材料制备技术 第七章 纳米粒子与材料的制备化学.ppt

1、2020/8/1,1,纳米粒子与材料的制备化学,2020/8/1,2,纳米材料的主要形式,纳米粒子,纳米线,纳米带,纳米管,纳米膜,纳米固体材料,2020/8/1,3,纳米材料分类,纳米材料大致可分为纳米粉末材料、一维纳米材料、纳米薄膜材料、纳米块体材料等,纳米粉末：又称为超微粉或超细粉，一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒，是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。 纳米纤维：指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。包括：纳米管、纳米线、纳米带等 纳米膜：纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄

2、膜。 纳米块体：是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料。,2020/8/1,4,纳米粒子合成概述,自然界中的纳米粒子尘埃、烟 20世纪初人们已开始用蒸发法制备金属及其氧化物的纳米粒子 20世纪中期人们探索机械粉碎法使物质粒子细化（极限为数微米） 近几十年来机械粉碎法可以使微粒小到0.5微米左右 多种化学方法（表面活性剂的应用）和物理方法的开发 近十年来各种高技术，如激光技术、等离子体技术等的应用，使得制备粒度均匀、高纯、超细、分散性好的纳米粒子成为可能，但问题是如何规模化,纳米粒子合成方法分类,2020/8/1,6,纳米粒子合成的物理方法粉碎法,“粉碎”一词是指块体物料粒子

3、由大变小过程的总称，它包括“破碎”和“粉磨”。前者是由大料块变成小料块的过程，后者是由小料块变成粉末的过程。粉碎过程就是在粉碎力的作用下固体物料或粒子发生形变进而破裂的过程。当粉碎力足够大时，力的作用又很迅猛，物料块或粒子之间瞬间产生的引力大大超过了物料的机械强度。因而物料发生了破碎。粉碎作用力的类型主要有如右图所示几种。可见物料的基本粉碎方式是压碎、剪碎、冲击粉碎和磨碎。常借助的外力有机械力、流能力、化学能、声能、热能等。主要由湿法粉碎和干法粉碎两种。,粉碎力作用形式,2020/8/1,7,纳米粒子合成的物理方法粉碎法,一般的粉碎作用力都是几种力的组合，如球磨机和振动磨是磨碎和冲击粉碎的组合

4、；雷蒙磨是压碎、剪碎和磨碎的组合；气流磨是冲击、磨碎与剪碎的组合，等等。 物料被粉碎时常常会导致物质结构及表面物理化学性质发生变化，主要表现在： 1、粒子结构变化，如表面结构自发的重组，形成非晶态结构或重结晶。 2、粒子表面的物理化学性质变化，如电性、吸附、分散与团聚等性质。 3、受反复应力使局部发生化学反应，导致物料中化学组成发生变化。,2020/8/1,8,纳米粒子合成的物理方法构筑法,构筑法是由小极限原子或分子的集合体人工合成超微粒子,2020/8/1,9,纳米粒子合成的化学方法,化学法主要是“自下而上”的方法，即是通过适当的化学反应（化学反应中物质之间的原子必然进行组排，这种过程决定物

5、质的存在状态），包括液相、气相和固相反应，从分子、原子出发制备纳米颗粒物质。化学法包括气相反应法和液相反应法。,气相反应法可分为：气相分解法、气相合成法及气固反应法等 液相反应法可分为：沉淀法、溶剂热法、溶胶凝胶法、反相胶束法等,2020/8/1,10,纳米粒子的气相反应法合成气相合成法,通常是利用两种以上物质之间的气相化学反应，在高温下合成为相应的化合物，再经过快速冷凝，从而制备各类物质的纳米粒子。一般的反应形式为：,2020/8/1,11,液相反应法合成纳米粒子沉淀法,沉淀法通常是在溶液状态下将不同化学成分的物质混合，在混合溶液中加入适当的沉淀剂制备纳米粒子的前驱体沉淀物，再将此沉淀物进行

6、干燥或煅烧，从而制得相应得纳米粒子。存在于溶液中的离子A和B, 当它们的离子浓度积超过其溶度积A+.B-时，A和B之间就开始结合，进而形成晶核。由晶核生长和在重力的作用下发生沉降，形成沉淀物。一般而言，当颗粒粒径成为1微米以上时就形成沉淀。沉淀物的粒径取决于核形成与核成长的相对速度。即核形成速度低于核成长，那么生成的颗粒数就少，单个颗粒的粒径就变大。,沉淀法主要分为： 直接沉淀法、共沉淀法、均匀沉淀法、 水解沉淀法、化合物沉淀法等,2020/8/1,12,液相反应法合成纳米粒子沉淀法,在含有多种阳离子的溶液中加入沉淀剂后，所有离子完全沉淀的方法称为共沉淀法。根据沉淀的类型可分为单相共沉淀和混合

7、共沉淀。,例如： 1. 在Ba，Ti的硝酸盐溶液中加入草酸沉淀剂后，形成了单相化合物BaTiO(C2H4)24H2O沉淀。经高温分解，可制得BaTiO3的纳米粒子。 2. 将Y2O3用盐酸溶解得到YCl3，然后将ZrOCl28H2O和YCl3配成一定浓度的混合溶液，在其中加入NH4OH后便有Zr(OH)4和Y(OH)3的沉淀形成，经洗涤、脱水、煅烧可制得ZrO2(Y2O3)的纳米粒子。,2020/8/1,13,沉淀法合成纳米粒子均匀沉淀法,在金属盐溶液中加入沉淀剂溶液时，即使沉淀剂的含量很低，不断搅拌，沉淀剂浓度在局部溶液中也会变得很高。均匀沉淀法是不外加沉淀剂，而是使沉淀剂在溶液内缓慢地生成

8、，消除了沉淀剂的局部不均匀性。,例如：将尿素水溶液加热到70左右，就会发生如下水解反应： (NH2)2CO + 3H2O 2NH4OH + CO2 该反应在内部生成了沉淀剂NH4OH。,2020/8/1,14,沉淀法合成纳米粒子水解沉淀法,众所周知，有很多化合物可用水解生成沉淀，用来制备纳米粒子。反应的产物一般是氢氧化物或水合物。因为原料是水解反应的对象是金属盐和水，所以如果能高度精制金属盐，就很容易得到高纯度的纳米粒子。常用的原料有：氯化物、硫酸盐、硝酸盐、氨盐等无机盐以及金属醇盐。据此可将水解沉淀法分为无机盐水解法和金属醇盐水解法,无机盐水解法: 其原理是通过配置无机盐的水合物，控制其水解

9、条件，合成单分散性的球、立方体等形状的纳米粒子。例如对钛盐溶液的水解可以使其沉淀，合成球状的单分散形态的二氧化钛纳米粒子。通过水解三价铁盐溶液，可以得Fe2O3纳米粒子。,2020/8/1,15,液相反应法合成纳米粒子水热法,水热过程是指在高温、高压下在水、水溶液或蒸气等流体中所进行有关化学反应的总称。水热条件能加速离子反应和促进水解反应。在常温常压下一些从热力学分析看可以进行的反应，往往因反应速度极慢，以至于在实际上没有价值。但在水热条件下却可能使反应得以实现。水热反应有以下几种类型： 1、水热氧化： mM + nH2O MmOn + H2 2、水热沉淀： KF + MnCl2 KMnF2

10、3、水热合成： FeTiO3 + KOH K2On.TiO2 4、水热还原： MexOy + yH2 xMe + yH2O 5、水热分解： ZrSiO4 + NaOH ZrO2 + Na2SiO3 6、水热结晶： Al(OH)3 Al2O3.H2O,2020/8/1,16,液相反应法合成纳米粒子溶胶凝胶法,其基本原理是：将金属醇盐或无机盐经水解直接形成溶胶或经解凝形成溶胶，然后使溶质聚合凝胶化，再将凝胶干燥、焙烧去除有机成分，最后得到无机材料。 溶胶凝胶法包括以下过程:,2020/8/1,17,纳米薄膜制备方法概述,纳米薄膜可分为：单分子膜；由纳米粒子组成（或堆砌而成）的薄膜；纳米粒子间有较多

11、空隙或无序原子或另一种材料的薄膜等。 LB技术 自组装技术 物理气相沉积 MBE技术 化学气相沉积 ,2020/8/1,18,LangmuirBlodgett技术,2020/8/1,19,L-M膜的类型,2020/8/1,20,自组装技术,2020/8/1,21,聚电解质构建自组装膜的过程,2020/8/1,22,物理气相沉积技术,物理气相沉积（PVD）方法作为一类常规的薄膜制备手段被广泛的应用于纳米薄膜的制备，包括蒸镀、电子束蒸镀、溅射等。,2020/8/1,23,PVD工作原理图,2020/8/1,24,化学气相沉积技术,化学气相沉积（CVD）方法目前被广泛的应用于纳米薄膜材料的制备，主要

12、用于制备半导体、氧化物、氮化物、碳化物纳米薄膜。 CVD法可分为常压CVD； 低压CVD； 热CVD； 等离子CVD； 间隙CVD； 激光CVD； 超声CVD等等。,2020/8/1,25,2020/8/1,26,溶胶凝胶法,溶胶凝胶法是从金属的有机或无机化合物的溶液出发，在溶液中通过化合物的加水分解、聚合，把溶液制成溶有金属氧化物微粒子的溶胶液，进一步发生反应发生凝胶化，再把凝胶加热，可制成非晶体玻璃、多晶体陶瓷等通过旋涂，可制成纳米薄膜。,2020/8/1,27,2020/8/1,28,PVD、CVD、SolGel方法比较,2020/8/1,29,模板法合成纳米材料,大多数纳米材料的化学合

13、成方法涉及到原子、离子或分子自气相或液相析出的凝聚反应，涉及到从分散的原子或分子逐渐聚集、长大的生长过程。以液相沉淀反应为例，颗粒的形成一般可以分为两个阶段。第一阶段是晶核的形成；第二阶段是晶核生长。颗粒的微结构、尺寸及其分布由反应体系的本质及反应的动力学过程所决定。可想而知，要制备粒径均一、结构相同的纳米颗粒的难度有多大。这相当于让烧杯中天文数字的原子同时形成大小一样的晶核，并同时长大到相同的尺寸。而且还要考虑颗粒间的团聚问题，因为团聚是使纳米颗粒的表面能降低的自发过程。因此，为了得到尺寸可控、无团聚的纳米颗粒，必须找到“窍门”，来有效地干预化学反应的进程。,2020/8/1,30,模板法合

14、成纳米材料,模板合成技术便是化学家们找到的“窍门”。模板合成的原理实际上非常简单。设想存在一个纳米尺寸的笼子(纳米尺寸的反应器)，让原子的成核和生长在该“纳米反应器”中进行。在反应充分进行后，“纳米反应器”的大小和形状就决定了作为产物的纳米材料的尺寸和形状。无数多个“纳米反应器”的集合就是模板合成技术中的“模板”。,2020/8/1,31,模板的分类,模板大致可以分为两类 软模板 和 硬模板 硬模板有多孔氧化铝、介孔沸石、蛋白、MCM41、纳米管、多孔Si模板、金属模板以及经过特殊处理的多孔高分子薄膜等。软模板则常常是由表面活性剂分子聚集而成的胶团、反胶团、囊泡等。二者的共性是都能提供一个有限

15、大小的反应空间，区别在于前者提供的是静态的孔道，物质只能从开口处进入孔道内部，而后者提供的则是处于动态平衡的空腔，物质可以透过腔壁扩散进出。,2020/8/1,32,微乳液法制备SiO2微粒的透射电镜图,2020/8/1,33,非晶态材料的制备,2020/8/1,34,晶体和非晶体都是真实的固体，基本的区别在于它们微观的原子尺度结构上的不同。在晶体中原子的排列具有长程有序。相反在非晶态固体中没有长程序，原子的排列极其无序,非晶的结构,2020/8/1,35,非晶态材料的特性,1. 高强度、高韧性 高强度、高韧性是金属玻璃的宝贵性质。 对于金属材料，通常是高强度、高硬度，但是韧性较差。 非晶态金

16、属（金属玻璃）不仅强度高、硬度大，而且韧性也较好。铁基和钴基非晶态合金的维氏硬度可达9800N/mm2 ，抗拉强度大4000N/mm2 ，比目前强度最高的钢高出许多。其耐磨性也明显地高于钢铁材料,2020/8/1,36,非晶态材料的特性,应用：利用非晶态合金的高强度、高韧性，已经开发用于轮胎、传送带水泥制品及高压管道的增强纤维。此外，还可开发用于制备特殊切削刀具。,非晶态金属将重振金属王国雄风,2020/8/1,37,非晶态材料的特性,2. 优异的耐蚀性，优于典型的不锈钢,因为其表面易形成薄而致密的钝化膜；同时其结构均匀，没有金属晶体中经常存在的晶粒、晶界和缺陷和不易产生引起电化学腐蚀的阴、阳

17、两极。,2020/8/1,38,非晶态材料的特性,应用：制造耐腐蚀管道、电池电极、海底电缆屏 蔽、化学工业的催化剂，目前都已达到实用阶段。,PG-NC非晶态钢领,2020/8/1,39,非晶态材料的特性,3. 非晶态金属优良的磁学性能；低损耗、高磁导，成为引人注目的新型材料。 目前使用的软磁材料主要有硅钢、铁-镍坡莫合金及铁氧体，这些都是结晶材料，具有磁晶各向异性而互相干扰，结果使磁导率下降。而非晶态合金中没有晶粒，不存在磁晶各向异性，损耗低。非晶态的铁芯和硅钢芯的空载损耗可降低60-80，被誉为节能的“绿色材料”。,2020/8/1,40,非晶态材料的特性,4.超导电性 由于超导合金较脆，不

18、易加工成磁体和传输 导线。1975年Duwez首先发现La-Au非晶态合 金具有超导性，后来又发现了许多其他非晶 态超导合金。,2020/8/1,41,非晶态材料的特性,5. 非晶半导体的光学性质 非晶态半导体可分为离子型和共价型两大类。一类包括卤化物玻璃、氧化物玻璃，特别是过渡金属氧化物玻璃。另一类是元素半导体。如非晶态Si、Ge等。这些非晶态半导体呈现出特殊的光性质。 （1）光吸收 非晶态半导体的本征吸收变的位置有些移动。,2020/8/1,42,非晶态材料的特性,（2）光电导 所谓的光电导是指在光照射下产生了非平衡的载流子，从而引起材料的电导率发生变化的一种光学现象。由于非晶态半导体是高

19、阻材料，而且存在着大量的缺陷定域态，在光照产生非平衡载流子的同时，缺陷态上的电子浓度也要发生变化。而缺陷态可能带正电、中性和负电，导致不同的载流子俘获能力，从而影响到光电导的大小。,2020/8/1,43,非晶态材料的特性,（3）光致发光性质 6. 其他性质 非晶态材料具有室温电阻率高和负的电阻温度系数。例如，大多数的非晶态合金的电阻率比晶态合金高出2-3倍，但其电阻率随着温度的升高而降低。,2020/8/1,44,非晶材料的制备原理和方法,气体,液体,非晶体,晶体,2020/8/1,45,非晶材料的制备原理和方法,非晶态材料的制备原理,要获得非晶态，最根本的条件就是要有足够快的冷却速率，并冷

20、到材料的再结晶温度以下。 非晶态固体的一个基本特征是：构成非晶体的原子或分子在很大程度上排列混乱，体系的自由能比相应的晶态更高，因而在热力学上是亚稳态。,2020/8/1,46,非晶材料的制备原理和方法,制备非晶态材料的技术关键是：（1）必须形 成原子或分子混乱排列的状态；（2）将这种 热力学亚稳态在一定温度范围内保存下来， 并使之不向晶态发生转变。,2020/8/1,47,非晶材料的制备原理和方法,非晶态材料的制备方法： 1. 粉末冶金 制备非晶态材料的早期方法。首先用急冷 法获得非晶粉末，然后用粉末冶金方法将粉 末压制或粘结成型。 粉末冶金技术中的许多问题限制了该法 的应用。,2020/8

21、/1,48,非晶材料的制备原理和方法,2. 气体直接凝聚法 采取的措施有：真空蒸发、溅射、化学气相沉积等。 （1）溅射 与通常制备晶态材料的溅射方法相同，但对底板冷却要求更高。 先将样品制成多晶，压制成型，预烧，作为 溅射用靶，抽真空后在氩气气氛进行溅射,2020/8/1,49,非晶材料的制备原理和方法,（2）真空蒸发沉积 这种方法是用液氨或液氦冷底板加工制备非晶材料。为了减少杂质的掺入，常在超真空系统进行操作。 （3）电解和化学沉积法 该法工艺简单、成本低廉，适合制备大面积非晶态薄层。,2020/8/1,50,非晶材料的制备原理和方法,（4）辉光放电分解法 该法是目前用于制备非晶半导体锗和硅

22、的最 常见的技术。 其原理是：将锗烷和硅烷放进真空室内，用直流或 交流电场加以分解。分解出的锗或硅原子沉积在热 的衬底上，快速冷凝而形成非晶态膜。 除上述四种方法外，近年来激光加热法和离子注 入法也用以在材料表面形成非晶态物质。,2020/8/1,51,非晶材料的制备原理和方法,3. 液体急冷法 如果将熔融金属以大于105/s的速度急冷，使液 体金属中比较紊乱的原子排列保留到固体，则可以 获得非晶态金属（金属玻璃）。 该法为提高冷却速度，需满足：以良好的导热 体作基板；液体与基板接触良好；液体层必须 相当薄；液体与基板开始接触到凝固的时间需减 量缩短。,2020/8/1,52,非晶材料的制备原

23、理和方法,（1）喷枪法 原理：将少量金属装入一个底部有一 直径约为1mm小孔的石墨坩埚中，用感应加热 或电阻加热，在惰性气氛中熔化；然后用冲 击波使液体由小孔很快喷出，打在铜基板上 形成薄膜。,2020/8/1,53,2020/8/1,54,非晶材料的制备原理和方法,（2）锤砧法 原理：两个导热表面迅速的相对运动而积压 落入它们之间的液珠，这此液珠被压制成薄 膜，并急冷成金属玻璃。 该法制得的薄膜比用喷枪法制得的均匀， 且两面光滑。,2020/8/1,55,锤砧法制备非晶材料工艺图,2020/8/1,56,非晶材料的制备原理和方法,上述两种方法都是不连续的过程。 （3）离心法 原理：将金属材料

24、装入石英管中，并用管 式炉或高频感应炉熔化，然后将石英管降至 旋转的圆筒内，通入高压气体迫使熔体流经 石英管底部的小孔而喷射到高速旋转的圆筒 内壁，同时缓慢提升石英管从而得到螺旋状 条带。,2020/8/1,57,非晶材料的制备原理和方法,（4）压延法 压延法又称双辊法，将金属液流经石英管 底部小孔喷射到一对高速旋转的辊子之间而 形成金属玻璃条带。 由于辊间有一定的压力，条带从两面冷 却，并由良好的热接触，故条带两面光滑， 且厚度均匀。 但此法工艺要求非常严格。,2020/8/1,58,双辊法制备工艺示意图,2020/8/1,59,非晶材料的制备原理和方法,（5）单辊法 原理：将熔体喷射到高速

25、旋转的辊面上而形成连 续的条带。喷嘴与辊面距离应尽量小。条带的宽度 由喷嘴的形状来控制。 （6）熔体沾出法 原理：当金属圆盘紧贴熔体表面高速旋转时，熔体 被圆盘沾出一薄层，随着急冷成条带。该法冷却速 度不及上述方法。,2020/8/1,60,单辊法制备非晶条带,2020/8/1,61,非晶材料的制备原理和方法,（7）熔滴法 原理：合金棒下端由电子束加热熔化，液 滴接触到转动的辊面上，随即被拉长，并凝 固成丝或条带。 该法的优点：不需要坩埚，避免污染；不存 在喷嘴的孔型问题，适合于制备高熔点的金 属。,2020/8/1,62,熔滴法纺丝法制备非晶材料,2020/8/1,63,非晶态材料的应用,金

26、属玻璃 美研制出金属玻璃 “终结者”的材料变现实,终结者3中的T-3000可以任意变形,2020/8/1,64,非晶态合材料的应用,金属玻璃,2020/8/1,65,非晶态材料的应用,什么是金属玻璃 金属玻璃听上去就像一个似乎“不可思议”的东西。1960年，美国科学家皮-杜威等首先发现金-硅合金等液态贵金属合金在冷却速度非常快的情况下，当金属内部的原子来不及“理顺”位置，仍处于无序紊乱状态时，便马上凝固了，成为非晶态金属。这些非晶态金属具有类似玻璃的某些结构特征，故称为“金属玻璃”。,2020/8/1,66,非晶态材料的应用,敲不烂打不碎 随心所欲捏外形,金属和玻璃的最大差别在于：金属在从液态

27、冷却凝固的过程中有确定的凝固点，原子按一定的规律排列，形成晶体；而玻璃从液态到固态是连续变动的，没有明确的分界线，即没有固定凝固点。 用锤子砸晶体金属，它将弯曲并吸收晶粒周围释放的能量。但是在无定性金属中原子被紧紧地“挤”在一起，在受到敲打时很易恢复到原状。这种金属玻璃的像液体结构意味着它们的熔化点的温度很低，能够像塑料一样容易被弄成想要的形状。,2020/8/1,67,非晶态材料的应用,比钢强度高弹性大 美国加州的技术公司改进了金属玻璃技术。制造出的这种金属玻璃的强度比最好的工业用钢强度高3倍，弹性大10倍，其性能几乎可以和终结者“媲美”。 这种反常的结构使得金属玻璃的前景非常看好。这种金属

28、玻璃优质的性能使得美国国防部考虑采用它；而韩国三星也打算用这种材料制造手机零部件,2020/8/1,68,非晶态材料的应用,形状记忆合金 20世纪60年代初，美国马里兰州海军军械研究所的科学家比勒，用镍钛合金丝做试验。这些合金丝弯弯曲曲，为了使用方便，他把这些合金丝弄直了。但是，当他无意中把合金丝靠近火的时候，奇迹发生了：已经弄直的合金丝居然完全恢复了它们原来弯弯曲曲的形状。,2020/8/1,69,非晶态材料的应用,形状记忆合金之所以具有“记忆智能”，是因为它们都有自己特定的转变温度。以镍钛合金来说，它的转变温度在40左右，在40以上时它很坚硬，强度也很高；在40以下时，它相当软，强度低，可

29、以方便地做成各种形状。这样当我们需要它“记住”某种形状时，可以先把它做成那种形状，进行“热处理”，让它牢牢记住。在转变温度以下它很软，可以随意变形，若要它恢复原形，只要加热到转变温度以上就行了。人们已经发现了几十种形状记忆合金，大多数含镍元素。,2020/8/1,70,非晶态材料的应用,形状记忆合金一面世，就为航空工业立了一功。美 国F14型飞机的液压系统中，平均每架要用800 个形状记忆合金接头。自1970年以来，美国海军飞 机上使用了几十万个这样的管接头，没出现过一次 失效的记录。用形状记忆合金做管接头的办法是： 先在转变温度以上，把镍钛合金管接头按密封要求 尺寸进行加工，使它的内径比所要

30、连接管子的外径 小4；然后，在液氮低温下将管接头直径扩大，使 它的内径比所要连接管子的外径稍大点（大4）， 并把两根要连接的管子从两端对准插入接头；,2020/8/1,71,非晶态材料的应用,最后，当管子处于工作状态，温度回升 到转变温度以上，镍钛合金发挥形状记 忆效应，管接头自动收缩，管径变细， 恢复到第一次加工的尺寸，它就把两根 管子紧紧地连到一起。,2020/8/1,72,典型无机材料的合成,纳米粉体材料的制备,2020/8/1,73,6.1 纳米粉体材料的制备,纳米材料可分为两个层次，纳米微粒和纳米固体，前者指单个纳米尺寸的超微粒子，纳米微粒的集合体称谓超微粉末或纳米粉。纳米固体是由纳

31、米微粒聚集而成，它包括三维的纳米块体、二维纳米薄膜和一维纳米线。,6.1.1 固态法制备纳米粒子,固相法操作比铰简单，安全，但容易引入杂质， 纯度低，容易使金属氧化，颗粒不均匀和形状难以 控制。,2020/8/1,74,6.1 纳米粉体材料的制备,6.1.1 固态法制备纳米粒子,1. 机械合金法（高能球磨法）,该法于1988年首先由日本京都大学报导，并用此法制备出纳米Al-Fe合金。,优点：不需要昂贵设备；工艺简单。,基本操作,（以WC为例）,1. 用纯度优于99的粉状石墨和钨粉，配成原子 比为W50C50的混合粉末；,2020/8/1,75,2. 在氩气保护下置于容积为120mL的钢罐中，选

32、用WC球，球与粉质量比为18：1，,6.1 纳米粉体材料的制备,6.1.1 固态法制备纳米粒子,3. 然后球磨机上高能球磨，经过110h后得到粒径约 为10nm的WC。,适用于某些脆性材枓如TiC、SiC、ZrB2。常在液氮温度下（-196），进行粉碎制备纳米粒子。,2 . 低温粉碎法,缺点：粉碎时易于混入杂质；难以控制粒子的形状； 粒子易团聚。,2020/8/1,76,6.1 纳米粉体材料的制备,6.1.1 固态法制备纳米粒子,将金属或化合物与火药混在一起，放入容器内，经过高压电点火使之爆炸，在瞬间的高温高压下形成微粒。,3. 爆炸法,爆炸法合成金刚石是利用爆炸产生的高温、高压，使游离碳在该热力学条件下以稳定的金刚 石相存在，然后骤冷至室温，使得金刚石以介稳态保存下来。,2020/8/1,77,6.1 纳米粉体材料的制备,6.1.2 溶液法制备纳米粒子,特点：容易控制成核，添加的微量成分和组成均匀，并可得到高纯度的纳米复合氧化物。,1. 沉淀法,该法可分为直接沉淀法、共沉淀法和均匀沉淀。,直接沉淀法是仅用沉淀操作从溶液中制备氢氧化物 或氧化物纳米粒