1、第8章，第2節(jié)，納米粒子的制備方法，納米材料的主要形式，納米粒子、納米線、納米帶、納米薄膜、納米管、納米固體材料和納米材料的分類，根據(jù)結(jié)構(gòu)：零維納米材料：三維尺寸在納米尺度內(nèi)的材料，如納米粒子和原子簇。一維納米材料：納米尺度的二維材料，如納米線和納米管。二維納米材料：三維空間中一維納米尺度的材料，如超薄薄膜。三維納米材料(nano-solid material):是指在高壓下或經(jīng)過一定的熱處理工藝后，壓制出尺寸小于20納米的超細顆粒而形成的致密固體材料。納米固體材料的主要特征是它們在顆粒之間有巨大的界面。例如，由5納米顆粒組成的固體每立方厘米包含1019個晶界，這使得納米材料具有高韌性。根據(jù)材

2、料，納米金屬材料，納米非金屬材料，納米聚合物材料和納米復(fù)合材料。根據(jù)形態(tài)，納米粒子材料、納米固體材料(也稱納米塊體材料)、納米薄膜材料和納米液體材料。根據(jù)功能，納米生物材料、納米磁性材料、納米藥物材料、納米催化材料、納米智能材料、納米吸波材料、納米熱敏材料和納米環(huán)保材料等。人工制備納米材料的實踐已有1000年的歷史。在中國古代，由蠟燭燃燒產(chǎn)生的煙制成的炭黑被用作墨水和著色染料的原料，著色染料是最早的人造納米材料。中國古代銅鏡表面的防銹層也被證明是由納米二氧化錫粒子組成的薄膜。在發(fā)展史上，人們有意識地以納米粒子為研究對象，而在20世紀(jì)60年代，納米粒子是有意識地通過人工方法獲得的。1963年，R

3、yoziUyeda等人通過氣體蒸發(fā)(或“冷凝”)獲得了相對干凈的超細顆粒，并通過電子顯微鏡和電子衍射研究了單個金屬顆粒的形態(tài)和晶體結(jié)構(gòu)。1984年，Gleiter等人用同樣的方法制備了納米相材料二氧化鈦。綜述了納米粒子的制備方法，蒸發(fā)法、機械粉碎法、物理法和化學(xué)法、制備納米粒子的幾乎所有物質(zhì)如各種金屬和合金化合物。高能球磨、振動、攪拌磨和高速氣流磨的粉碎極限一般為微米級，可以制備幾乎所有物質(zhì)如金屬氧化物、氮化物、碳化物、超導(dǎo)材料和磁性材料的納米顆粒。顆粒的純度、產(chǎn)率、粒度分布、均勻性和可控性仍然存在。過去，超細粒子(包括1-100納米的納米粒子)的制備方法一般分為兩類：物理方法和化學(xué)方法。液相

4、法和氣相法分為化學(xué)法，機械粉碎法分為物理法。制備方法分類：氣相法不宜歸類為化學(xué)法，粉碎法不宜歸類為物理法。將大量物質(zhì)粉碎、精制，得到不同粒徑的納米粒子。由小的極限原子或分子的集合體人工合成超細粒子。納米粒子的合成、純度和表面清潔度的技術(shù)要求；納米粒子的平均粒徑和粒徑分布；納米粒子的晶型和晶相穩(wěn)定性；納米粉體是否容易團聚；能長時間運行，易于收集，穩(wěn)定，保存良好；生產(chǎn)成本符合商業(yè)運作。粉碎的定義：固體物料粒度由大變小的過程的總稱，包括“粉碎”和“研磨”。前者是一個由大塊向小塊轉(zhuǎn)變的過程，而后者是一個由小塊向粉末轉(zhuǎn)變的過程。1。制備納米粒子的物理方法，1.1。機械破碎法、破碎力類型、基本破碎方法：破

5、碎、剪切、沖擊破碎和研磨。類型：濕法粉碎和干法粉碎，一般粉碎力是幾種力的組合，如球磨機和振動磨，它們是粉碎和沖擊粉碎的組合；雷蒙磨是粉碎、切割一種類型：由于球?qū)︻w?；蝾w粒對顆粒的沖擊、碰撞和剪切，兩個小顆粒以大致相等的體積從顆粒中分離出來，這稱為沖擊壓縮破碎或體積破碎。導(dǎo)致球磨過程中粉末粒度變化的機理有兩種：(1)粉碎過程中的另一種現(xiàn)象“逆粉碎現(xiàn)象”，在超細粉碎過程中，隨著粉碎時間的延長，粒度減小，比表面積增大，顆粒表面能增大，顆粒間相互作用增大，團聚現(xiàn)象增大。達到一定時間后，破碎團聚是各種破碎中存在最低粒度極限的主要原因；這就是為什么在類似條件下濕式球磨的粒度下限低于干式球磨的原因，如：a:

6、干法研磨水泥熟料時加入乙二醇作為助磨劑，可提高產(chǎn)量2550；b:鋯英石濕法球磨時加入0.2三乙醇胺，球磨時間縮短了3/4。要打破上述平衡，一個重要的方法是添加助磨劑。救命。助磨劑：助磨劑的定義：在超細研磨過程中，能顯著提高研磨效率或降低能耗的化學(xué)物質(zhì)稱為助磨劑。在納米粉碎中，隨著粒度的減小，粉碎所需的結(jié)晶均勻性、顆粒強度、斷裂能和機械應(yīng)力大大增加。因此，粒度越細，粉碎就越困難。在破碎到一定程度后，盡管連續(xù)施加機械應(yīng)力，粉末材料的粒度將不再繼續(xù)減小或者減小的速度將相當(dāng)慢，這是材料的破碎極限。采用機械破碎法時應(yīng)注意的問題：(1)安全問題。易燃易爆材料在破碎過程中會伴隨著燃燒和爆炸的可能性。2)納米

7、機械粉碎極限。球磨機是目前廣泛使用的納米研磨設(shè)備。它利用介質(zhì)和物料之間的相互研磨和碰撞來粉碎物料顆粒。經(jīng)過數(shù)百小時的球磨，小于lm的顆?？梢赃_到20。1.1.1研磨，1)可填充惰性氣體，用于機械合金、機械復(fù)合材料、納米材料和復(fù)合材料合成。2)材料可以是瑪瑙、氮化硅、氧化鋁、氧化鋯、不銹鋼、普通鋼、碳化鎢和用塑料包裹的不銹鋼。1)高能球磨法制備硒化鋅納米晶粉末車軍姚希江王海清民強，Xi交通大學(xué)，稀有金屬材料與工程-2006將相同摩爾比的鋅粉和硒粉放入球磨罐中，選擇直徑為10毫米的球石，原料：球石1:20，干磨，在氮氣保護下球磨60分鐘，用Scherrer公式計算粒度為5納米，用透射電鏡直接觀察粒

8、度參考文獻1，未受N2氣體保護的硒化鋅樣品，受N2氣體保護的硒化鋅樣品，提高環(huán)保意識要求電動汽車。電動汽車的關(guān)鍵之一是要有一個大容量的可充電電池。目的：研究電動汽車電池負(fù)極材料。Xi交通大學(xué)正在開發(fā)一種高能球磨鎂鎳合金電池負(fù)極材料，該材料在國內(nèi)是先進的，可作為大容量可充電電池的候選負(fù)極材料，為進一步開發(fā)制備大容量合金負(fù)極和進一步開發(fā)大容量可充電電池奠定了基礎(chǔ)。高能球磨制備大容量儲氫合金電極材料，參考文獻。2、周永民。高能球磨制備納米鉍粉的研究。潤滑與密封，南京工業(yè)大學(xué)，2006年10月，a:實驗原料和設(shè)備：無水乙醇，聚乙烯吡咯烷酮和硬脂酸分析純，鉍顆粒；國產(chǎn)高能行星磨在4個不銹鋼金屬罐中裝有2

9、0個2厘米的金屬球和100個1厘米的金屬球。納米鉍粉在冶金添加劑、潤滑油添加劑、催化劑、醫(yī)藥、半導(dǎo)體原料等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。由于其特殊的性質(zhì)，但是關(guān)于納米鉍粉的制備報道卻很少。參考文獻3，B:納米鉍粉的制備100毫升無水乙醇，12.54克鉍磷通過離心沉淀很難收集溶液中的粉末，高速離心不能澄清溶液，分離的粉末也很少，納米鉍粉末不能通過干燥溶劑沉淀。因此，采用電解質(zhì)沉淀法收集鉍粉，每100毫升均質(zhì)溶液中加入2g硬脂酸，用玻璃棒攪拌溶解，密封靜置，幾天后，黑色粉末沉淀在底部，黑色溶液完全透明，無色透明。除去上清液，加入無水乙醇，清洗數(shù)次，真空干燥，得到黑色納米鉍粉。c:納米鉍粉收藏，孔輝。高能

10、球磨制備高電位梯度氧化鋅壓敏電阻。電子元件和材料。2007，26(1):11-13(華東師范大學(xué))，高能球磨是制備納米粉體的常用方法，可以提高粉體的活性，降低燒結(jié)溫度。在氧化鋅壓敏電阻的制備中，使用高能球磨的報道很少。工業(yè)生產(chǎn)中氧化鋅壓敏電阻主要通過低能球磨、攪拌混合和高溫?zé)Y(jié)制備，燒結(jié)溫度一般為1100-1350。參考文獻。4、Fah:粉末經(jīng)高能球磨細化至17nm左右，燒結(jié)溫度降至1100，但溫度仍然很高，等靜壓增加了成本。孔輝等：高能球磨5h可以制備出高純度、小粒徑的氧化鋅基混合粉末，1000的最佳燒結(jié)溫度比一般的固態(tài)燒結(jié)法低100-300，大大節(jié)約了生產(chǎn)成本。(a)，(b)，(a:)，燒

11、結(jié)溫度(B:)，本文的結(jié)果和討論，球磨10和20小時的樣品的電位梯度隨球磨時間的延長而緩慢增加。隨著燒結(jié)溫度的升高，電位梯度明顯減小。c:添加劑是否經(jīng)過預(yù)處理的影響，粉末預(yù)處理后制備的樣品的電位梯度較大。以球或棒為介質(zhì)，介質(zhì)在粉碎室中振動并撞擊材料以粉碎它們，從而可以獲得90%小于2m的顆粒，甚至可以獲得0.5m的納米顆粒。1.1.2振動球磨、振動球磨機結(jié)構(gòu)示意圖、振動球磨，以粒徑為30納米的碳化硅和約100納米的鋁粉顆粒為起始原料，采用高能振動球磨法球磨體積分?jǐn)?shù)為5、10、20和30的碳化硅/鋁復(fù)合粉末。球磨30小時后，鋁粉可以細化到70-100納米。高能振動球磨法制備納米SiCp/Al復(fù)合

12、材料的研究參考文獻1、機械球磨法制備超細碳化鎢粉的研究，高新技術(shù)的快速發(fā)展要求新材料具有優(yōu)越的性能，對材料的硬度、強度和耐磨性提出了更高的要求。碳化鎢基超細硬質(zhì)合金具有優(yōu)異的力學(xué)性能。以色列的戈倫等人使用了粒度為0.6m的碳化鎢粉末，球磨300小時后得到納米碳化鎢粉末，干磨粉末的粒度更均勻(510納米)，濕磨粉末的粒度更寬(150納米)。參考文獻2，中南大學(xué)粉末冶金國家重點實驗室的吳等人發(fā)現(xiàn)，振動球磨對粗、中、細碳化鎢粉有顯著的細化效果。振動球磨制備的超細碳化鎢的最小粒徑取決于球磨強度、球磨時間和球料比。3)對相變溫度影響。結(jié)果表明，Al2O3的相變溫度隨著球磨時間的增加而降低，當(dāng)球磨時間達到

13、50h時，-Al2O3到-Al2O3和-Al2O3到-Al2O3的相變溫度降低約100。球磨促進了Al2O3的結(jié)晶，同時也會導(dǎo)致納米氧化鋁的晶格缺陷，這是相變溫度降低的主要原因。為了探討球磨對納米Al2O3顆粒相變溫度的影響，采用高能振動球磨機對納米Al2O3進行不同時間的球磨，并對球磨后的Al2O3粉末進行不同溫度的退火。研磨介質(zhì)能夠以一定的振幅沖擊、摩擦和剪切材料，從而壓碎它們。不像球在粗磨中，振動磨的優(yōu)勢不是很明顯，所以在選礦中還沒有被用來代替普通的球磨，但在化學(xué)工業(yè)中已經(jīng)得到了發(fā)展。缺點：這種機械的彈簧容易因疲勞而損壞，襯板消耗很大。使用的振幅很小，進給不應(yīng)該太厚，并且需要均勻加入，因

14、此通常適用于將12毫米的材料研磨至855微米(干研磨)或50.1微米(濕研磨)。它由一個固定的研磨缸和一個旋轉(zhuǎn)攪拌器組成。介質(zhì)：一般采用球形研磨介質(zhì)，平均直徑小于6mm。用于納米粉碎時，一般小于3毫米，1.1.4攪拌磨，特點：無死角，極限臨界速度，減小磨球直徑，提高磨球總撞擊概率。橫臂均勻分布在不同的高度，并相互形成一定的角度。在球磨過程中，磨球和粉料以螺旋方式上升，到達上端后，在中心攪拌棒周圍產(chǎn)生渦流，然后沿軸線下降，往復(fù)運動。只要轉(zhuǎn)速和裝球量合適，在任何情況下都不會在研磨鼓底部產(chǎn)生死角。由于磨球的動能是由轉(zhuǎn)軸橫臂的攪動提供的，沒有像滾球研磨那樣的臨界速度的限制，所以磨球的動能大大增加。同時

15、，可以提高攪拌速度。通過減小磨球直徑，可以在不降低磨球總動能的情況下增加磨球總撞擊概率，從而滿足提高機械球磨效率的兩個基本準(zhǔn)則。參考文獻1，高能研磨對納米二氧化鈦粉末相溫度的影響，參考文獻2，摘要：銳鈦礦型二氧化鈦粉末通過高能攪拌研磨機研磨，通過氮氣吸附法在不同研磨時間測量二氧化鈦粉末的比表面積，并通過聲發(fā)射粒度儀和掃描電子顯微鏡測量和觀察顆粒尺寸和形態(tài)。結(jié)果表明，用：研磨7小時得到的二氧化鈦粉體平均粒徑為50納米，比表面積大于70 m2/g。X射線衍射儀測試表明，用：研磨后，二氧化鈦粉體的晶型發(fā)生了變化，隨著研磨時間的增加，二氧化鈦的結(jié)晶度明顯降低。此外，用分光光度計測量二氧化鈦光催化前后甲

16、基橙的吸光度，用紫外吸收光譜儀測量二氧化鈦研磨前后的紫外漫反射吸收光譜，從而表征二氧化鈦粉體的光學(xué)性質(zhì)。機械法制備的納米二氧化鈦粉體在紫外線照射下能產(chǎn)生光催化作用，并具有吸收紫外線的能力。原理：物料顆粒被一對固體研磨機和高速旋轉(zhuǎn)研磨機的相對運動產(chǎn)生的強大剪切力、摩擦力和沖擊力壓碎或分散。經(jīng)過處理的槳葉材料通過兩個研磨體之間的微小間隙被有效地粉碎、分散、乳化和微粉化。在短時間內(nèi)，處理后產(chǎn)品的粒徑可達1米。1.1.5膠體磨，A為空心轉(zhuǎn)軸，與C盤連接，向一個方向旋轉(zhuǎn)，而B盤向另一個方向旋轉(zhuǎn)。第二次世界大戰(zhàn)；從空心軸A中加入分散相、分散介質(zhì)和穩(wěn)定劑，從C盤和B盤之間的縫隙中飛出，固體被兩個盤之間的剪切應(yīng)力壓碎。納米；膠體磨；分散劑；T154，裁判。1、在添加分散劑T154(聚異丁烯雙琥珀酰亞胺)和引入氟氣的保護下，用改進的膠體磨機械粉碎制備了平均粒徑約60納米的： WS2顆粒，并測定了油相中主要元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，探討了其制備機理。原理：利用高速氣流(300-500米/秒)或熱蒸汽(300450)的能量，粒子相互碰撞、碰撞、摩擦，并迅速粉碎。在破碎室內(nèi)，顆粒之間的碰撞頻率遠