【正文】 00℃ 進(jìn)行焙燒就能獲得鎳 、 鋅鐵體 。 J 水熱法 水熱 (hydrothermal)過程是指在高溫 、 高壓下在水 、 水溶液或蒸氣等流體中所進(jìn)行有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的總稱 。 在常溫常壓下一些從熱力學(xué)分析看可以進(jìn)行的反應(yīng) ， 往往因反應(yīng)速度極慢 ， 以至于在實(shí)際上沒有價(jià)值 。 水熱反應(yīng)有以下幾種類型： 水熱氧化： mM + nH2O → MmOn + H2 水熱沉淀： KF + MnCl2 → KMnF2 水熱合成： FeTiO3 + KOH → K2O?nTiO2 水熱還原： MexOy + yH2 → xMe + yH2O (Me可為 Cu、 Ag等 ) 水熱分解： ZrSiO4 + NaOH → ZrO2 + Na2SiO3 水熱結(jié)晶： Al(OH)3 → Al2O3?H2O 水熱合成法是指在高溫 、 高壓下一些氫氧化物在水中的溶解度大于對(duì)應(yīng)的氧化物在水中的溶解度 ， 于是氫氧化物溶入水中同時(shí)析出氧化物 。水熱合成法的優(yōu)點(diǎn)在于可直接生成氧化物 ， 避免了一般液相合成方法需要經(jīng)過煅燒轉(zhuǎn)化成氧化物這一步驟 ， 從而極大地降低乃至避免了硬團(tuán)聚的形成 。 (2) 水熱的低溫 (與傳統(tǒng)固相反應(yīng)比較 )、 等壓 、 均相等條件 ， 有利于生長(zhǎng)具有平衡缺陷濃度低 、 規(guī)則取向 、 晶形完美的晶體材料 ， 如石英單晶 、紅寶石 (Cr:Al2O3)、 AlPO Y3Fe5O12等； (3) 在水熱條件下 ， 易于生成特殊中間態(tài)以及特殊物相； (4) 在水熱較溫和的條件下 , 能使低熔點(diǎn) 、 高蒸汽壓且不能在融體中生成的物質(zhì) 、 高溫分解相晶化或生成； (5) 水熱條件下的環(huán)境氣氛易于調(diào)節(jié) ， 有利于低價(jià) 、 中間價(jià)態(tài)與特殊價(jià)態(tài)化合物的生成 ， 并能有效 、 均勻地進(jìn)行摻雜； (6) 水熱合成法具有能耗相對(duì)較低 ， 原料便宜 、 實(shí)驗(yàn)條件易于調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn) ，除了可制得尺寸較大的單晶 ， 還可制備薄膜 (如鐵電薄膜 BaTiO3)、 纖維(如新型纖維 K2Ti2O5)， 也可制備超微粒子和納米材料等固體材料； (7) 合成產(chǎn)物純度高 ， 粉末分散性好 、 無 (少 )團(tuán)聚 ， 同時(shí)產(chǎn)物的粒度 、 形狀與大小可控也易于控制 。 K 溶膠－凝膠法 溶膠凝膠技術(shù)是指金屬有機(jī)或無機(jī)化合物經(jīng)過溶液 、 溶膠 、 凝膠而固化 ， 再經(jīng)熱處理而成氧化物或其他化合物固體的方法 。 有兩種方法：一是先將部分或全部組分用適當(dāng)沉淀劑先沉淀出來 ， 經(jīng)解凝 ， 使原來團(tuán)聚的沉淀顆粒分散成原始顆粒 。 (2) 溶膠－凝膠轉(zhuǎn)化 。 實(shí)現(xiàn)膠凝作用的途徑有兩個(gè)：一是化學(xué)法 ， 通過控制溶膠中的電解質(zhì)濃度；二是物理法 ， 迫使膠粒間相互靠近 ， 克服斥力 ， 實(shí)現(xiàn)膠凝化 。 一定條件下 (如加熱 )使溶劑蒸發(fā) ， 得到粉料 。 通常溶膠－凝膠過程根據(jù)原料的種類可分為有機(jī)途徑和無機(jī)途徑兩類 。 通過向溶液中加入堿液 (如氨水 )使得這一水解反應(yīng)不斷地向正方向進(jìn)行 ， 并逐漸形成 M(OH)n沉淀 ， 然后將沉淀物充分水洗 、 過濾并分散于強(qiáng)酸溶液中便得到穩(wěn)定的溶膠 ， 經(jīng)某種方式處理 (如加熱脫水 )溶膠變成凝膠 、干燥和焙燒后形成金屬氧化物粉體 。 粉料 (特別是多組分粉料 )制備過程中無需機(jī)械混合 , 不易引進(jìn)雜質(zhì)； (2) 化學(xué)均勻性好 。 膠粒尺寸小于 ?m。 不溶性顆粒均勻地分散在含不產(chǎn)生沉淀的組分的溶液 ， 經(jīng)膠凝化 ， 不溶性組分可自然地固定在凝膠體系中 ， 不溶性組分顆粒越細(xì) ， 體系化學(xué)均勻性越好； 溶膠－凝膠法不僅可用于制備微粉 ， 而且可用于制備薄膜 、 纖維 、 體材和復(fù)合材料 。 可溶性微量摻雜組分分布均勻 ， 不會(huì)分離 、 偏析 ， 比醇鹽水解法優(yōu)越； (6) 合成溫度低 ， 成分容易控制 ； (7) 粉末活性高 ； (8) 工藝 、 設(shè)備簡(jiǎn)單 ， 但原材料價(jià)格昂貴 ； (9) 烘干后的球形凝膠顆粒自身燒結(jié)溫度低 ， 但凝膠顆粒之間燒結(jié)性差 ， 即體材料燒結(jié)性不好； (10) 干燥時(shí)收縮大 。 溶膠凝膠法的分類 不同溶膠凝膠過 程中凝膠的形成 一維納米材料制備方法 隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展 ， 人們需要對(duì)一些介觀尺度的物理現(xiàn)象 ， 如納米尺度的結(jié)構(gòu) 、 光吸收 、 發(fā)光以及與低維相關(guān)的量子尺寸效應(yīng)等進(jìn)行深入的研究 。 自從 1991年日本 NEC公司飯島澄男 (Iijima)等發(fā)現(xiàn)納米碳管以來 ， 立刻引起了許多科技領(lǐng)域的科學(xué)家們的極大關(guān)注 。 一維納米材料制備方法 Schematic illustrations of six different strategies that have been demonstrated for achieving 1D growth: A) dictation by the anisotropic crystallographic structure of a solid。 C) direction through the use of a template。 E) selfassembly of 0D nanostructures。 還可分為顆粒膜 、 膜厚為納米級(jí)的多層膜；納米晶態(tài)薄膜和納米非晶態(tài)薄膜 。 通常的 LB膜成膜過程可分為三個(gè)基本階段： 1) 液面上單分子膜的形成 。 在某一表面壓下 ,各個(gè)分子的親水基團(tuán)與水面接觸 。 如果再提升基片 ， 則第二層單分子層又轉(zhuǎn)移到基片上 。 其基本過程包括： 氣相物質(zhì)的產(chǎn)生 氣相物質(zhì)的輸運(yùn) 氣相物質(zhì)的沉積 蒸發(fā) 、 濺射 高真空 凝 聚 F， 化學(xué)氣相沉積技術(shù) 化學(xué)氣相沉積 (Chemical Vapour Deposition, CVD)法主要是利用含有薄膜元素的一種或幾種氣相化合物或單質(zhì)在襯底表面上進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成薄膜的方法 。 CVD內(nèi)的輸運(yùn)性質(zhì) (包括熱 、 質(zhì)量及動(dòng)量輸運(yùn) )、氣流的性質(zhì) (包括運(yùn)動(dòng)速度 、 壓力分布 、 氣體加熱 、 激活方式等 )、基板種類 、 表面狀態(tài) 、 溫度分布狀態(tài)等都影響薄膜的組成 、 結(jié)構(gòu) 、形態(tài)與性能 。 該方法目前被廣泛的應(yīng)用于納米薄膜材料的制備 ， 主要用于制備半導(dǎo)體 、 氧化物 、 氮化物 、 碳化物納米薄膜 。 G， 溶膠－凝膠法 溶膠－凝膠法 (solgel)是 20世紀(jì) 60年代發(fā)展起來的一種制備玻璃 、 陶瓷等無機(jī)材料的新方法 。 目 前 已 采 用 solgel 法得到的納米鑲嵌復(fù)合薄膜主要有 Co(Fe, Ni, Mn)/SiO2, CdS(ZnS, PbS)/SiO2。 納米固體材料制備方法 三維納米材料是指由尺寸為 1～ 100nm的粒子為主體形成的塊體 (nanostructured bulk)材料 ， 又稱納米固體 。 以納米顆粒為單元沿著一維方向排列形成納米絲 ， 在二維空間排列形成納米薄膜 ， 在三維空間可以堆積成納米塊體 ， 經(jīng)人工的控制和加工 ， 納米微粒在一維 、 二維和三維空間有序排列 ， 可以形成不同維數(shù)的陣列體系 。 按照小顆粒鍵的形式又可以把納米材料劃分為納米金屬材料 、 納米離子晶體材料 (如 CaF2等 )、 納米半導(dǎo)體材料 (nano semiconductors)、 以及納米陶瓷材料(nano ceramic materials)。 每個(gè)納米微粒本身由兩相構(gòu)成 (一種相彌散于另一種相中 )則相應(yīng)的納米材料稱為納米復(fù)相材料 (nanomultiphase materials)。 從納米金屬材料形成過程 ， 可以總結(jié)出用 “ 一步法 ”制備納米金屬固體的步驟是： ① 制備納米顆粒； ② 顆粒收集； ③ 壓制成塊體 。 納米金屬與合金材料制備方法 * 惰性氣體凝聚、 原位加壓裝置示意圖 右圖是用惰性氣體蒸發(fā) (凝聚 )、 原位加壓法制備納米金屬和合金的裝置 。 其中第一和第二部分與用惰性氣體蒸發(fā)法制備納米金屬粒子的方法基本一樣 。 （ 2） 高能球磨法結(jié)合加壓成塊法 高能球磨是一種用來制備具有可控微結(jié)構(gòu)的金屬基或陶瓷基復(fù)合粉末的技術(shù) 。 納米粉再采用熱擠壓 、 熱等靜壓等技術(shù)加壓制得塊狀納米材料 。 該法合金基體成分不受限制 、 成本低 、 產(chǎn)量大 、 工藝簡(jiǎn)單 ，特別是在難熔金屬的合金化 、 非平衡相的生成及開發(fā)特殊使用合金等方面顯示出較強(qiáng)的活力 。 非晶態(tài)固體可通過熔體急冷 、 高速直流濺射 、 等離子流霧化 、 固態(tài)反應(yīng)法等技術(shù)制備 ， 最常用的是單輥或雙輥旋淬法 。 晶化通常采用等溫退火方法 ， 近年來還發(fā)展了分級(jí)退火 、脈沖退火 、 激波誘導(dǎo)等方法 。 此法在納米軟磁材料的制備方面應(yīng)用最為廣泛 。 該法的特點(diǎn)是：工藝簡(jiǎn)便 ， 界面清潔 ， 能直接制備大塊致密的納米晶 。 （ 5） 大塑性變形方法 (6) 塑性變形加循環(huán)相變方法 (7) 脈沖電流直接晶化法 (8) 深過冷直接晶化法 (9) 噴霧沉積法 (10) 離子注入法 4 納米陶瓷材料制備方法 * 納米陶瓷的優(yōu)越性有以下幾個(gè)方面： (1) 超塑性 ， 例如納米晶 TiO2金紅石在低溫下具有超塑性； (2) 在保持原來常規(guī)陶瓷的斷裂韌性的同時(shí) ， 強(qiáng)度大大提高； (3) 燒結(jié)溫度可降低幾百度 ， 燒結(jié)速度大大提高 ， 例如 10nm的陶瓷微粒比 10?m的燒結(jié)速度提高 12個(gè)數(shù)量級(jí) ， 這是因?yàn)榧{米陶瓷低溫下燒結(jié)的過程主要受晶界擴(kuò)散控制 ， 這就導(dǎo)致燒結(jié)速度由晶粒尺寸來決定 ， 即燒結(jié)速度正比于 1/d4。 1)、 無壓力燒結(jié) 無壓力燒結(jié) (靜態(tài)燒結(jié) )工藝過程是將無團(tuán)聚的納米粉 ，在室溫下經(jīng)模壓成塊狀試樣 ，