新的的超超晶晶格格器器件件，扩扩展展了了半半导导体体科科学学的的新新领领域域，进进一一步步说说明明了了半半导导体体材材料料的的发发展展对对半半导导体体物物理理和和半半导导体体器器件件的的影影响响。分分子子束束外外延延的的优优点点就就是是能能够够制制备备超超薄薄层层的的半半导导体体材材料料；外外延延材材料料表表面面形形貌貌好好，而而且且面面积积较较大大均均匀匀性性较较好好；可可以以制制成成不不同同掺掺杂杂剂剂或或不不同同成成份份的的多多层层结结构构；外外延延生生长长的的温温度度较较低低，有有利利于于提提高高外外延延层层的的纯纯度度和和完完整整性性；利利用用各各种种元元素素的的粘粘附附系系数数的的差差别别，可可制制成成化化学学配配比比较较好好的的化化合合物物半半导导体体薄薄膜。膜。扁媒仇候泉民蓝颐滔克浚医摘肿锗疥氏簿够努色乞海匣碌稻僧础巡峻余狰纳米材料的制备纳米材料的制备分子束外延是50年代用真空蒸发技术制备半导体薄膜材料发展而来42操操作作过过程程：将将半半导导体体衬衬底底放放置置在在超超高高真真空空腔腔体体中中，将将需需要要生生长长的的单单晶晶物物质质按按元元素素的的不不同同分分别别放放在在喷喷射射炉炉中中（也也在在腔腔体体内内）。由由分分别别加加热热到到相相应应温温度度的的各各元元素素喷喷射射出出的的分分子子流流能能在在上上述述衬衬底底上上生生长长出出极极薄薄的的（可可薄薄至至单单原原子子层层水水平平）单单晶晶体体和和几几种种物质交替的超晶格结构。物质交替的超晶格结构。研究目标：不同结构或不同材料的晶体和超晶格的生长。研究目标：不同结构或不同材料的晶体和超晶格的生长。特特点点：该该法法生生长长温温度度低低，生生长长速速率率相相当当小小，典典型型的的为为0.10.2m/h，各各种种成成分分的的束束强强度度可可以以分分别别控控制制，因因而而能能精精细细控控制制外外延延生生长长层层的的层层厚厚、组组分分和和掺掺杂杂浓浓度度，可可以以生生长长极极薄薄的的外外延层延层不足：系统复杂，生长速度慢，生长面积也受到一定限制。不足：系统复杂，生长速度慢，生长面积也受到一定限制。膳郧债奈津倪隘除矩特萨杰街丫晾恨亮庄缮托报续籍丰帛葛颊衡被趁即炳纳米材料的制备纳米材料的制备操作过程：将半导体衬底放置在超高真空腔体中，将需要生长的单晶43MBE/SPM/MOKE/MssbauerSpectrometerVT-SPMLED/AESMssbauer SpectrometerMOKEMBE/EBERHEED分子束外延设备分子束外延设备Reflection High-energy Electron Diffraction 懦鸳入磨净撅蹿厉备热么吹蒜绳愚旦沟师肉策肾典允砷蓄衅订涌翅绝笛朵纳米材料的制备纳米材料的制备MBE/SPM/MOKE/Mssbauer Spectro44在在 Si(111)7X7基基 底底 上上 用用MBE生生 长长 的的 0.21ML的的Mn纳纳米米点点,可可见见到到Mn纳纳米米点点自自组组装装于于有有层层错错的的位置。（位置。（30 x30nm2）Mn纳米点阵纳米点阵祷撒至剂符巫撑几彬锭宴援伎著辑沫吻芹焰刑耐复季恒揩踊姜幽就擒棵唉纳米材料的制备纳米材料的制备在Si(111)7X7基底上用MBE生长的0.21ML的Mn453 3、非晶晶化法、非晶晶化法原原理理：先先将将原原料料用用急急冷冷技技术术制制成成非非晶晶薄薄带带或或薄薄膜膜，就就是是把把某某些些金金属属元元素素按按一一定定比比例例高高温温熔熔化化，然然后后将将熔熔化化了了的的合合金金液液体体适适量量连连续续滴滴漏漏到到高高速速转转动动的的飞飞轮轮表表面面，这这些些合合金金液液体体沿沿着着飞飞轮轮表表面面的的切切线线方方向向被被甩甩了了出出去去同同时时急急遽遽地地冷冷却却，成成为为非非晶晶薄薄带带或或薄薄膜膜。然然后后控控制制退退火火条条件件，如如退退火火时时间间和和退退火火温温度度，使使非非晶晶全全部部或或部部分分晶晶化化，生生成成的的晶晶粒粒尺尺寸寸可可维持在纳米级。维持在纳米级。罗秸案诚拽杰讣博蛮呕兆槽了噎莱龟筒宵霜脊燕戒允六弧疫吟最氢醋葵畴纳米材料的制备纳米材料的制备3、非晶晶化法原理：先将原料用急冷技术制成非晶薄带或薄膜，就46合合金金能能否否形形成成稳稳定定纳纳米米晶晶粒粒的的内内在在因因素素在在于于合合金金成成分分的的选选择择，目目前前这这种种方方法法大大量量用用在在制制备备纳纳米米铁铁基、钴基、镍基的多组元合金材料基、钴基、镍基的多组元合金材料非非晶晶晶晶化化法法也也可可以以制制备备一一些些单单组组元元成成分分，如如硒硒、硅等。硅等。优点：优点：界面无空隙，不存在空洞、气隙等缺陷，是一界面无空隙，不存在空洞、气隙等缺陷，是一种致密而洁净的界面结构；种致密而洁净的界面结构；工艺较简单，易于控制，便于大量生产工艺较简单，易于控制，便于大量生产颜英茅烂珊凉毫獭傍亚阶灶各傀租殷怯勇湃链窍辟娩雀转铺催赂骚兄倘觉纳米材料的制备纳米材料的制备合金能否形成稳定纳米晶粒的内在因素在于合金成分的选择，目前这47通过晶化过程的控制，将非晶材料转变为纳米材料。例如：通过晶化过程的控制，将非晶材料转变为纳米材料。例如：将将Ni80P20非非晶晶合合金金条条带带在在不不同同温温度度下下进进行行等等温温热热处处理理，使使其其产产生生纳纳米米尺尺寸寸的的合合金金晶晶粒粒。纳纳米米晶晶粒粒的的长长大大与与其其中中的的晶晶界界类类型型有有关。关。采采用用单单辊辊液液态态法法制制备备出出系系列列纳纳米米微微晶晶合合金金FeCuMSiB(M=Nb、Mo、Cr等等)，利利用用非非晶晶晶晶化化方方法法，在在最最佳佳的的退退火火条条件件下下，从从非非晶晶体体中中均均匀匀地地长长出出粒粒径径为为10-20nm的的-Fe(Si)晶晶粒粒。由由于于减减少少了了Nb的的含含量量，降降低低原原料料成成本本40%。在在纳纳米米结结构构的的控控制制中中其其它它元元素素的的加加入入具具有有相相当当重重要要的的作作用用。研研究究表表明明，加加入入Cu、Nb、W元元素素可可以以在在不不同同的的热热处处理理温温度度得得到到不不同同的的纳纳米米结结构构，如如450oC晶晶粒粒为为2nm；500-600C为为10nm；而而当当温温度度高高于于650oC，晶晶粒粒大于大于60nm。汽善客搪方樊巷帕迄器料铱言零寝铬钮球嘛懂发仪扬耙什娥台痞尘起薄弦纳米材料的制备纳米材料的制备通过晶化过程的控制，将非晶材料转变为纳米材料。例如：汽善客搪48前前提提是是先先有有非非晶晶态态薄薄带带或或薄薄膜膜，再再控控制制退退火火条条件件，使使其其晶晶化化成成纳纳米米尺尺度度的的纳纳米米晶晶。如如对对非非晶晶态态软软磁磁合合金金FeSiB中中加加入入Nb和和Cu，控控制制了了晶晶化化过过程程中中的的成成核核和和晶晶粒粒长长大大，是是易易于于大大量量生生产产纳米软磁的重要方法。纳米软磁的重要方法。非非晶晶态态制制备备，是是将将熔熔态态金金属属以以每每秒秒一一百百万万度度的的速速度度快快速速降降温温，阻止其晶化而获得。阻止其晶化而获得。非晶晶化法制备块状纳米晶软磁非晶晶化法制备块状纳米晶软磁霍株恕罚硫灌坊禄惺墨辜故肢勺疆渭广晨谜堰攫遂五谊吻忍泵印裳兄举嘶纳米材料的制备纳米材料的制备前提是先有非晶态薄带或薄膜，再控制退火条件，使其晶化成纳米尺49多层膜加退火制备纳米颗粒膜多层膜加退火制备纳米颗粒膜代料腑瞎锐纹仁朔厚绪偶候楔它凸肩登隧幻禽攘冶刃来炎夹祥皖俗爽令牧纳米材料的制备纳米材料的制备多层膜加退火制备纳米颗粒膜代料腑瞎锐纹仁朔厚绪偶候楔它凸肩登50垂直磁记录介质颗粒膜制备垂直磁记录介质颗粒膜制备啤钩务煮话怀哩航饰弹蛛置黍碘怂冯蜒少撼慢缮管迷口寄曼嗣跨斌朋透奉纳米材料的制备纳米材料的制备垂直磁记录介质颗粒膜制备啤钩务煮话怀哩航饰弹蛛置黍碘怂冯蜒少51纳米颗粒的电子显微镜结果纳米颗粒的电子显微镜结果中绝逻蓖碑难瓶荧醚拷岸此大排手耗骨庶匪掇近赵羊蜂灼康音墟况凶催兴纳米材料的制备纳米材料的制备纳米颗粒的电子显微镜结果中绝逻蓖碑难瓶荧醚拷岸此大排手耗骨庶524 4、机械破碎法、机械破碎法是是采采用用高高能能球球磨磨、超超声声波波或或气气流流粉粉碎碎等等机机械械方方法法，以以粉粉碎与研磨为主体来实现粉末的纳米化。碎与研磨为主体来实现粉末的纳米化。其其机机理理主主要要是是产产生生大大量量缺缺陷陷，位位错错，发发展展成成交交错错的的位位错错墙，将大晶粒切割成纳米晶。墙，将大晶粒切割成纳米晶。球球磨磨工工艺艺的的目目的的是是减减小小微微粒粒尺尺寸寸、固固态态合合金金化化、混混合合以以及及改改变变微微粒粒的的形形状状。球球磨磨的的动动能能是是它它的的动动能能和和速速度度的的函函数数，致致密密的的材材料料使使用用陶陶瓷瓷球球，在在连连续续严严重重塑塑性性形形变变中中，位位错错密密度度增增加加，在在一一定定的的临临界界密密度度下下松松弛弛为为小小角角度度亚亚晶晶晶晶格格畸畸变变减减小小，粉粉末末颗颗粒粒的的内内部部结结构构连连续续地地细细化化到到纳纳米米尺寸尺寸空输侣沦密酗凭轿籍罪度硒曹涛润牟船各蝉宪生滋役死涂赫老妄湘娠数字纳米材料的制备纳米材料的制备4、机械破碎法是采用高能球磨、超声波或气流粉碎等机械方法，以53用用高高能能球球磨磨法法和和机机械械合合金金化化法法可可以以制制备备出出纳纳米米晶晶纯纯金金属属、不不互互溶溶体体系系固固溶溶体体纳纳米米晶晶、纳纳米米非非晶晶、纳纳米米金金属属间间化化合合物物及及纳纳米米金金属属-陶陶瓷瓷复复合合材材料料等等用用机机械械合合金金化化可可以以将将相相图图上上几几乎乎不不互互熔熔的的几几种种元元素素制制成成合合金金，这这是是常常规规熔熔炼炼方方法法无无法法做做到的，如对到的，如对Fe-Cu、Co-Cu体系的球磨可制成它们的合金体系的球磨可制成它们的合金高高能能球球磨磨可可以以制制备备具具有有bcc结结构构(如如Cr、Nb、W等等)和和hcp结结构构(如如Zr,Hf,Ru等等)的的金金属属纳纳米米晶晶，但但会会有有相相当当的的非非晶晶成成分；而对于分；而对于fcc结构的金属结构的金属(如如Cu)则不易形成纳米晶则不易形成纳米晶用用高高能能球球橦橦击击金金属属材材料料表表面面，可可使使表表面面纳纳米米化化，提提高高抗抗磨磨损损，抗抗腐腐蚀蚀能能力力，而而且且表表面面与与体体材材料料为为同同一一材材料料，没没有有表表层剥落问题。层剥落问题。篡躺慈燎久沟粱菜彰渭腮诬康悼葫总帜痉院菇玉弗盒叛什曰广装药濒华等纳米材料的制备纳米材料的制备用高能球磨法和机械合金化法可以制备出纳米晶纯金属、不互溶体系54高高能能球球磨磨法法工工艺艺简简单单，操操作作成成分分可可连连续续调调节节，制制备备效效率率高高，简简答答使使用用，能能制制备备出出常常规规方方法法难难以以获获得得的的高高熔熔点点金金属属或或合合金金纳纳米米材材料料、或或不不能能通通过过化化学反应制备的纳米材料学反应制备的纳米材料。但但也也存存在在一一些些问问题题，如如晶晶粒粒尺尺寸寸不不均均匀匀，粒粒度度分分级难，级难，球磨容器及氧化带来的球磨容器及氧化带来的表面污染严重表面污染严重等等鹏葛热抚繁放孜我棉远巍馒察施末财匈鳃郡卧桌垄秆偶幕馁屯幸篮享潍篇纳米材料的制备纳米材料的制备高能球磨法工艺简单，操作成分可连续调节，制备效率高，简答使用55PP21st contactP1PP22nd contactP1VacuumvSampleVibrationgeneratorsample机械法表面纳米化机械法表面纳米化Localized severe plastic deformationRepeated Multi-directional Loading每一次撞击产生一组位错每一次撞击产生一组位错挫悄灶凳用蛊扑逃好贫仆世熄奴葫向下匀瞻库胆搪骨贮品拍爬跑蹈秋唬氟纳米材料的制备纳米材料的制备PP21st contactP1PP22nd c