【正文】 烯刮刀從冷阱上刮下經(jīng)漏斗直接落入低壓壓實(shí)裝置 ， 粉體在此裝置中經(jīng)輕度壓實(shí)后由機(jī)械手將其送至高壓原位加壓裝置壓制成塊狀試樣 ， 壓力為1～ 5GPa， 溫度為 300～ 800K。這個裝置主要由 3個部分組成：第一個部分為納米粉體獲得；第二個部分為納米粉體的收集；第三個部分為粉體的壓制成型 。 為了防止氧化 ， 上述步驟一般都是在真空 (小于 10～ 6Pa)中進(jìn)行 ， 這就給制備納米金屬和合金固體帶來很大困難 。 納米固體材料分類 （ 1） 惰性氣體蒸發(fā) 、 原位加壓制備法 納米結(jié)構(gòu)材料中的納米金屬與合金材料是一種二次凝聚晶體或非晶體 ， 第一次凝聚是由金屬原子形成納米顆粒 ， 在保持新鮮表面的條件下 ， 將納米顆粒壓在一起形成塊狀凝聚固體 。 納米材料是由單相微粒構(gòu)成的固體稱為納米相材料 (nanophase materials)。 納米固體 納米固體按照小顆粒結(jié)構(gòu)狀態(tài)可分為納米 晶體材料(nanocrystalline, nanometersized crystalline, 又稱納米微晶材料 )、 納米 非晶材料 (nano amorphous materials)和納米 準(zhǔn)晶材料 。納米固體中的納米微粒有三種形式： 長程有序的晶態(tài) ，短程有序的非晶態(tài)和只有取向有序的準(zhǔn)晶態(tài) 。 由于溶膠的先驅(qū)體可以提純且溶膠－凝膠 過程在常溫下可液相成膜 ， 設(shè)備簡單 ， 操 作方便 ， 因此溶膠－凝膠法是常見的納米 薄膜的制備方法之一 。 其基本步驟是先用金屬無機(jī)鹽或有機(jī)金屬化合物在低溫下液相合成為溶膠 ， 然后采用提拉法 (dipcoating)或旋涂 (spincoating)， 使溶液吸附在襯底上 ， 經(jīng)膠化過 程 (gelating)成為凝膠 ， 凝膠經(jīng)一定溫度處 理后即可得到納米晶薄膜 。 CVD法可分為：常壓 CVD；低壓 CVD；熱 CVD； 等離子 CVD；間隙 CVD；激光 CVD；超聲 CVD等等。 利用該方法可以制備氧化物 、 氟化物 、 碳化物等納米復(fù)合薄膜 。 其薄膜形成的基本過程包括氣體擴(kuò)散 、反應(yīng)氣體在襯底表面的吸附 、 表面反應(yīng) 、 成核和生長以及氣體解吸 、擴(kuò)散揮發(fā)等步驟 。 D， 自組裝技術(shù) E， 物理氣相沉積技術(shù) 物理氣相沉積 (Physical Vapour Deposion, PVD)方法作為一類常規(guī)的薄膜制備手段被廣泛的應(yīng)用于納米薄膜的制備 ， 包括蒸鍍 、 電子束蒸鍍 、 濺射等 。 疏水基團(tuán)與空氣一側(cè)接觸 ， 即所有分子在亞相表面都基本上成對地取向排列并密集充填而形成單分子層； 3) 通過機(jī)械裝置以一定的速度降下基片 ,亞相表面的單分子層便轉(zhuǎn)移到基片上 。 首先將成膜材料溶解在諸如苯 、 氯仿等不溶于水的有機(jī)溶劑之中 ， 然后滴加在水面上鋪展開來 ， 材料分子被吸附在空氣 水的界面上； 2) 待溶劑蒸發(fā)后 ， 通過一可移動的擋板 ， 減少每一分子所占有的面積 (即水面的面積 /滴入的分子數(shù) )。 ? LB技術(shù) ? 自組裝技術(shù) ? 物理氣相沉積 ? MBE技術(shù) ? 化學(xué)氣相沉積 ?? ?? 納米膜 A薄膜制備的物理方法 B， 薄膜制備的化學(xué)方法 用于制備 LB膜的裝置示意圖 C， Langmuir－ Blodgett技術(shù) 典型的 LB膜成膜材料必須是具有 “ 雙親性 ” ， 即親水基和疏水基的化合物 。 F) sizereduction of a 1D microstructure. 納米帶 納米薄膜制備方法 納米薄膜可分為：單分子膜；由納米粒子組成 （ 或堆砌而成 ） 的薄膜；納米粒子間有較多空隙或無序原子或另一種材料的薄膜等 。 D) kiic control provided by a capping reagent。 B) confinement by a liquid droplet as in the vaporliquidsolid process。 因?yàn)闇?zhǔn)一維納米材料在介觀領(lǐng)域和納米器件研制方面有著重要的應(yīng)用前景 ， 它可用作掃描隧道顯微鏡 (STM)的針尖 、 納米器件和超大集成電路 (Ultra Large Scale Integrated Circuits, ULSIC)中的連線 、 光導(dǎo)纖維 、 微電子學(xué)方面的微型鉆頭以及復(fù)合材料的增強(qiáng)劑等 。 另外 ， 器件微小化對新型功能材料提出了更高的要求 ， 但準(zhǔn)一維納米材料的制備與研究仍面臨著巨大的挑戰(zhàn) 。 目前采用溶膠－凝膠法制備材料的具體技術(shù)或工藝過程相當(dāng)多 ， 但按其產(chǎn)生溶膠 凝膠過程機(jī)制不外乎三種類型：傳統(tǒng)膠體型 、 無機(jī)聚合物型和絡(luò)合物型 ， 如圖 。 其優(yōu)缺點(diǎn)如下： (5) 摻雜分布均勻 。 (4) 該法可容納不溶性組分或不沉淀組分 。 由于溶膠凝膠過程中 ， 溶膠由溶液制得 ，化合物在分子級水平混合 ， 故膠粒內(nèi)及膠粒間化學(xué)成分完全一致； (3) 顆粒細(xì) 。 (1) 高純度 。 在有機(jī)途徑中 ， 通常是以金屬有機(jī)醇鹽為原料 ， 通過水解與縮聚反應(yīng)而制得溶膠 ， 并進(jìn)一步縮聚而得到凝膠； Mn+ + nH2O → M(OH)n + nH+ 在無機(jī)途徑中 ， 溶膠可以通過無機(jī)鹽的水解來制得 ， 價格便宜 ，比有機(jī)途徑更有前途 。 干燥過程中凝膠結(jié)構(gòu)變化很大 。 (3) 凝膠干燥 。 溶膠中含大量的水 ， 凝膠化過程中 ， 使體系失去流動性 ， 形成一種開放的骨架結(jié)構(gòu) 。 因這種原始顆粒的大小一般在溶膠體系中膠核的大小范圍 ， 因而可制得溶膠；另一種方法是由同樣的鹽溶液出發(fā) ， 通過對沉淀過程的仔細(xì)控制 ， 使首先形成的顆粒不致團(tuán)聚為大顆粒而沉淀 ， 從而直接得到膠體溶膠 。 溶膠－凝膠法包括以下幾個過程： (1) 溶膠的制備 。 (8) 水熱合成在晶體生長方面有非常廣泛的應(yīng)用和重要發(fā)展 , 除不斷發(fā)展的直接法 、 籽晶法 、 導(dǎo)向劑法 、 模板劑法 、 絡(luò)合劑法等外 ， 在提高反應(yīng)溫度和壓力 ， 以及控制水熱合成化學(xué)氣氛的方法也在不斷發(fā)展； (9) 水熱合成還逐漸滲透到特殊無機(jī)配合物和原子簇化合物等無機(jī)合成的領(lǐng)域； (10) 在水熱合成化學(xué)研究中新合成路線與方法的研究占有重要地位； (11) 此外 ， 水熱反應(yīng)在有機(jī)合成 、 環(huán)境污染處理等方面也有重要發(fā)展 。 水熱反應(yīng)的特點(diǎn)： (1) 在水熱條件下能改變反應(yīng)物反應(yīng)性能 ， 提高反應(yīng)活性 ， 因而能夠?qū)⒛承└邷毓滔喾磻?yīng)改換在低溫下進(jìn)行 , 有利于開拓出一系列新的合成方法 。 如果氧化物在高溫高壓下溶解度大于相對應(yīng)的氫氧化物 ， 則無法通過水熱法來合成 。 但在水熱條件下卻可能使反應(yīng)得以實(shí)現(xiàn) 。 水熱條件能加速離子反應(yīng)和促進(jìn)水解反應(yīng) 。 這種經(jīng)焙燒所得到的粉末是 200nm左右的一次顆粒的凝集物 ， 經(jīng)渦輪攪拌機(jī)處理 ， 很容易成為亞微米級的微粉 。 以鎳 、 鋅 、鐵的硫酸鹽一起作為初始原料制成混合溶液 ， 進(jìn)行噴霧就可制得粒徑為 10～20?m， 由混合硫酸鹽組成的球狀顆粒 。噴霧 、 干燥后的鹽用旋風(fēng)收塵器收集 。 G 噴霧干燥法 * 噴霧干燥裝置的模型圖 噴霧熱分解法是將已制成溶液或泥漿的原料靠噴嘴噴成霧狀物來進(jìn)行微?；囊环N方法 。 具體的尺寸范圍取決于制備工藝和噴霧的方法 。 它的基本過程是溶液的制備 、 噴霧 、 干燥 、 收集和熱處理 。 沉淀法主要分為： 直接沉淀法 、 共沉淀法 、 均勻沉淀法 、水解沉淀法 、 化合物沉淀法等 。 沉淀物的粒徑取決于核形成與核成長的相對速度 。 由晶核生長和在重力的作用下發(fā)生沉降 ， 形成沉淀物 。 E 沉淀法 * 沉淀法通常是在溶液狀態(tài)下將不同化學(xué)成分的物質(zhì)混合 ， 在混合溶液中加入適當(dāng)?shù)某恋韯┲苽浼{米粒子的前驅(qū)體沉淀物 ， 再將此沉淀物進(jìn)行干燥或煅燒 ， 從而制得相應(yīng)得納米粒子 。 一般的反應(yīng)形式為： A(氣 )＋ B(氣 ) → C(固 )＋ D(氣 )↑ 激光誘導(dǎo)氣相反應(yīng) D 液相反應(yīng)法 液相法制備納米粒子的共同特點(diǎn)是該法均以均相的溶液為出發(fā)點(diǎn) ， 通過各種途徑使 溶質(zhì)與溶劑分離 ， 溶質(zhì)形成一定形狀和大小的顆粒 ， 得到所需粉末的前驅(qū)體 ， 熱解后得到納米微粒 。 一般的反應(yīng)形式為： A(氣 ) → B(固 )＋ C(氣 )↑ 氣相分解法的原料通常是容易揮發(fā) 、蒸汽壓高 、 反應(yīng)性好的有機(jī)硅 、 金屬氯化物或其它化合物 ， 如圖所示 。 B 氣相分解法 又稱單一化合物熱分解法 。 氣相化學(xué)反應(yīng)法適合于制備各類金屬 、 金屬化合物以及非金屬化合物納米粒子 ， 如各種金屬 、 氮化合物 、 碳化物 、 硼化物等 。 A 氣相反應(yīng)法 氣相化學(xué)反應(yīng)法制備納米粒子是利用揮發(fā)性的金屬化合物的蒸氣 ， 通過化學(xué)反應(yīng)生成所需要的化合物 ， 在保護(hù)氣體環(huán)境下快速冷凝 ， 從而制備各類物質(zhì)的納米粒子 。 氣相反應(yīng)法可分為： 氣相分解法 、 氣相合成法及氣－固反應(yīng)法等 。 （ 2）納米粒子合成的化學(xué)方法 化學(xué)法主要是 “ 自下而上 ” 的方法 ， 即是通過適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)反應(yīng) （ 化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)之間的原子必然進(jìn)行組排 ， 這種過程決定物質(zhì)的存在狀態(tài) ） ，包括液相 、 氣相和固相反應(yīng) ， 從分子 、 原子出發(fā)制備納米顆粒物質(zhì) 。 爆炸燒結(jié)法 ， 是利用炸藥爆炸產(chǎn)生的巨大能量 ， 以極強(qiáng)的載荷作用于金屬套 ， 使得套內(nèi)的粉末得到壓實(shí)燒結(jié) ，通過爆炸法可以得到 1?m 以下的納米粒子 。 冷凍干燥法用途比較廣泛 ， 特別是以大規(guī)模成套設(shè)備來生產(chǎn)微細(xì)粉末時 ， 其相應(yīng)成本較低 ， 具有實(shí)用性 。 如果從水溶液出發(fā)制備納米粒子 ， 凍結(jié)后將冰升華除去 ， 直接可獲得納米粒子 。 采用 磁控濺射與液氮冷凝方法 可在表面沉積有方案膜的電鏡載網(wǎng)上支撐制備納米銅顆粒 。 濺射法制備