常见纳米材料的制备技术
纳米材料的制备技术与应用
纳米材料的制备技术与应用一、纳米材料的概念与特性纳米材料是指晶体粒度在1-100纳米之间的材料，通常包括单晶、多晶或者非晶状态的纳米粒子、纳米线、纳米膜和纳米管等。
纳米材料具有比同种普通材料更多的独特属性，如表面积大、量子效应、高比表面活性、独特的物理和化学性能等等。
二、纳米材料的制备技术1.机械制备法机械制备法是最早的纳米制备方法之一，它包括高能球磨、高能压碾、机械合成等。
其中，高能球磨是一种经典的纳米制备方法，通过高能球磨机对原料进行多次撞击和摩擦，最终可以制备出尺寸在纳米级别的颗粒。
2.物理制备法物理制备法包括溅射法、热蒸发法、磁控溅射法等，这些方法通过对材料进行蒸发、溅射等处理，将其转换为纳米材料。
其中，溅射法是比较常用的方法，其原理是将固体材料放置于真空环境中，然后用离子束轰击它们，最终制备出纳米陶瓷、纳米金属等。
3.化学合成法化学合成法是目前最为常见、最为有效的纳米制备方法，它包括溶胶-凝胶法、微乳液法、水热法等。
其中，微乳液法是一种使非极性液体中形成水性液滴的方法，通过控制反应条件，从而控制纳米粒子的尺寸和形态。
4.生物制备法生物制备法是一种环境友好型的制备方法，它是利用微生物、植物或者动物等生物体形成纳米材料。
例如，金属离子可以被一些微生物还原成金属纳米颗粒，从而得到高质量的纳米金属。
三、纳米材料的应用1.生物医学应用纳米材料在生物医学领域具有广泛的应用前景，例如，通过纳米技术可以制备出纳米药物，从而提高药物的生物利用度、降低副作用等。
此外，纳米材料还可以用于肿瘤诊断和治疗，如通过纳米探针可以提高肿瘤检测的灵敏度和准确性。
2.环境保护应用纳米材料在环境保护领域也有广泛的应用前景，例如，纳米材料可以用于污染物的检测和去除，如一些纳米材料可以去除地下水中的有害物质。
此外，纳米材料还可以用于废水处理、空气净化等方面，从而提高环境保护的效果和效率。
3.新能源应用纳米材料在新能源领域也具有广泛的应用前景，例如，一些纳米材料可以用于太阳能电池、燃料电池等方面，从而提高新能源的利用效率和经济性。
纳米材料制备方法
纳米材料制备方法随着纳米技术的发展，纳米材料已经成为了现代科技领域中的热门研究方向之一。
纳米材料具有独特的物理化学性质，广泛应用于生物、医学、电子、能源等领域。
纳米材料的制备方法是纳米技术的基础，也是纳米材料研究的重要环节。
本文将介绍常见的纳米材料制备方法，包括物理法、化学法、生物法和机械法。
一、物理法物理法是指通过物理手段制备纳米材料，包括凝聚态物理法和非凝聚态物理法两种。
1.凝聚态物理法凝聚态物理法是指利用物理原理制备纳米材料，包括溅射法、热蒸发法、溶液法、光化学法等。
（1）溅射法溅射法是一种通过高能量粒子轰击靶材，使其表面原子或分子脱离并沉积在基板上形成薄膜或纳米颗粒的方法。
溅射法可以制备金属、半导体、氧化物、磁性材料等纳米材料。
（2）热蒸发法热蒸发法是指通过加热材料使其蒸发，并在凝固时形成薄膜或纳米颗粒的方法。
热蒸发法可以制备金属、半导体、氧化物等纳米材料。
（3）溶液法溶液法是指将溶解有机物或无机物的溶液滴在基板上，然后通过蒸发溶剂使溶液中的物质沉积在基板上形成薄膜或纳米颗粒的方法。
溶液法可以制备金属、半导体、氧化物、磁性材料等纳米材料。
（4）光化学法光化学法是指利用光化学反应制备纳米材料的方法。
光化学法可以制备金属、半导体、氧化物等纳米材料。
2.非凝聚态物理法非凝聚态物理法是指利用物理原理制备纳米材料，包括激光蚀刻法、等离子体法、超声波法等。
（1）激光蚀刻法激光蚀刻法是指利用激光束对材料进行刻蚀制备纳米结构的方法。
激光蚀刻法可以制备金属、半导体、氧化物等纳米材料。
（2）等离子体法等离子体法是指利用等离子体对材料进行处理制备纳米结构的方法。
等离子体法可以制备金属、半导体、氧化物等纳米材料。
（3）超声波法超声波法是指利用超声波对材料进行处理制备纳米结构的方法。
超声波法可以制备金属、半导体、氧化物等纳米材料。
二、化学法化学法是指利用化学反应制备纳米材料，包括溶胶-凝胶法、水热法、气相沉积法、还原法等。
常见纳米材料的制备技术
常见纳米材料的制备技术常见的纳米材料的制备技术包括下面几种：1. 碳纳米管（Carbon nanotube）制备技术：碳纳米管制备技术主要有化学气相沉积法（Chemical Vapor Deposition, CVD）和电弧放电法（Arc Discharge）等。
在CVD法中，碳源（如乙炔）被加热至高温，通过催化剂（如金属等）的作用，在载气（如氩气）的存在下，生成碳纳米管。
而电弧放电法是将两个电极（通常是石墨电极）放在反应室中，然后通过电弧放电，产生高温和高压的条件，使得石墨电极产生纳米材料。
2. 金属纳米颗粒（Metal Nanoparticles）制备技术：金属纳米颗粒的制备技术主要有化学合成法和物理气相沉积法。
化学合成法中，通常采用还原剂将金属盐溶液中的金属离子还原为金属纳米颗粒。
而物理气相沉积法则是通过金属原料的物理蒸发，然后在特定条件下，使得蒸汽游离金属原子在气氛中沉积成为纳米颗粒。
3. 磁性纳米材料（Magnetic Nanomaterials）制备技术：磁性纳米材料的制备技术主要有化学合成法、溶胶凝胶法和物理气相法等。
化学合成法通常是将金属盐或配合物以及有机分子在一定条件下反应合成，形成磁性纳米颗粒。
溶胶凝胶法是通过将金属溶胶和凝胶剂混合，并在一定温度下处理、干燥和烧结，最终形成磁性纳米材料。
物理气相法则是通过物理蒸发和凝华的方式制备磁性纳米材料。
4. 量子点（Quantum Dots）制备技术：量子点的制备技术主要有化学合成法和气相法等。
化学合成法通常是通过控制金属离子或半导体离子的浓度和引入表面修饰剂等方法，控制反应过程中的核聚变和成核，最终形成具有量子效应的纳米晶体。
气相法则是通过物理蒸发和凝华的方式，在气氛中形成量子点。
除了上述常见的制备技术外，还有很多其他的纳米材料制备技术，如原子层沉积法、水热法、溶剂热分解法等。
这些制备技术的选择取决于所需纳米材料的性质和应用需求。
纳米材料的合成方法详解
纳米材料的合成方法详解纳米材料的合成是现代材料科学和纳米技术领域的一个重要研究方向。
纳米材料具有独特的物理、化学和生物学特性，因此在能源、环境、医学和电子等多个领域具有广泛的应用潜力。
本文将详细介绍几种常见的纳米材料合成方法。
1. 化学气相沉积法 (Chemical Vapor Deposition, CVD)化学气相沉积法是一种将气体中的原子或分子通过化学反应转变为固态纳米材料的方法。
其基本原理是在高温和特定气氛中，将气体中的原料物质通过热解或催化反应转化成所需的纳米材料，在基底表面沉积形成薄膜或纳米颗粒。
该方法可以合成具有较高结晶度和优异性能的纳米材料，但需要精确控制反应条件和选择合适的基底材料。
2. 溶胶-凝胶法 (Sol-Gel Method)溶胶-凝胶法是一种通过将溶液中的单质或化合物逐渐凝胶成固态材料的方法。
它通常包括溶胶制备、凝胶形成和热处理三个步骤。
在溶胶制备阶段，通过水解、聚合或凝聚反应将单体或溶液中的前驱物转化为凝胶。
凝胶形成阶段通过调节反应条件和控制胶体粒子的生长来控制纳米材料的尺寸和形貌。
最后，通过高温热处理可以去除有机物，形成纯净的纳米材料。
溶胶-凝胶法可以制备各种形态的纳米材料，如纳米粒子、纳米薄膜和纳米杂化材料。
3. 高能球磨法 (High-Energy Ball Milling, HEBM)高能球磨法是一种通过球磨罐中的高能球和固体颗粒之间的碰撞和反复磨擦来实现颗粒的细化和合成的方法。
高能球磨法可以合成均匀分散的纳米颗粒和纳米复合材料，因其简单、可控性好和成本较低而广泛应用于纳米材料合成的研究中。
通过控制球磨时间、球料的比例和球料的硬度等参数，可以实现纳米颗粒尺寸的调控和纳米材料的功能化。
4. 水热法 (Hydrothermal Method)水热法是一种利用高温高压水环境下的化学反应合成纳米材料的方法。
它通过水热反应在溶液中形成晶种，并通过重结晶或晶格修饰来得到所需的纳米材料。
纳米材料制备工艺详解
纳米材料制备工艺详解纳米材料是指在纳米尺度下具有特殊物理、化学和生物性能的材料。
纳米材料制备工艺是指通过特定的方法和工艺将原材料转变为纳米级别的材料。
本文将详细介绍纳米材料制备工艺的几种常见方法和工艺。
一、化学合成法化学合成法是一种常见的纳米材料制备工艺，它通过控制反应条件和添加特定的试剂来控制纳米颗粒的尺寸和形态。
其中最常见的方法是溶胶-凝胶法、气相合成法和水热合成法。
溶胶-凝胶法是利用溶胶在适当的温度下形成凝胶，并通过热处理和其他后续工艺步骤得到纳米颗粒。
这种方法适用于制备氧化物、金属和半导体纳米材料。
气相合成法是通过控制气相反应条件和反应物浓度来制备纳米颗粒。
常见的气相合成方法包括化学气相沉积和气相凝胶法。
这种方法适用于制备纳米粉体、纳米线和纳米薄膜等。
水热合成法利用高温高压的水环境下进行合成反应，通过溶液中的离子交换和沉淀来制备纳米颗粒。
这种方法适用于制备金属氧化物、碳化物和磷化物等纳米材料。
二、物理制备法物理制备法主要是利用物理性能的改变从宏观材料中得到纳米尺度的材料。
常见的物理制备法包括磁控溅射法、高能球磨法和激光烧结法。
磁控溅射法是通过在真空环境下，利用磁场控制离子轰击靶材溅射出材料颗粒来制备纳米材料。
这种方法适用于制备金属、合金和氧化物等纳米材料。
高能球磨法是通过使用高能的机械能，在球磨罐中将原料粉末进行碰撞、摩擦和剧烈混合，使材料粉末粒径不断减小到纳米尺度。
这种方法适用于制备金属和合金纳米材料。
激光烧结法是通过使用高功率激光束将材料粉末快速加热熔结，然后迅速冷却形成纳米颗粒。
这种方法适用于制备高熔点金属和陶瓷纳米材料。
三、生物制备法生物制备法是利用生物体内的特定酶或微生物来制备纳米材料。
这种方法具有环境友好、低成本和高度可控性的优点。
目前最常用的方法是利用微生物和植物来制备纳米材料。
微生物制备法通过利用微生物的代谢活性来合成纳米颗粒。
其中最常见的是利用细菌、酵母菌和藻类来制备金属和半导体纳米颗粒。
纳米材料的制备方法
纳米材料的制备方法
纳米材料的制备方法主要有几种，其中包括物理法、化学法和生
物技术法。
1. 物理法：物理法的制备方法又可以分为几类，包括电磁熔炼法、湿法分散器等。
例如电磁熔炼法可以通过电磁力场将含有特定成分的
材料加热融化，然后通过冷却和固定，形成小尺度的粒子。
湿法分散
器也可以将混入溶剂中的原料加以研磨并调节粒径，从而获得纳米溶胶。
2. 化学法：化学法中，主要有溶剂热法、溶剂冷法等。
溶剂热法
是使用溶剂作为介质，将原料溶解，然后加入体系内氧化剂进行氧化
聚合，最后用超声处理微粒，形成更小的纳米粒子。
而溶剂冷法则是
将原料溶解后，再加入表面活性剂，使其聚集形成纳米粒子。
3. 生物技术法：生物技术法则是利用微生物的合成能力进行合成，将原料添加到表面活性剂、微生物介质、磷酸肥料等中，以促进微生
物的生长和代谢，最终形成纳米粒子。
以上就是纳米材料的制备方法主要有几种，它们分别是物理法、
化学法和生物技术法。
这些方法都有不同的优点和缺点，需要根据具
体应用场景选择合适的方法，以期获得更高质量的纳米材料粒子。
制备纳米材料的实验技术详解
制备纳米材料的实验技术详解纳米材料因其独特的性质在各个领域展现出巨大的潜力，如电子、生物、医药等。
而其中关键的一环就是如何有效地制备纳米材料。
本文将详细介绍几种常用的纳米材料制备实验技术，并探讨其原理和应用。
1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种常用的纳米材料制备方法，适用于无机材料的制备。
其基本原理是通过逐渐加热和干燥，使溶解在溶剂中的金属盐或有机化合物逐渐形成固体凝胶。
随着温度的升高，溶胶中的小颗粒逐渐成长为纳米颗粒。
这种方法可以在较低的温度下制备出高质量的纳米材料，并且有较好的控制性和可扩展性。
2. 水热法水热法是另一种制备无机纳米材料的常见方法，它利用高温高压下溶剂的特殊性质，使溶质在水中反应形成纳米级的颗粒。
水热法具有简单、易控制、操作灵活等优点，适用于制备各种金属氧化物、金属硫化物、金属碳酸盐等纳米材料。
它在电子器件、催化剂等领域有广泛的应用。
3. 高能球磨法高能球磨法是一种机械力促进的纳米材料制备技术。
其原理是在高速旋转的球磨罐中，通过球磨颗粒之间的碰撞和摩擦，使大颗粒逐渐破碎成纳米级颗粒。
高能球磨法可以制备各种材料的纳米颗粒，例如金属、陶瓷、高分子等。
它具有操作简单、样品可扩展等优点，广泛用于材料研究和应用开发。
4. 气溶胶法气溶胶法是一种通过气相化学反应制备纳米材料的技术。
其核心原理是将气体状态的前驱物经过化学反应或热分解形成固态颗粒。
气溶胶法可以制备各种纳米材料，例如金属氧化物、金属硫化物、金属氢化物等。
该方法具有制备纯度高、纳米颗粒均匀分散等特点，广泛应用于电化学储能、催化剂等领域。
总结起来，制备纳米材料的实验技术有溶胶-凝胶法、水热法、高能球磨法和气溶胶法等。
这些方法各有优势和适用范围，可以根据需要选择合适的制备技术。
随着纳米科技的发展，不断有新的制备方法被创新出来，推动了纳米材料的应用领域的拓展和深化。
需要注意的是，在实验过程中，不仅要控制好温度、压力和反应时间等参数，还要注意安全性和环境问题。
纳米材料的制备方法
纳米材料的制备方法
纳米材料是一种具有纳米尺度特征的材料，其在材料科学领域具有重要的应用
价值。
制备纳米材料的方法多种多样，包括物理方法、化学方法、生物方法等。
下面将介绍几种常见的纳米材料制备方法。
首先，物理方法是一种常见的纳米材料制备方法。
其中，溅射法是一种常用的
物理方法。
通过在真空环境中，利用高能粒子轰击靶材，使靶材表面的原子或分子脱落，从而在基底上形成纳米薄膜。
此外，还有气溶胶法、机械合金化等物理方法也被广泛应用于纳米材料的制备过程中。
其次，化学方法也是一种常见的纳米材料制备方法。
溶胶-凝胶法是一种常用
的化学方法。
通过将溶胶中的溶质在溶剂中溶解，并在一定条件下使其成为凝胶，然后通过热处理或化学处理，形成纳米材料。
此外，还有水热法、溶剂热法等化学方法也被广泛应用于纳米材料的制备过程中。
另外，生物方法也是一种新兴的纳米材料制备方法。
生物合成法是一种常用的
生物方法。
通过利用微生物、植物或动物等生物体内的代谢活性，将金属离子还原成金属纳米颗粒，从而实现纳米材料的制备。
此外，还有基因工程法、生物矿化法等生物方法也被广泛应用于纳米材料的制备过程中。
总的来说，纳米材料的制备方法多种多样，每种方法都有其独特的优势和适用
范围。
在实际应用中，可以根据需要选择合适的制备方法，以获得所需的纳米材料。
随着纳米材料制备技术的不断发展和创新，相信纳米材料将在材料科学领域发挥越来越重要的作用。
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论文作者签名：注：本表格作为课程论文的首页递交，请用水笔或钢笔填写。
常见纳米材料的制备技术1 概述纳米材料是指材料的任何至少有一个维度的尺寸小于100nm或由小于100nm的基本单元组成的材料，广义来讲，数百纳米的尺度亦可称为纳米材料。
由于纳米尺寸的物质具有与宏观物质所迥异的表面效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应和量子限域效应，因而纳米材料具有异于普通材料的光、电、磁、热、力学、机械等性能，纳米材料的性能往往由量子力学决定。
按照纳米材料的空间形态可以将其分为4类：三维尺寸均为纳米量级的纳米粒子或人造原子被称为零维纳米材料；纳米纤维为一维纳米材料；纳米膜（片、层）可以称为二维纳米材料；而有纳米结构的材料可以称为三维纳米材料。
目前只有纳米粉末实现了工业化生产（如碳酸钙、氧化锌等），静电纺纳米纤维的产量能够满足实验的需求，其它纳米材料基本上还处于实验室研究阶段[1]。
2 常见的纳米材料2.1 零维纳米材料指空间中三个维度的尺寸均在纳米尺度，如纳米尺度颗粒、原子团簇等。
纳米球全称“原子自组装纳米球固体润滑剂”，是具有二十面体原子团簇结构的铝基合金，是一种新型纳米/非晶合金固体抗磨自修复剂，采用急冷方法制备抗磨剂粉体，在合金从液体到固体的凝固过程中，形成纳米晶/非晶的复合结构，利用粒度控制的方法对抗磨剂粉末进行超微细化处理而成。
该材料具有高硬度、高强度，并具有一定的韧性等性能，在多种减摩自修复机制的综合作用下呈现优良的减摩和抗磨性能，可以起到节省燃油、修复磨损表面、增强机车动力、降低噪音、减少污染物排放、保护环境的作用。
2.2 一维纳米材料一维纳米材料指空间中有二维处于纳米尺度的材料，如纳米纤维、纳米棒、碳纳米管等。
静电纺纳米纤维是目前唯一一种能够连续制备纳米纤维的技术，它是利用高压电场力将纤维从导电溶液中抽拔出来，在抽拔过程中纤维被拉伸变细、溶剂挥发最终沉积到接收装置上。
纳米棒一般是在固定的载体上引导无机材料自行定向生长出来的一维线性材料，在光电子器件和传感器技术领域有较广泛的应用前景。
碳纳米管是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口）的一维量子材料。
碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。
层与层之间保持固定的距离，约0.34nm，直径一般为2-20 nm。
并且根据碳六边形沿轴向的不同取向可以将其分成锯齿形、扶手椅型和手性碳纳米管三种，如图1的(a),(b),(c)。
图1 碳纳米管的三种类别(a)锯齿形(b)扶手椅型(c)手性在石墨平面中，碳原子结合在一起形成六角网状结构的碳原子平面，如图2所示：和为石墨平面的单胞基矢。
图2 六角网状结构碳原子平面选石墨平面中任一碳原子O做原点,再选另一个碳原子A，从O到A的矢量为= n+ m式中n、m为整数，将石墨平面卷曲成一个圆柱,在卷曲过程中使矢量末端的碳原子A与原点上的碳原子O重合,然后在石墨圆柱的两端罩上碳原子半球面,这样就形成了一个封闭的碳纳米管。
这样形成的碳纳米管可用(n , m)这对整数来描写。
因为这对整数一经确定,碳纳米管的结构就完全确定。
所以,把这对整数称为碳纳米管的指数。
当m = n时即手性角θ= 30°时，成为扶手型碳纳米管(Armchair)；当m = 0或n = 0时即手性角θ= 0°时，成为锯齿型碳纳米管(Zigzag)；当0°<θ< 30°时，则成为手性型碳纳米管（或螺旋型碳纳米管）[2]。
2.3 二维纳米材料二维纳米材料指空间中有一维为纳米尺度，如静电纺制成的纳米纤维无纺布就是一个典型的例子（图3）。
纳米膜类材料可以分为两类：一类是纳米材料膜，指纳米纤维、纳米粒子等纳米材料组成的膜；另一类是纳米结构膜，指膜中具有纳米尺度的空洞、缝隙等结构。
值得一提的是单分子膜，是指厚度只有一分子厚的分子膜。
一般单分子膜的有三种：L-B膜、分子自组装膜和热蒸发膜[3]。
图3 静电纺纳米纤维膜[4]早在1765年的时候，富兰克林就已经发现L-B膜，他将4ml油滴到池塘里使约3英亩水面波浪平服，其实水面上已经形成了一层单分子油膜。
许多有机溶剂都能在水面上铺展，因此可以将极性有机物溶于这类溶剂中，然后滴加到水面上，待溶剂挥发之后，表面上即留下一层有机物形成的膜。
由于水和油互不相容，在水面上的油膜由于重力作用和能量最低原则，油分子趋于一个挨着一个字水面上平行的铺展开。
分子自组装薄膜式分子通过化学键相互作用自发吸附在固/液或气/固界面而形成的热力学稳定和能力最低的有序膜。
当吸附分子存在的情况下，局部已形成的无序单层可以自我再生完善的、有序的自组装膜，其主要的特征有：原位自发形成；热力学稳定；无论基地形状如何，其表面均可形成均匀一致的覆盖层；高密度堆积和低缺陷浓度；分子有序排列；可人为设计分子结构和表面结构来获得预期的界面物理和化学性质；有机合成和制膜有很大的灵活性。
热蒸发膜是化合物半导体器件制作中的一种重要工艺技术；它是在高真空状态下由钨丝加热钨蓝中的金属，使其熔融后蒸发到所需基片上形成金属膜。
如果已知材料的密度，则可以通过QCM(石英晶体微天平)感应基片上重量的变化，以此来控制薄膜的厚度。
2.4 三维纳米材料三维纳米材料是指零维、一维、二维材料中的一种或多种复合、组合、变形，使之在三维空间中任意一维都处于纳米尺度中。
常见的三维纳米材料有纳米多层膜[5]、纳米阵列[6]、纳米多孔材料[7]、纳米纱线[8]等（图4），这些都是纳米材料中重要的组成部分，而制备高质量的三维大尺寸纳米材料是实现纳米材料大范围应用的关键。
(A)(B)(C)图4 三维纳米材料3 纳米材料制备技术纳米材料的制作方法有很多，不同的纳米材料制备方法基本不同，甚至同一种材料也有多种制备方法。
这里主要介绍四种类别纳米材料的制备方法：纳米球、碳纳米管、纳米薄膜、纳米纤维。
3.1 纳米球在三维空间中，忽略纳米球在三个维度上的尺度将之视为质点，以按制备原料状态分为三大类: 气相法、液相法和固相法；按反应物状态分为干法和湿法；另外按反应的过程分为物理法和综合法。
其中大部分方法都具有粒径均匀,粒度可控, 操作简单等优点; 但是有的也存在可生产材料范围较窄、反应条件较高，如高温高压等特点[9]。
3.1.1 液相法液相法制备纳米微粒是将均相溶液通过各种途径使溶质和溶剂分离, 溶质形成一定形状和大小的颗粒,得到所需粉末的前驱体, 热解后得到纳米微粒。
液相法具有设备简单。
原料容易获得、纯度高、均匀性好、化学组成控制准确等优点, 主要用于氧化物系超微粉的制备。
液相法包括沉淀法、水解法、喷雾法、乳液法、溶胶- 凝胶法, 其中应用最广的是溶胶- 凝胶法和沉淀法。
3.1.2 气相法气相法指直接利用气体或者通过各种手段将物质变为气体, 使之在气体状态下发生物理或化学反应, 最后在冷却过程中凝聚长大形成纳米微粒的方法。
气体蒸发法制备的纳米微粒主要具有如下特点: 表面清洁、粒度整齐、粒径分布窄、粒度容易控制、颗粒分散性好。
气相法通过控制可以制备出液相法难以制得的金属、碳化物、氮化物、硼化物等非氧化物超微粉。
气相法包括溅射法、气体蒸发法、化学气相反应法、化学气相凝聚法等, 其中应用较多的是化学气相反应法和气体蒸发法。
化学气相反应法也叫气相沉淀法(CVD), 是利用挥发性的金属化合物的蒸发, 通过化学反应生成所需化合物在保护气体环境下快速冷凝, 从而制备各类物质的纳米微粒。
该法制备的纳米微粒颗粒均匀、纯度高、粒度小、分散性好, 化学反应活性高, 工艺可控和连续。
该法根据加热方式不同可分为热化学气相沉积法(CVD), 激光诱导沉积法, 等离子体沉积法和紫外沉积法等。
3.1.3 固相法固相法是通过固相到固相的变化来制备粉体, 基础的固相法是金属或金属氧化物按一定的比例充分混合, 研磨后进行煅烧, 通过发生固相反应直接制得超微粉, 或者是再次粉碎得到超微粉。
在该法的尺寸降低过程中, 物质无变化: 机械粉碎(用球磨机, 喷射磨等进行粉碎), 化学处理(溶出法等)。
固相法包括热分解法, 固相反应法, 火花放电法, 溶出法, 球磨法。
固相反应不使用溶剂, 具有高选择性、高产率、低能耗、工艺过程简单等特点。
高能球磨法是靠压碎、击碎等作用,将金属机械地粉碎成粉末, 并在冷态下反复挤压和破碎, 使之成为弥散分布的超细粒子。
其工艺简单, 成本低廉。
但颗粒易受污染, 且颗粒分布不均匀。
其中室温、近室温固相反应合成纳米材料的方法的突出优点是操作方便, 合成工艺简单, 粒径均匀, 且粒度可控, 污染少, 同时又可以避免或减少液相中易出现的硬团聚现象。
对于固相反应, 反应速度是影响粒径大小的主要因素, 而反应速度是由研磨方式和反应体系所决定的。
另外, 表面活性剂的加入对改变颗粒的分散性有明显作用, 其用量对粒径大小的影响存在最佳值。
不同的反应配比对产物的均匀程度也有影响, 一般配比越大, 均匀性越差, 但分散性很好。
3.1.4 其他方法SPD(severe plastic deformation)法克服了由粉体压合法带来的残余空隙、球磨法带来的杂质等不足, 并且适用于不同形状尺寸的金属、合金、金属间化合物等。
SPD纳米结构材料表现了很好的低周疲劳性能，弹性模量偏低，超塑性等。
SPD法包括剧烈扭转旋紧法(SPTS)，等通道挤压法(ECAP )，多次锻造法(MF)和超声喷丸法(USSP)四种方法。
超声场中湿法具有工艺简单、成本低、效果好的优点。
传统的湿法制备超细粉末普遍存在的问题是易形成严重的团聚结构，从而破坏了粉体的超细均匀特性。
超声的空化效应很好的解决了这个问题, 该效应不仅促进晶核的形成，同时起到控制晶核同步生长的作用，为制备超细、均一纳米粉末获得了良好的基础。
超声场中湿法包括超声沉淀-煅烧法，超声电解法，超声水解法，超声化学法，超声雾化法等。
自组装法是在无人为干涉条件下，组元通过共价键作用自发地缔结成热力学上稳定、结构上确定、性能上特殊的聚集体的过程。
自组装过程一旦开始，将自动进行到某个预期终点，分子等结构单元将自动排列成有序的图形，即使是形成复杂的功能体系也不需要外力的作用。
3.2 碳纳米管电弧法是制备富勒烯的常用方法，也是制备单壁碳纳米管的传统方法。
早在1991年，日本NEC实验室的饭岛澄男就是用石墨电弧法制备了碳纳米管[10]，其装置如图5所示。