纳米材料制备方法简介

纳米材料制备方法简介摘要：纳米材料和纳米科技被广泛认为是二十一世纪最重要的新型材料和科技领域之一。纳米材料发展迅猛，对人们的的生活，对生产的影响也越来也大。纳米材料出现在传媒的频率也越来越强了，随着纳米科技的发展人们对纳米科技的关注度提升。本文主要介绍了纳米科技的制备方法。关键词：纳米材料物理法化学法引言：由于水平有限，不免会借用一些大家的观点和查阅一些精确地表达，如有错误希望多多指正。纳米材料的定义：从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在0.1微米以下即100纳米以下。因此，颗粒尺寸在1～100纳米的微粒称为超微粒材料，也是一种纳米材料。纳米级结构材料简称为纳米材料(nanometermaterial)，是指其结构单元的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性，例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。纳米材料的主要形式是：纳米粒子纳米线纳米带纳米管纳米膜纳米固体材料。纳米材料的制备方法：大体可以分为物理法和化学法化学法：1.溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是材料制备的是化学方法中的较为重要的一种，它提供一种再常温常压下合成无机陶瓷、玻璃、及纳米材料的新途径。溶胶-凝胶法制备纳米材料的主要步骤为选择要制备的金属化合物，然后将金属化合物在适当的溶剂中溶解，然后经过溶胶-凝胶过程而固化，在经过低温处理而得到纳米粒子。2.热合成法热合成法制备纳米材料是在高温高压下、水溶液中合成，在经过分离和后续处理而得到纳米粒子，水热合成法可以制备包括金属、氧化物和复合氧化物在内的产物。主要集中在陶瓷氧化物材料的制备中。3.有机液相合成有机液相合成主要采用在有机溶剂中能稳定存在金属、有机化合物及某些具有特殊性质的无机化合物为反应原料，在适当的反应条件下合成纳米材料。通常这些反应物都是对水非常敏感，在水溶剂中不能稳定存在的物质。最常用的反应方式就是在有机溶剂中进行回流制备。4.反相胶束微反应器法油包水微乳液中反相胶束的微液滴是一种特殊纳米空间，以此为反应场，可使不同胶束中的反应物进行互换，并进行反应，从而制备纳米级微粒。在制备过程中，反相胶束是一个微小的反应场，称其为智能微反应器。利用反应胶束微反应器进行纳米材料制备时，反应物加入方式有直接加入法和共混入法两种方式，不同的加入方式对应不同的反应机理，但结果都是相同的，都能制备出高度分散、粒度均匀的纳米粒子。物理法(一)气相法1.惰性气体冷凝法惰性气体冷凝法是制备清洁界面的纳米粉体的主要方法之一。其主要过程是在真空蒸发室内充入低压惰性气体，然后对蒸发源采用真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气化或形成等离子体。原料气体分子与惰性气体分子碰撞失去能量，凝集形成纳米尺寸的团簇，然后骤冷。该方法制备的纳米材料纯度高，工艺过程中无其它杂质污染，反应速度快，结品组织好，但技术设备要求高。2.深度塑性变形法深度塑性变形法是指材料在准静态压力的作用下发生的严重塑性变形，从而使材料的尺寸细化到纳米量级。块体材料在准静压力下，一般细化为晶态材料和非晶态材料的混合物，然后经过一定的热处理，从而形成纳米材料。该方法制备的材料纯度高，粒度可控性好。(二)磁控溅射法与等离子体法溅射技术是采用高能粒子撞击靶材料表面的原子或分子，交换能量或动量，使得靶材料表面的原子或分子从靶材料表面飞出后沉积到基片上形成纳米材料。等离子体法是利用在惰性气氛或反应性气氛中通过直流放电使气体电离产生高温等离子体，从而使原料溶液化合蒸发，蒸汽达到周围冷却形成超微粒。等离子体温度高，能制备难熔的金属或化合物，产物纯度高，在惰性气氛中，等离子法几乎可制备所有的金属纳米材料。(三)机械法机械法有机械球磨法、机械粉碎法以及超重力技术。机械球磨法无需从外部供给热能,通过球磨让物机械法有机械球磨法、机械粉碎法以及超重力技术。机械球磨法无需从外部供给热能,通过球磨让物质使材料之间发生界面反应,使大晶粒变为小晶粒,得到纳米材料。范景莲等采用球磨法制备了钨基合金的纳米粉末。xiao等利用金属羰基粉高能球磨法获得纳米级的Fe-18Cr-9W合金粉末。机械粉碎法是利用各种超微粉机械粉碎和电火花爆炸等方法将原料直接粉碎成超微粉,尤其适用于制备脆性材料的超微粉。超重力技术利用超重力旋转床高速旋转产生的相当于重力加速度上百倍的离心加速度,使相间传质和微观混合得到极大的加强,从而制备纳米材料。刘建伟等以氨气和硝酸锌为原料,应用超重力技术制备粒径20nm—80nm、粒度分布均匀的ZnO纳米颗粒。关于纳米科技的课程的感想：纳米材料和纳米科技被广泛认为是二十一世纪最重要的新型材料和科技领域之一。早在二十世纪60年代,英国化学家Thomas就使用“胶体”来描述悬浮液中直径为1nm-100nm的颗粒物。学习纳米科技开始也没有想那么多，也就是仅仅为了那个通识课的完成，后来经过老师的介绍也初步认识了纳米科技。对于很多人来说这门科学遥远和高深，但是纳米就在你的身边。就像你的衣食住行里都有纳米材料的身影，大家现在看广告，已经看到利用纳米技术做的衣服，它可以不用洗。对像我这样一个比较懒的不愿洗衣服的人可能是比较合适，但衣服如果不用洗的话纳米洗衣机似乎也没什么用处了。关于食，纳米是不能吃的，但纳米技术跟吃有关系，比方说，利用纳米技术可以提高农作物的产量，而且利用纳米技术可以做绿色化肥、绿色农药，这样大家就不用担心菜上面洗了以后是不是还有残留物，担心对身体健康有影响。住，日本的科学家关于住的方面作了一个非常漂亮的技术，就是一种纳米涂料，这种纳米涂料叫作治清洁材料。这种治清洁材料涂到玻璃、墙壁上，它可以直接清除污垢、杀菌消毒。如果利用这些材料去做成住房的话，大家就不用擦玻璃了，高层建筑擦玻璃是很难办的事情。关于行，刚才我已经讲到可以做绿色环保型的汽车去周游列国，或许将来有那么一天你可以直接利用纳米材料做的电梯登上月球去访问月球，这个也不是没有可能。随着微电子技术的迅速发展大家知道我们已经逐渐进入信息化的社会，我们每天都与大量的信息打交道，上网这已经是家常便饭了。我们的生活、我们的工作甚至很难离开这个计算机。实际上第一台计算机在1946年出现的时候非常非常的庞大，有一间房子那么大，但是它的功能还不如现在的一个高级一点的计算器。为什么计算机可以做得越来越小呢﹖实际上就是微加工技术水平越来越高。纳米科技纳米材料与我们息息相关，让我们人类的生活也更加便捷。