1、納米科技與納米材料東北大學礦物材料與粉體技術(shù)研究中心一、什么是納米科技一、什么是納米科技v一毫米（mm）的千分之一是1微米（m）,微米這個尺度已經(jīng)很小了，大約是一根頭發(fā)絲的1/10，只有在放大鏡下才能看清，不過微米在工業(yè)中還是常用的，例如精密機械加工的精度都要用微米來度量，可以用工具顯微鏡來檢測。如果把1m再分成一千份，每一份就是1nm，這樣小的尺度只有在電子顯微鏡中才能分辨，在常規(guī)的工業(yè)和技術(shù)中，納米這一尺度很少涉及，因此人們對它十分生疏。隨著近代科技的發(fā)展，尤其是微電子、計算機工業(yè)的發(fā)展，大規(guī)模集成電路中，電子元器件越做越小，在1cm的尺寸中有上百萬個晶體管,每一個晶體管的大小可想而知,而

2、連接這些電子元器件的導線的寬度已經(jīng)小到0.1m，其加工精度已進入納米尺度范圍；在制造計算機儲存元件時，都采用鍍膜技術(shù)，而每一層膜的厚度都在納米尺度范圍.這些超精密的加工技術(shù)和測量,往往需要在顯微鏡的幫助下才能完成,人們開始意識到納米尺度（1100nm），在現(xiàn)代科技領(lǐng)域中已越來越重要了。v從這個意義上說，納米科技來源于納米尺度范圍的加工技術(shù)，這種技術(shù)發(fā)展的直接效果，是使電子器件、機械零件乃至整個機電裝置微型化。其實納米科技，不僅是尺寸的減少，其內(nèi)容要廣泛的多，因為人們發(fā)現(xiàn)在靠近納米尺度的過程中會出現(xiàn)一系列新的現(xiàn)象、新的特征和新的規(guī)律，這引起了科學家的極大興趣，因此一個廣泛的納米尺度范圍中的科學技

3、術(shù)，自然而然的浮出地平線。例如在電子學的領(lǐng)域中，科學家們發(fā)現(xiàn)在納米尺度范圍中，電子學的一些規(guī)律出現(xiàn)了變化，由此納米電子學正在興起，在1991年美國IBM公司首席科學家阿姆斯特朗已經(jīng)預言：相信納米科技將在信息時代的下一個階段占中心地位,并發(fā)揮革命的作用,正如20世紀70年代初以來微米技術(shù)所起的作用那樣;在材料學的領(lǐng)域中,科學家們發(fā)現(xiàn),當材料小到納米尺度時會出現(xiàn)一些常規(guī)材料所不具備的新特性,于是納米材料學誕生了;在生物學的領(lǐng)域中,人們期待利用納米技術(shù)制造納米尺度的藥物 “導彈”,直接命中腫瘤,期待著制造納米尺度的病理探測器,放到人體中進行癌癥的早期診斷,于是納米生物(醫(yī)藥)學應運而生. 納米科技是

4、人類科技領(lǐng)域中的新前沿，它的潛在的影響將是巨大的，在美國國家納米技術(shù)倡議中指出，一些潛在的可能實現(xiàn)的突破包括以下方面。將每單位表面的存儲量增加1000倍，使存儲器的存儲量提高到幾兆兆比特，從而把美國國會圖書館的資料壓縮到一塊方糖大小的器件中。從原子和分子開始制造材料和產(chǎn)品，這種自小到大的制造方法需要的材料較少，污染也較少。開發(fā)出比鋼強度大10倍而質(zhì)量只有其幾分之一的新材料（碳納米管），以使各種陸上、水上和航空用的交通工具重量更輕、燃料效率更高。在晶體管和存儲器芯片中采用納米結(jié)構(gòu)，可使計算機的速度和效率得到幾百萬倍的提高。利用納米級的MRI（核磁共振）對照劑定位人體組織器官，運用基因和藥物輸送來

5、發(fā)現(xiàn)癌細胞。去除在水和空氣中最細小的微生物，得到更清潔的環(huán)境和飲用水。使太陽能電池的效率提高兩倍。 以上的描述多么令人鼓舞，可以斷言，以上7個方面只是納米科技將帶給人類的很小的一部分變革。由此可知，納米科技是在1100nm范圍內(nèi)的加工技術(shù)、材料技術(shù)、電子技術(shù)、生物技術(shù)。納米科技的發(fā)展將標志著人類認識自然改造自然的能力產(chǎn)生了新的飛躍，使世界的科技和生產(chǎn)水平全面進入一個新的階段，對于人類工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療和國防將產(chǎn)生深刻的影響，對人類文明的發(fā)展將產(chǎn)生巨大的推動力。 二、納米材料v人們把特征尺寸在100nm并具有新特性的材料稱之為納米材料。所謂特征尺寸，對顆粒（或粉體）材料而言是指每一個顆粒的直徑大小

6、；對多層薄膜材料而言是指每一層薄膜的厚度；對于纖維來說是指纖維的橫截面直徑；納米材料還可以指將納米超微粉體加到其他非納米基體（如高分子材料）中仍保持其納米尺寸并存在納米尺度界面的材料，稱為納米復合材料；如果宏觀上看是一個塊體材料，而其顯微結(jié)構(gòu)單元（如晶粒）是在納米尺度，可稱之為納米結(jié)構(gòu)材料。在納米材料的定義中，要注意尺寸范圍和新的特性兩個方面，缺少任一方面都是不完整的。納米效應（1）表面效應材料科學已經(jīng)指出，處于固體材料表面上的原子狀態(tài)與處于內(nèi)部的原子有明顯的不同，表面原子的鍵合狀態(tài)是不完整的，它們處于較高的能量狀態(tài)，因此具有較大的化學活性、較高的與異類原子化學結(jié)合的能力，較強的吸附能力。表面

7、原子的特性對材料的總體性能會有影響，只不過對塊體材料而言，其表面原子數(shù)相對總原子數(shù)太少，這種作用可以忽略，但當顆粒尺寸小到納米尺度時表面原子相對數(shù)量已相當大，表面原子的作用再也不能忽略了。 表面原子數(shù)相對比例與顆粒直徑的關(guān)系表面原子數(shù)相對比例與顆粒直徑的關(guān)系(假設表面層為0.5nm,約2個原子層）顆粒直徑（nm)表面原子數(shù)/總原子數(shù)（%）顆粒直徑（nm)表面原子數(shù)/總原子數(shù)（%）10000.151014.31001.5527.0503.0256.3207.3175氧化錫的表面能與顆粒直徑的關(guān)系 直徑（nm）表面能Es/Jmol-1（Es/總能量）/%10004.081020.11004.081

8、030.8104.081047.658.1610414.122.0410535.3小尺寸效應小尺寸效應v當超微顆粒的尺寸小到納米尺度，并與某些物理特征尺寸，如德布羅意波長、電子自由程、磁疇、超導態(tài)相干波長等相接近時，由于晶體的周期性邊界條件被破壞，使原塊體材料所具有的某些電學、磁學、光學、聲學、熱學性能發(fā)生重大改變，或者說某些物理性能隨尺寸減小可能發(fā)生突變，這種效應稱小尺寸效應。 量子尺寸效應(久保效應）當顆粒尺寸小到納米尺寸時，固體原子中費米能級附近的電子所處的能級由準連續(xù)態(tài)變?yōu)榉至训哪芗墵顟B(tài)，即久保（Kubo）效應。久保得出: =(4/3)(Ef/N)式中，為分裂能級的能量間隔大?。籈f為

9、費米能級的大??；N為固體顆粒中的總電子數(shù)。當顆粒尺寸大時，N很大，很小并接近于零，因此可看成是準連續(xù)狀態(tài)；當顆粒尺寸進入納米尺度，特別是幾個納米時，N值大大減少，此時值增大，并可能超過熱能、磁能、靜磁能、靜電能、超導態(tài)凝聚態(tài)能、光子等的量子能量，這時將導致一系列物理性能的重大變化，甚至發(fā)生本質(zhì)上的變化，這種變化稱之為量子尺寸效應。納米效應可能使納米材料產(chǎn)生某一方面新的特性，例如： 單疇結(jié)構(gòu)的鐵磁性物質(zhì)的矯頑力增大1000倍； 在幾納米尺寸時鐵磁性消失，轉(zhuǎn)變?yōu)槌槾判裕?在納米尺寸金屬顆粒的光澤（反光性）消失，其反光性，因此變?yōu)楹谏?，且對電磁波有很強的吸收性?金屬的熔點降低，如大塊金和銀的熔點

10、分別是1063和960，而2nm時分別降至330和100； 活潑金屬納米鋁粉在空氣中可自然；v 粉末冶金或陶瓷材料的燒結(jié)溫度降低，擴散系數(shù)增大； 納米微粉的催化能力、吸附能力、化學性能大大提高； 在一定條件下某些導電材料變?yōu)榘雽w或絕緣體； 共價鍵的非導體變?yōu)閷w； 鐵電性變成順電性；出現(xiàn)超導性；光吸收性能改變，出現(xiàn)吸收出現(xiàn)頻率的藍移等。 三、納米材料的分類v納米顆粒（納米金屬顆粒、納米半導體顆粒、納米陶瓷顆粒）v納米纖維v納米薄膜（納米顆粒膜、納米多層膜）v納米晶合金（納米晶合金帶材、納米晶合金絲材、納米晶合金粉末）v納米復合材料（納米陶瓷復合材料、納米高分子復合材料四、納米材料的檢測透射電

11、鏡法透射電鏡法。透射電鏡法的適用范圍是1nm m。是把超微粉分散于某種易揮發(fā)干的液體中，取一滴置于支撐膜（一般是火棉膠）上，待液體揮發(fā)干凈后再在放大數(shù)萬倍的透射電鏡中直接觀察并拍照，要選取多個視場觀察取平均值。電鏡法最直觀，不僅能看到尺寸大小，還可以看到顆粒形狀，這是最可貴的優(yōu)點，但測量顆粒數(shù)目有限，其代表性受到質(zhì)疑，此外，難以求得粒度分布，設備昂貴，技術(shù)要求高，一般生產(chǎn)單位不可能擁有這樣的條件。 納米材料的檢測v光小角度散射法。光小角度散射法。光小角度散射法的適用范圍為8nm0.2。其原理是在光穿過超微粉末樣品時，在光透過中心附近幾度范圍內(nèi)，會出現(xiàn)散射光環(huán)，散射光的強度及角度與超微顆粒的尺寸

12、和數(shù)量有對應關(guān)系，因此可換算成粒徑分布，這是一種很好的定量分析方法。在我國從理論到技術(shù)都作了深入系統(tǒng)的工作。該法樣品制作簡單，可以得到粒徑分布，其分析原理與數(shù)據(jù)分析方法以做成軟件，便于推廣應用。但是基于光強度的推算方法，其計算公式中的部分參數(shù)（強度因子）無法準確計入，而要簡化或人為設定，對未知材料的檢測需有標樣，困難較大。 納米材料的檢測v激光散射法。激光散射法的適用范圍為幾nm100m是從普通微米級粒度分析儀器演變而來的，由于納米粒子太細了，在液體中形成穩(wěn)定的膠體狀態(tài)，因此光化學沉降包括離心沉降法都不適用于納米超微粒。但是漂浮在液體中的顆粒會以一定的頻率和振幅產(chǎn)生振動，或者說具有擴散的能力，

13、其擴散能力（系數(shù)）的大小與顆粒尺寸有直接的關(guān)聯(lián)，通過激光散射可以測出顆粒的擴散能力，進而推算出粒徑分布，這種方法制樣簡單，憑借計算機的分析技術(shù)，測量速度也十分快捷，美國、日本等國已推算出多種納米超微粒的粒度分析專用儀器，并不斷更新，盡管這些儀器價格不菲，但仍為許多單位青睞，但是這種方法和原理上需不斷完善。測試中顆粒分散的程度對測試結(jié)果影響很大。 原子/分子的操縱和組裝是形成新概念微電子器件的基礎在掃描隧道顯微鏡下科學家將48個鐵原子排列在銅表面上形成一個圓形圍攔納米齒輪直徑為2 nm的碳納米管為軸，苯分子為齒，“自下而上（BOTTOM-UP)”的例子五、物理法制備納米材料v流程示意圖v加熱溫度

14、一般高于物料熔點200-300原料置于加熱臺上抽高真空通保護性氣體迅速加熱使原料蒸發(fā)蒸氣在收集器上快速 凝固得到納米粉體產(chǎn)品后處理依據(jù)不同的加熱方法，衍生出各種不同的方法，有電阻加熱法、電爆炸法、高頻感應加熱法、等離子加熱法、電子束加熱法、激光加熱法等。物理法的優(yōu)點是顆粒的表面清潔、純凈；粒度可控，可做得非常細（如10nm)，且粒度分布窄。物理法的主要缺點是效率低、成本高、設備貴、不易收集。在我國，物理法主要用于金屬納米超微粉的制備，例如氫電弧等離子體法、電爆炸法，規(guī)?？勺龅饺债a(chǎn)公斤級。對于不怕氧化的金屬氧化物（如Sb2O3），已建成年產(chǎn)300500的等離子加熱生產(chǎn)線。六、化學法制備納米材料v

15、當前，大部分納米超微粉使用化學法制備的，這種方法易實現(xiàn)多種成分的共生，成分可控，生產(chǎn)效率高，大部分方法的設備相對簡單、產(chǎn)業(yè)化投資小?；瘜W法的主要缺點是表面易污染、洗滌和脫水過程中易團聚，一般需進行特殊的后處理，粒度分布不易很窄。 化學法制備納米粉體化學法固相法液相法氣相法機械合金化直接沉淀法均相沉淀法共沉淀法氧化還原法溶膠凝膠法水熱法激光化學汽相合成等離子化學氣相合成直接沉淀制備納米Al2O3AlCl3水溶液得到Al(OH)3沉淀加氨水水洗、醇洗、脫水、烘干700煅燒，Al(OH)3分解得到納米Al2O3粉體共沉淀法制備納米ZrO2-Y2O3復合陶瓷粉ZrOCl28H2OYCl3加水混合Zr(

16、OH)4和Y(OH)3共沉淀過濾、水洗、干燥800煅燒Y2O3-ZrO2復合粉體NH4(OH)過量水熱法制備納米超微粉 v 在高溫（130250）高壓（0.1mPa）下，在水或蒸汽中進行水解反應（這種反應在通常條件下是無法進行的），用這種方法可得到納米級金屬、氧化物、復合氧化物等，其優(yōu)點是結(jié)晶好、團聚少、純度高、粒度分布窄，形貌可控、污染少、成本低。水熱法的幾種類型（a）水熱氧化法。如： vmM+nH2O MmOn+nH2v 式中，為鉻、鐵等金屬。（b）水熱合成法。如：vTiO2+KOH KO2nTiO2 (c)水熱還原法。如：vMexOy+yH2 xMe+yH2O (d)水熱分解法。如：vZ

17、rSiO4+NaOH ZrO2+Na2SiO3激光氣相合成法v當氣相反應的吸收線與某激光波長重合時，可有效的吸收該波長的光子，使分子內(nèi)部及分子之間很快產(chǎn)生能量的吸收和傳遞，從而促使進行快速、可控的氣相分解、合成反應。CO2激光最大的增益波長為10.59微米，而硅烷對此正好呈強吸收，因此用硅烷等作原料，用激光氣相合成制得一系列化合物，通過在該氣相反應裝置中設置快凝收集器，則可獲得納米超微粉。硅基納米粉SiH4 Si+2H2(獲得i粉)vSiH4+NH3 Si3N4+H2(獲得Si3N4粉)vSiH4+CH4 SiC+4H2(獲得SiC粉)v2SiH4+C2H2 2SiC+6H2(獲得SiC粉)v

18、激光氣法合成法的優(yōu)點是粒度細且精確可控，粒度分布均勻，表面清潔，不易團聚，但效率低，成本高。納米材料制備中的問題 在納米超微粉體制備中，除了各種復雜的裝置、工藝流程之外，關(guān)鍵是分散。越是超細粉體越容易產(chǎn)生團聚，團聚分為軟團聚和硬團聚，軟團聚不牢固，可以打碎，硬團聚有鍵的結(jié)合，難以打開。在制備乃至應用納米超微粉的過程中，均伴隨著防止團聚的過程。防止團聚的方法是采用各種粉體細化的機械裝置，例如：超聲振動，振動球磨，氣流粉碎等，更重要的是選擇各種適合的分散劑。合成具有多種官能團的高分子超分散劑是一個重要的發(fā)展方向。通過表面處理，改變超微粉表面的物理化學性能，一方面起分散和防止團聚的作用，同時可改善納

19、米超微粉的適用性，也可通過表面包裹技術(shù)，使其與異種材料結(jié)合，創(chuàng)造出具有新功能的復合納米材料。七、納米材料的應用以力學性能為特征的應用 以表面活性為特征的應用 以光學為特征的應用 (4)以磁學性能為特征的應用以熱學性能為特征的應用 以電學性能為特征的應用 (7)以生物醫(yī)學為特征的應用 以力學性能為特征的應用碳納米管。碳納米管的強度是鋼的百倍，而重量是鋼的1/6，這是目前發(fā)現(xiàn)的最高強度或比強度的材料，這方面的研究還在繼續(xù)，其應用前景十分誘人。 納米增強增韌陶瓷。 （a） 燒結(jié)溫度可以大大降低；（b） 在高溫下（1000以上）具有超塑性，因此便于制造復雜形狀的部件；（c） 強度和韌性有所提高。 目前

20、還不能說納米技術(shù)解決了陶瓷的脆性問題，不過人們?nèi)晕捶艞墝@個目標的追求。用無機納米超微粉添加到高分子材料中去。例如橡膠、塑料、膠粘劑中，可以起到增強、增塑、抗沖擊、耐磨、耐熱、阻燃、抗老化及增加粘結(jié)性能等作用，已有不少實際的例子，這是當前納米材料應用比較活躍的領(lǐng)域。納米級超精密研磨材料已有重要的應用；納米潤滑材料也是一個重要的應用方向；用納米金屬銅粉加入到潤滑油中，可制得所謂具有自修復作用的潤滑油，不僅使?jié)櫥阅艽蠓忍岣?，而且納米金屬可使已有的微小蝕坑“修復”，從而使零件的使用壽命大為提高。以表面活性為特征的應用 納米超微顆?？梢灾苯右苑勰┑男螒B(tài)作為催化劑應用。多數(shù)情況下，首先用物理方法制備

21、出納米金屬粒子，然后將活性的金屬微粒加到選定的載體上。已經(jīng)可以制備出多種納米金屬負載催化劑，納米粒子尺度小到2nm，并與載體的結(jié)合牢固，實驗證明這些納米催化劑比傳統(tǒng)催化劑有更優(yōu)的催化特性，國際上已把納米粒子催化劑稱為第四代催化劑。納米催化劑具有高比表面積和表面能，活性點多，因而其催化活性和選擇性大大高于傳統(tǒng)催化劑。如用h（銠）納米粒子作為光解水催化劑，產(chǎn)率比常規(guī)催化劑提高個數(shù)量級；粒徑為30nm的鎳可使加氫和脫氫反應速度提高倍；在火箭發(fā)射用的固體燃料推進劑中，添加納米i粉，燃燒熱可增加倍；納米TiO2在汽車尾氣中的去能力比常規(guī)TiO2大倍。 納米材料表面的吸附特性也有重要的用途，例如清除空氣中

22、的有害氣體、清除海上的油污等。 某些納米材料（如納米TiO2顆粒）的光催化特性被用于制造自潔功能的涂料及具有殺菌能力的瓷磚等。以光學為特征的應用v某些納米材料（如納米金屬微粒）具有特別強的光吸收特性，在軍事上用于設計制造隱身材料，隱形飛機、隱性坦克，在民用上用于減少電磁波的污染。v某些納米材料具有特別強的紫外線吸收能力（如TiO2、ZrO2等），因此可以用于提高高分子材料的抗老化性能、改進外墻涂料的耐候性，也可用于做防曬用具，服裝和護膚霜等。v利用納米材料對紅外線的吸收和轉(zhuǎn)換能力，可用于紅外吸收與探測，也可用于保溫、保暖以及保健品。 利用納米材料的尺寸效應可實現(xiàn)光過濾器的波段調(diào)整，納米陣列體系

23、是很有前途的新型光過濾器。利用稀土納米材料的熒光特性等等，已經(jīng)發(fā)展出一批新的熒光和發(fā)光材料。利用納米材料的光吸收特性，可制作高效光熱和光電轉(zhuǎn)換材料，有可能在太陽能的利用方面取得更大的進展。 (4)以磁學性能為特征的應用 納米微晶軟磁材料。具有更高的飽和磁化強度和很高的矯頑力，同時有更好的熱穩(wěn)定性。 納米微晶永磁材料。具有較高的磁化強度和矯頑力，同時有更好的熱穩(wěn)定性。 納米磁記錄材料。使磁記錄密度大為提高，且可降低噪聲，提高信噪比，矯頑力高，因此可靠性和穩(wěn)定性好，廣泛用于磁帶、磁盤、磁卡、磁性鑰匙等。磁流體。納米級的磁粉表面經(jīng)油酸涂覆，加入到某種液相載體中，得到穩(wěn)定的高度分散的磁性膠體，具有高的

24、磁化強度而且可以任意改變形狀，適合高速旋轉(zhuǎn)軸密封。巨磁電阻材料。某些納米厚度的多層薄膜系統(tǒng)，當在其橫向加一個磁場時，其電阻值產(chǎn)生顯著改變，如同一個磁性開關(guān)。利用這一性質(zhì)做成的存儲元件，可將磁盤的記錄密度提高一個數(shù)量級。新的磁療治療方法。將納米磁性材料注入到腫瘤里，外加一個交變磁場，使納米磁性顆粒升溫，在這個溫度下癌細胞被消滅；納米磁性藥物導彈是更吸引人的目標。磁制冷是一種新的無污染制冷方法。新型納米復合材料使磁制冷溫度大大提高，在未來的制冷裝置中有廣闊的應用前景。 以熱學性能為特征的應用 v 納米結(jié)構(gòu)的材料的比熱容比常規(guī)的材料大的多，因此可以作為更好的熱交換材料應用。v 由于特別高的表面能，納

25、米材料可在低得多的溫度燒結(jié)，對粉末冶金和陶瓷的制備具有重要的應用價值。v 低溫焊料，把釬焊用的焊料細化到納米尺度，這時可以在更低的溫度下熔化并焊接，一旦熔化及再凝固后，其晶粒長大，熔點又恢復到較高的溫度，這在某些特殊要求的場合是很有用的。v用納米超細原料，在較低的溫度快速熔合，可制成在常規(guī)條件下得不到的非平衡合金，為新型合金的研制開辟了新的途徑。以電學性能為特征的應用 v 納米電子漿料、導電膠、導磁膠等。廣泛應用于微電子工業(yè)中的布線、封裝、連接等，對電子器件的小型化有重要作用。v 高性能電極材料。以微孔海綿狀金屬為骨架，沉積納米鎳等超微粉，進行適當處理后，制備出具有巨大表面積的電極，可大幅度提

26、高充、放電效率。v同軸納米電纜。已初步制備出內(nèi)芯10nm左右的同軸電纜，內(nèi)芯可為導體、半導體、超導體，芯外是絕緣包覆層，這種納米電纜傳輸電子快、能耗小，可用于高密度積成器件的連接，在發(fā)展微型器件、微型機器人中有重要應用前景。 （7）以生物醫(yī)學為特征的應用v 在人體的齒及骨中存在著納米結(jié)構(gòu)，用納米材料做成的骨水泥和牙填充材料，能與原骨及齒更緊密的結(jié)合，并具有優(yōu)良的性能，已經(jīng)有了臨床應用的實例。v 納米抗菌材料，主要是納米無機抗菌材料，具有優(yōu)異的抑制和殺滅細菌的能力，可凈化環(huán)境、防止病菌的交叉感染。v 納米藥物，一是把藥物細化致納米級，便于傳輸?shù)饺梭w的任何部位、也便于吸收和提高療效；二是將納米藥物

27、直接注射至病變處，直接的殺滅有害病菌或腫瘤細胞；三是通過納米材料的包裹作成智能型藥物，進入人體后可主動搜索并攻擊癌細胞或修補損傷組織。v 用納米材料制成獨特的功能膜，可以過濾、篩出有害成分，消除藥物的污染，減輕藥物的事故。目前我國納米粉體工程存在的主要質(zhì)量和技術(shù)問題目前我國納米粉體工程存在的主要質(zhì)量和技術(shù)問題影響市場擴大和價格影響市場擴大和價格粒徑不均勻粒徑不均勻硬團聚硬團聚分散系及分散技術(shù)不配套分散系及分散技術(shù)不配套儲存技術(shù)儲存技術(shù)產(chǎn)品質(zhì)量標準及檢測方法產(chǎn)品質(zhì)量標準及檢測方法八個關(guān)鍵技術(shù)八個關(guān)鍵技術(shù)粒徑控制技術(shù)：單分散納米粉體，納米粉單一粒粒徑控制技術(shù)：單分散納米粉體，納米粉單一粒徑，單分散

28、。能充分展示納米材料本身特征。徑，單分散。能充分展示納米材料本身特征。 例如：例如：FeFe2 2OO3 3粒徑不同，對吸波長度有選擇對粒徑不同，對吸波長度有選擇對可見光反射有連續(xù)譜?？梢姽夥瓷溆羞B續(xù)譜。10nm10nm以下，吸收紫外最以下，吸收紫外最好；好；30nm30nm就是紅外吸收劑。再如納米就是紅外吸收劑。再如納米AlAl2 2OO3 3，做，做節(jié)能燈反射劑球形節(jié)能燈反射劑球形30nm30nm最佳。最佳。2.2.芯芯- -殼復合結(jié)構(gòu)殼復合結(jié)構(gòu)特點：特點：1 1）復合性能。例如：）復合性能。例如：SiC-NiSiC-Ni，Ni-SiONi-SiO2 2納米芯納米芯- -殼殼粒子。具體電介

29、和磁介雙重性。粒子。具體電介和磁介雙重性。 2 2）增加粒子穩(wěn)定性及單分散性）增加粒子穩(wěn)定性及單分散性 3 3）表面活性降低）表面活性降低 4 4）改善與基體相容性）改善與基體相容性價值：價值：1 1）簡化納米使用難度與微米差不多）簡化納米使用難度與微米差不多 2 2）性能）性能/ /價格比提高價格比提高3. 3. 納米粉形狀控制技術(shù)納米粉形狀控制技術(shù) 球形最好，也要棒形、片狀、針狀。例如：鏈狀球形最好，也要棒形、片狀、針狀。例如：鏈狀SiOSiO2 2（白碳黑）（白碳黑）只能作填料，價低。而球形只能作填料，價低。而球形SiOSiO2 2用途獨特且廣（如光子晶體用途獨特且廣（如光子晶體 、減磨

30、材料、生物材料），身價百倍。減磨材料、生物材料），身價百倍。4. 4. 高產(chǎn)率，低成本制備上述第二代納米粉技術(shù)，就是重大創(chuàng)新方高產(chǎn)率，低成本制備上述第二代納米粉技術(shù)，就是重大創(chuàng)新方向，國外專利、文獻較少，特別進入實用的。例如：向，國外專利、文獻較少，特別進入實用的。例如： 超聲噴超聲噴霧霧載能微波束技術(shù)（也叫微波炮）制備載能微波束技術(shù)（也叫微波炮）制備 納米納米FeFe2 2OO3 3（5 5，8 8，1010，2020，30nm30nm）。一次能生產(chǎn)數(shù)百公斤，價格當然低。）。一次能生產(chǎn)數(shù)百公斤，價格當然低。 化學微乳法也是一種能產(chǎn)業(yè)化的方法?；瘜W微乳法也是一種能產(chǎn)業(yè)化的方法。5. 5. 納米粉體的分散：納米粉體的分散：納米粉表面修飾納米粉表面修飾 即解決粉體穩(wěn)定性即解決粉體穩(wěn)定性 、性能復合性與基、性能復合性與基材相容性材相容性 目的：惰性化目的：惰性化 防止粉體合并長大，特防止粉體合并長大，特 別是金屬粉別是金屬粉 復合納米顆粒復合納米顆粒 方法：表面嵌埋、表面成膜、球形化，方法：表面嵌埋、表面成膜、球形化， 修飾層厚修飾層厚1 14nm4nm。 超細顆粒粉體工程超細顆粒粉體工程 納米顆粒納米顆粒 嵌埋過程嵌埋過程 成膜過程成膜過程 球形化球形化 八個關(guān)鍵技術(shù)八個關(guān)鍵技術(shù)6.6.微微納粉有序復合技術(shù)的研發(fā)納粉有序復合技術(shù)的研發(fā) 微微納粉有序復合技術(shù)的研發(fā)是推廣納米材料應用