【正文】 些高活性基團是化學(xué)合成反應(yīng)得以順利進行的有利條件。在工業(yè)上重要的直流電氣放電區(qū)域是電弧弧光放電，電弧作為高溫?zé)嵩?，在電弧噴涂、電弧冶煉以及等離子弧切割、噴涂或焊接等金屬加工以及其它一些領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。 等離子體弧光放電 等離子體弧光放電與電弧等離子體等離子體是部分電離的氣體，是電子、正離子、光子、和中性粒子的混合物，呈電中性，通常稱為物質(zhì)第四態(tài)。等離子弧是一種高溫電磁流體，由于磁收縮效應(yīng)使弧柱直徑的增加受到限制，會出現(xiàn)平的或上升的伏安特性。即弧長一定時，隨電弧的增大，其電壓降低。但等離子弧的熱量很集中，它可以迅速地把工件的加熱部件加熱到高溫。（2）等離子弧的熱功率：電弧的熱功率就是單位時間內(nèi)電能轉(zhuǎn)變成熱能的量。熔化的金屬電極電弧溫度一般平均只有5~6103K?；≈臏囟扰c電弧功率、氣體和電極材料及其它工作條件有關(guān)，因此弧柱溫度有很大的范圍。通常用熱收縮效應(yīng)、磁收縮效應(yīng)以及機械壓縮來解釋這種變化的原因。當(dāng)氣體極其稀薄時，在不高的溫度下就可以有很高的電離度。電離通過弧柱時會發(fā)熱，這個熱能可把氣體加熱到很高溫度，使它熱電離。溫度升高時粒子的熱運動加劇，粒子的平均運動速度提高。元素的電離電位越高，它在電離時所需供給的能量越高。而現(xiàn)在，物理學(xué)上Plasma表示“等離子體”。在惰性氣體或空氣中加入鹵碳化合物（如CCl4）的“蒸汽載體”具有通常固體載體的相同作用，使用更方便，還避免了污染問題。但因光譜亮度很弱和放電的危險性而限制了它的應(yīng)用范圍。氫是熱焓及導(dǎo)熱率高的氣體，也是雙原子氣體。氬氣是惰性氣體，與各種金屬均不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也不溶解于各種金屬，因而高純度的氬既是優(yōu)異的工作氣體又是良好的保護介質(zhì)。④可以防止放電過程中氧化反應(yīng)的發(fā)生，為了完全排除氧化反應(yīng)的發(fā)生，摻入少量還原性氣體效果更好。電弧放電在空氣中進行存在較低的激發(fā)能，強烈的連續(xù)背景、氰帶及其它分子光譜等一系列嚴(yán)重缺陷。輝光放電能保持是由于電子勢能足夠大，這樣氣氛中的正離子流向陰極時也積聚了足夠的能量，以至撞擊陰極后能游離出新的電子維持放電?；“咴诖艌鲋械倪\動更為不可思議：弧斑在沒有磁場條件下在陰極表面作隨機運動；在垂直于陰極表面的磁場下，弧斑隨機運動速度加快；弧斑在平行于陰極表面的磁場下，沿洛侖茲力的反方向運動，而且磁場越強速度越大，氣壓越高速度越小，最后隨著氣壓的增大弧斑運動速度減慢為零，如果繼續(xù)增大氣壓，弧斑將沿安培力方向運動；如果磁場與陰極表面夾有銳角時，除了“退著走”外，弧斑還沿著磁場投影方向運動。放電氣壓是通過離子碰撞加熱作用而影響弧斑運動的。（2）陰極弧斑放電1903年Stark發(fā)現(xiàn)了水銀陰極弧在放電過程中，弧斑在水平磁場作用下的運動方向與帶電粒子所受的安培力方向相反，并定義了陰極弧斑。蒸發(fā)出來的金屬原子被電子碰撞電離，正離子轟擊陰極，造成更多的大面積的電子發(fā)射。給兩電極加電壓后，電路處于短路狀態(tài)，較大的瞬時電流通過電路，由于接觸處電阻較大，能量輸入主要用于加熱升溫。此時，陰極表面明亮而緩慢移動的陰極斑分裂成大量的、小的快速移動的陰極斑，均勻分布在陰極表面。為陽極電壓降，為陰極電壓降，l為電弧長度。陽極只是接受能量，其中一部分用于供給電子發(fā)射，因此陽極的溫度和熱量都要高于陰極。陽極電壓降的變化范圍很大，約在0~30V之間。電子從不同的陰極材料中逸出的難易程度不同，通常用材料的逸出電位表示。例如，碳和鎢屬于熱陰極材料，用它們作陰極時，很高的陰極溫度（3000K）使陰極內(nèi)部的自由電子獲得足夠的能量，從而克服了陰極內(nèi)部正離子的引力，脫出陰極表面，叫做電子的熱發(fā)射。：（1）陰極及陰極區(qū)：陰極是發(fā)射電子的地方，電子從陰極表面不大的區(qū)域發(fā)出，這個區(qū)域稱為陰極斑點。電弧放電需要的維持電壓不高，電流則較大，溫度很高。 電弧現(xiàn)象 基本概念 電弧及電弧空間的電壓分布示意圖電流通過氣體的現(xiàn)象叫做氣體放電?；瘜W(xué)法產(chǎn)量大，純度不高，而且由于納米金屬粉末極高的化學(xué)活性導(dǎo)致其后續(xù)干燥及脫液處理困難真空干燥后粉末顆粒團聚嚴(yán)重，難以滿足工業(yè)化要求。通過實驗，研究電弧等離子體制備納米金屬制備過程中，金屬納米粒子的平均粒徑與制備的條件（等離子體電流強度、冷態(tài)總壓、氫氬比、氣流循環(huán)強度等）的關(guān)系。通過實驗，掌握電弧等離子體法制備納米金屬的方法，研究電弧等離子法制備納米金屬時，在成核生長過程控制因素方面具有的特征和規(guī)律。（4）納米材料在生物醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用：應(yīng)用于細(xì)胞分離、細(xì)胞染色及利用納米微粒制成特殊藥物或新型抗體進行局部定向治療方面；用于癌癥監(jiān)測、治療、蛋白質(zhì)分離、免疫、靶向結(jié)構(gòu)輸送和緩控釋藥物等。 納米材料的應(yīng)用納米材料主要具有量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面與界面效應(yīng)，使其在磁、光、電、熱、傳感特性和表面穩(wěn)定性等方面表現(xiàn)出常規(guī)材料不具備的特殊性能，因此在信息、航空航天、環(huán)境、生物、醫(yī)學(xué)、能源等工業(yè)部門均有廣泛的應(yīng)用前景。我國目前大多數(shù)納米粉末生產(chǎn)單位事實上也均以納米無機物的生產(chǎn)為主，納米金屬粉末制備多數(shù)停留在實驗室少量合成水平上，質(zhì)量也難以保證。其粒徑一般為40~100納米，這種方法多適用于金屬氧化物納米材料的制??；對于納米金屬粉末，其活性和制備時的化學(xué)環(huán)境影響，其純度和粒徑不易較好地控制，雜質(zhì)不易除去，但是可以調(diào)節(jié)化學(xué)反應(yīng)量而比較容易地獲得較大產(chǎn)率[23]。H2O。該方法制備的Ag粉粒徑范圍為6~40nm，最大分布百分?jǐn)?shù)（35%）是10~15nm，平均粒徑16nm；制備的Cu粉平均粒徑為67nm，但產(chǎn)物中含有Cu2O的雜質(zhì)[21]。銅粉平均粒度為90納米，鎳粉的平均粒度50納米，粒度分布較好[20]。如果用氫氣進行后續(xù)還原處理，%。俄羅斯對該種方法研究深入，粒徑尺寸小于100納米，工藝易于實現(xiàn)半自動化，制備種類也較多[18]。其蒸發(fā)熱源手段有感應(yīng)加熱、電阻加熱、激光加熱、等離子加熱等多種方式。電弧等離子體法作為一種材料制備方法，具有高的熱性能、高的化學(xué)性能、極高的冷卻速度和反應(yīng)氣氛可控等特點[16]，在制備各種納米粉末、納米管、納米薄膜等方面有重要的應(yīng)用。目前縱觀納米材料世界研究的形勢，美國、日本、德國、俄羅斯、荷蘭、加拿大等國納米材料研究處于世界前列。表面活性劑分子在溶液中的自組裝及一些特殊結(jié)構(gòu)的共聚物的自組裝是近年來所謂仿生合成的研究熱點之一。根據(jù)所用模板中孔徑的類型，可以合成粒狀、線狀、管狀和層狀的納米材料。（7）超臨界法超臨界法[12]是指以有機溶劑等代替水作溶劑，在水熱反應(yīng)器中，在超臨界條件下制備納米微粉的一種方法。已報道合成的有CaCO氧化物Fe3OTiOSiO2和半導(dǎo)體納米粒子CdSe等?；具^程有：溶液的制備、干燥、收集和熱處理。沉淀法包括共沉淀法、直接沉淀法、均相沉淀法等。該方法工藝流程簡單，條件溫度易控制，適于金屬氧化物和金屬復(fù)合氧化物陶瓷納米材料的制備[10]。（5）反應(yīng)性激光蒸發(fā)法在NNHCHC2HO2等反應(yīng)性氣氛中，將激光照射到金屬塊狀靶上，金屬被加熱蒸發(fā)后與氣體發(fā)生反應(yīng)，從而得到這些金屬的氧化物、氮化物、碳化物等納米粒子。該制備方法具有納米微粒表面光潔、純度高、團聚體少、相對密度高的優(yōu)點；同時也有工藝設(shè)備復(fù)雜、產(chǎn)量低的缺點。Lawrence Livemore國家實驗室的Bwbee等人利用真空濺射技術(shù)制成了層狀交替金屬復(fù)合納米材料。南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的王超等人在參考國內(nèi)外有關(guān)設(shè)備的基礎(chǔ)上，設(shè)計并造出另一種改進型的氫電弧等離子體法連續(xù)制備納米材料的裝置。利用氫電弧等離子體法制備納米材料的方法是由日本人Tanka K等人[6]率先提出來的。下面簡單介紹納米材料的制備方法： 氣相法（1）等離子法利用惰性氣氛或反應(yīng)性氣氛中通過直流放電使氣體電離產(chǎn)生高溫等離子體，從而使原料熔化和蒸發(fā)，蒸汽遇到周圍的氣體就會冷凝或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成納米顆粒，等離子體溫度高，能制備出難熔的金屬或化合物，產(chǎn)物純度高。按照納米微粒的制備原理，納米材料的制備方法總體上可以分為物理方法和化學(xué)方法。隨著科學(xué)與技術(shù)的不斷進步，制備納米材料的方法和技術(shù)也在不斷拓寬，如應(yīng)用激光技術(shù)、等離子技術(shù)等高科技手段制備高質(zhì)量納米材料。人們有意識地合成納米材料是在20世紀(jì)60年代，著名的物理學(xué)家諾貝爾物理獎獲得者Richard Feynman率先提出了人工合成納米粒子的設(shè)想?，F(xiàn)今，納米粒子通過“自下而上”的構(gòu)建模式，有望制備出高性能的電子、磁學(xué)、光學(xué)器件，在宇航技術(shù)、電子、陶瓷、輕工、醫(yī)藥、冶金和化學(xué)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，因而對納米粒子結(jié)構(gòu)、形態(tài)及制備技術(shù)的研究已成為一個熱門課題[3]。例如，粒徑的大小影響磁性納米粒子的磁性，當(dāng)粒徑小于10nm時粒子呈超順磁性，同時其各向異性能（KV）、矯頑力、比飽和磁化強度、剩余磁化強度、居里溫度等均有明顯的尺寸效應(yīng)。 confined plasma arc and reduce cost the other hand,the high pure hydrogen is imported to improve productive efficiency influence rule to powder quality and quantity from some technical parameters such as gas pressure, the ratio between hydrogen and argon,current intensity and gas circulate intensity were discussed by singlefactor experiment. The experiments indicated:with the increase in gas pressure and gas circulate intensity, Nanoparticle size decreases gradually。本文采用等離子體自由弧、強制氣流輸運、風(fēng)冷的方式來滿足納米金屬粉末生成的溫度梯度條件，避免了液氮冷卻和等離子體壓縮弧的復(fù)雜設(shè)備要求，大大降低了制粉成本；引入高純氫氣氛成倍地提高了制粉產(chǎn)率；從單因素工藝實驗全面探討了冷態(tài)總壓、氫氬比、電流強度、氣流循環(huán)強度等工藝參數(shù)對粉體產(chǎn)量和質(zhì)量的影響規(guī)律。近年來，受到廣泛的關(guān)注和研究。關(guān)鍵詞：納米金屬粉末，制備，等離子體，粒度控制The Size Controlling Technology Research on Preparation of Nano Composite Metal ParticleAbstractNew materials are the basic and carriers of the development of science and technology,Nanotechnology will absolutely be dominant in all scientific fields in 21st century,which will bring all unprecedented industrial revolution,The nanomaterial is the basis of the application of nanotechnology, nanomaterials have received steadliy growing intersts as a result of their peaculiar and fascinating properties,applications superior to their bulk counterparts,but also their potential application in the fields of eleclronic,magnetic recording,optoclectronic and so on.The temperature gradient request for obtaining nano particles is met by plasma nonconfined arc,pulsive air current conveyance and aircooling,which avoids plicated equipment requirement for liquid nitrogen amp。納米粒子具有表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)以及宏觀量子隧道效應(yīng)[1]，使得粒子在保持其原有物質(zhì)物理和化學(xué)性質(zhì)的同時，在電學(xué)、磁學(xué)、化學(xué)、光學(xué)、力學(xué)等方面表現(xiàn)出奇特的性能[2]，而且隨著納米粒子的尺寸不同，其性質(zhì)差別很大。通過實驗條件來預(yù)測納米粒子粒徑的模型不僅能增強我們控制粒徑的能力，而且有利于工業(yè)化生產(chǎn)具有理想粒徑的納米粒子。人工制備納米材料的歷史可以追溯到1000多年前，我國古代利用燃燒蠟燭的煙霧制成碳黑作為墨的原料以及用于著色的染料，這可能就是最早的納米顆粒材料。1987 。從理論上講，任何物質(zhì)都可以從塊體材料通過超微化或從原子、分子凝聚而獲得納米材料。納米材料結(jié)構(gòu)的分析、物性的研究、應(yīng)用和開發(fā)都須按一定的要求制備出可靠的納米材料，所以在材料研究中占有重要的地位。它的特點是熱效率高，電弧穩(wěn)定性好，成本低，便于操作，適合于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。我國東北大學(xué)、南京工業(yè)大學(xué)、四川大學(xué)和日本技術(shù)研究所等單位進一步發(fā)展和完善了此技術(shù)。（2）濺射法[8]在惰性氣體或活性氣氛下，在陽極板和陰極蒸發(fā)材料問加上幾百伏的直流電壓，使之產(chǎn)生輝光放電，放電中的離子撞擊到陰極的蒸發(fā)材料靶上，靶材的原子就會由表面蒸發(fā)出來，蒸發(fā)原子被惰性氣體冷卻凝結(jié)或與活性氣體反應(yīng)而形成超細(xì)顆粒，若將蒸發(fā)靶材做成幾種元素的的組合，還可以制備出復(fù)合材料的超細(xì)粉。其中蒸發(fā)源有電阻加熱法、高頻感應(yīng)加熱法、電子束加熱法、激光束加熱法。此法可制取金屬納米粉末以及金屬與非金屬的氧、氮、碳化合物的納米材料。其中水作為液態(tài)或氣態(tài)下傳遞壓力的媒介。沉淀法是指包括一種或多種離子的可溶性鹽溶液，當(dāng)加入沉淀劑（如OH，C2042等）于一定溫度下使溶液發(fā)生水解，形成不溶性的氫氧化物、水合氧化物或鹽類從溶液中析出，將溶劑和溶液中原有的陽離子洗去，經(jīng)熱