納米材料導(dǎo)論第一章納米材料的基本概念與性質(zhì)-資料下載頁
2025-01-20 10:16本頁面
【正文】 的基本特性 。 它使納米微粒和納米固體呈現(xiàn)許多奇異的物理 、化學(xué)性質(zhì) ， 出現(xiàn)一些 “ 反?，F(xiàn)象 ” ． 例如 : ? 金屬為導(dǎo)體 ， 但納米金屬微粒在低溫時(shí)由于量子尺寸效應(yīng)會呈現(xiàn)電絕緣性 。 ? 眾所周知 ， 金屬由于光反射顯現(xiàn)各種美麗的特征顏色 ， 金屬的納米微粒光反射能力顯著下降 ， 通?？傻陀?1％ ， 由于小尺寸和表面效應(yīng)使納米微粒對光吸收表現(xiàn)極強(qiáng)能力； ?納米微粒一般為球形或類球形 (如圖所示 )。圖中 (a， b， c)分別為納米 γAl2O3， TiO2和Ni的形貌像 ， ?可以看出 ， 這幾種納米微粒均呈類球形 ． 最近，有人用高倍超高真空的電子顯微鏡觀察納米球形粒子，結(jié)果在粒子的表面上觀察到 原子臺階 ，微粒內(nèi)部的原子排列比較整齊。 ? 除了球形外，納米微粒還具有各種其他形狀，這些形狀的出現(xiàn) 與制備方法密切相關(guān) ． ? 例如，由氣相蒸發(fā)法合成的鉻微粒，當(dāng)鉻粒子尺寸小于20nm時(shí)，為球形并形成鏈條狀連結(jié)在一起．對于尺寸較大的粒子， αCr粒子的二維形態(tài)為正方形或矩形。 ? 鎂 的 納 米 微 粒 呈 六 角 條 狀 或 六 角 等 軸形 ． Kimoto和 Nishida觀察到銀的納米微粒具有五邊形 10面體形狀 。 原因：由于顆粒小，納米微粒的表面能高、比表面原子數(shù)多，這些表面原子近鄰配位不全，活性大以及體積遠(yuǎn)小于大塊材料，納米粒子熔化時(shí)所需增加的內(nèi)能小得多，這就使得納米微粒熔點(diǎn)急劇下降． 納米微粒的熔點(diǎn)、開始燒結(jié)溫度和晶化溫度均比常規(guī)粉體的低得多 ． Wronski計(jì)算出 Au微粒的粒徑與熔點(diǎn)的關(guān)系，結(jié)果如圖所示．由圖中可看出，當(dāng)粒徑小于 10nm時(shí)，熔點(diǎn)急劇下降． 例如，大塊 Pb的熔點(diǎn)為 600K， 20nm球形 Pb微粒熔點(diǎn)降低 288K； 納米 Ag微粒在低于 373K開始熔化，常規(guī) Ag的熔點(diǎn)為 1173K左右． ? 所謂 燒結(jié)溫度 是指把粉末先用高壓壓制成形 ， 然后在低于熔點(diǎn)的溫度下使這些粉末互相結(jié)合成塊 ，密度接近常規(guī)材料的最低加熱溫度 。 ? 納米微粒尺寸小 ， 表面能高 ， 壓制成塊材后的界面具有高能量 ， 在燒結(jié)中高的界面能成為原子運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力 ， 有利于界面中的孔洞收縮 ， 因此 ， 在較低的溫度下燒結(jié)就能達(dá)到致密化的目的 ， 即燒結(jié)溫度降低 ． 例如： 常規(guī) Al2O3燒結(jié)溫度在 20732173K， 在一定條件下，納米的 Al2O3可在 1423K至 1773K燒結(jié)，致密度可達(dá) ％． 常規(guī) Si3N4燒結(jié)溫度高于 2273K， 納米氮化硅燒結(jié)溫度降低 673K至 773K。 納米 TiO2 在 773K加熱呈現(xiàn)出明顯的致密化 ，而晶粒僅有微小的增加 ，致使納米微粒 TiO2在比大晶粒樣品低 873K的溫度下燒結(jié)就能達(dá)到類似的硬度 ．
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