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蒸发—冷凝法制备纳米材料
2015-05-19 09:36:15来源:元素商城

化学词典为您介绍蒸发—冷凝法制备纳米材料。蒸发—冷凝法又称为物理气相沉积法(PVD),是用真空蒸发、激光、电弧高频感应、电子束照射等方法使原料气化或形成等离子体,然后在介质中骤冷使之凝结。该方法的特点:纯度高、结晶组织好、粒度可控,但技术设备要求高。

蒸发—冷凝法制备纳米材料

根据加热源的不同,该方法又分为:

(1)真空蒸发—冷凝法其原理是对蒸发物质进行真空加热蒸发,然后在高纯度惰性气氛(Ar, He)中冷凝形成超细微粒。该方法仅适用于制备低熔点、成分单一的物质,是目前制备纳米金属粉末的主要方法。如1984年Gleiter 首次用惰性气体冷凝和原位加压成形,研制成功了Fe、Pd、Cu 等纳米金属材料。但该方法在合成金属氧化物、氮化物等高熔点物质的纳米粉末时还存在局限性。

(2)气体雾化法是利用高压气体雾化器将-20~40℃的氦气和氢气以超音速射入熔融材料的液流内,熔体被破碎成极细颗粒的射流,然后急剧骤冷而得到超微粒。

(3)激光加热蒸发法是以激光为快速加热源,使气相反应物分子内部很快地吸收和传递能量,在瞬间完成气相反应的成核、长大和终止。但由于激光器的出粉效率低,电能消耗较大,投资大,故该方法难以实现规模化生产。

蒸发—冷凝法制备纳米材料

(4)高频感应加热法是以高频线圈为热源,使坩埚内的物质在低压(1-10kPa)的He、N,等惰性气体中蒸发,蒸发后的金属原子与惰性气体分子相碰撞冷却凝聚成微粒。

(5)等离子体法是用等离子体将金属、化合物原料熔融、蒸发和冷凝,从而获得纳米微粒。该方法制得的纳米粉末纯度高、粒度均匀,且适于高熔点金属、金属氧化物、碳化物、氮化物等。但离子枪寿命短、功率低、热效率低。

(6)电子束照射法利用高能电子束照射母材,母材表面的材料被高能电子“切断”,蒸发的金属原子通过瞬间冷凝、成核、长大,最后形成纳米金属(如Al)粉末。但目前该方法仅限于获得纳米金属粉末。

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