纳米金属粉末在润滑油中的应用

纳米金属粉末在润滑油中的应用
纳米金属粉末在润滑油中的应用

纳米金属粉末在润滑油中的应用

将超细金属粉末(如纳米铜、纳米镍及其合金等)以适当方式加入润滑油中,可得到一种性能优异的新型润滑油。摩擦学实验表明,当铜粉的粒径大于100nm时,它是一种磨料,但当其粒径小于50nm时,可较大幅度提高润滑油的最大无卡咬负荷。复朗施纳米科技利用国际领先的技术制备的高纯度50nm金属铜粉,使纳米铜粉的这种性能使之在润滑油中具有重要的用途,国内科研机构通过对纳米铜粉的表面进行改性,克服了纳米铜粉在润滑油中的自憎现象,能均匀、稳定地分散在润滑油中并可防止纳米铜粉的二次积聚和沉淀,成功开发了纳米铜润滑油添加剂。将这种添加剂添加到汽车发动机润滑油中,可明显减小发动机的启动电流并明显增大压力。发动机使用这种添加剂一段时间后,缸套和活塞环上便形成一层保护膜,一旦润滑油系统发生故障,汽车还能安全行使一段时间。

纳米金属粉末在电子领域中的应用

随着金属粉末粒径的急剧减小,其物理性能会发生很大万方化。如金的常规熔点为1064度,当颗粒减小到10nm时,则降低27度,2nm尺寸金的熔点仅约327度;银的常规熔点为670度,而超微银颗粒的熔点可低于100度。因此用纳米粉末制成的导电浆料,可以显著降低陶瓷的烧结温度,能大大提高芯片的可靠性和成品率,降低生产成本。如超细银粉制成的导电浆料可以进行低温烧结,这种情况下元件的基片可不必采用耐高温的陶瓷材料,甚至可用塑料。纳米导电浆料可广泛应用于微电子工业中的布线、封装、连接等,对微电子器件的小型化起着重要的作用。

纳米金属粉末在磁性材料领域中的应用

纳米金属粉末广泛应用于制造纳米磁记录材料、磁性液体、纳米磁性颗粒膜材料等,如用纳米钴、纳米铁、纳米镍等磁性金属粉末制备的磁性液体,可应用于旋转密封、阻尼器件、磁性液体印刷、选矿分离、精密研磨和抛光、磁性药物、磁性液体刹车等。但这种技术对纳

米粉末质量要求较高,目前纯度有保证的制备方法是电爆法制备的金属粉,这种方法制备的金属粉力度均匀,纯度高,且稳定性好,对于纳米金属粉末在磁性材料领域中的应用起到了锦上添花的作用。

纳米金属粉末在抗菌材料中的应用

近年来的研究与发展表明,纳米银粒具有优异的抗菌活性。据报导,美国1家公司生产的纳米银织物,其抗菌性能高于可溶性银离子(如硝酸银水溶液),也优于已问世60余年、在临床上使用效果良好、无抗药性的磺胺嘧啶银。用其制作控制烧伤、烫伤感染的药物效果十分良好,该产品2001年的销售额为3000多万美元,预计今后几年销售额将大增。纳米金属粉末在粉末冶金领域中的应用

由于纳米金属粉末具有高的比表面积,化学活性大,使得粉末的烧结温度低,因此在粉末冶金工艺中可用作烧结助剂,缩短烧结过程的加热周期,甚至可降低烧结温度。另外,可用纳米金属粉末制备粉末冶金涂层,如利用激光将粉末连接到玻璃上,或将粉末凝胶熔化到基体上等。

金属材料表面纳米化的研究现状

金属材料表面纳米化的研究现状*中科院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室刘刚雍兴平卢柯 摘 要:概述金属材料表面纳米化研究的现状,包括表面纳米化的基本原理、制备方法、结构特征和功能特性,并对表面纳米化研究的发展进行展望。  关键词:金属材料 表面纳米化 结构 性能  中图分类号:TG17; TB33 文献标识码:A 文章编号:1007–9289(2001)03–0001–05 1 引 言  材料的组织结构直接影响着材料的使用性能,为了满足工作环境对材料的特殊需求,人们提出了多种表面改性技术,如喷丸、电镀、喷涂、气相沉积(PVD、CVD)、激光处理和表面化学处理等,这些技术通过材料表面组织结构的改善极大地提高了材料的服役行为,因此已在工业上取得了广泛的应用。随着纳米材料与纳米技术研究的不断深入,如何将表面改性技术与纳米技术相结合、以开发利用纳米材料的优异性能有待于进一步探索。 在过去的20年,纳米材料和纳米技术的研究异常活跃,这主要是由于纳米材料具有独特的结构和优异的性能[1,2],对纳米材料的研究不但进一步深化了人们对固体材料本质结构特征的认识,也为新一代高性能材料的设计、开发提供了材料和技术基础。迄今为止,人们提出了多种纳米材料制备方法,如金属蒸发冷凝-原位冷压成型法、非晶晶化法、机械研磨法和强烈塑性变形法等[3~7]。但是,由于制备工艺复杂、生产成本高和材料外形、尺寸有限,内部存在界面污染、孔隙类缺陷多等因素的制约,现有的制备技术至今尚未能在三维块状金属材料上取得实际应用。 众所周知,大多数材料的失稳始于其表面,因此只要在材料的表面制备出一定厚度的纳米结构表层,即实现表面纳米化[8],就能够通过表面组织和性能的优化提高材料的整体力学性能和环境服役行为。与其它纳米材料制备方法不同的是,表面纳米化采用常规表面处理技术或对表面处理技术进行改进即可实现。此外,表面纳米化材料的组织沿厚度方向呈梯度变化,这些技术在工业上应用 基金项目:国家自然科学基金项目(50071061);中国科学院创新基金重大项目 作者简介:刘钢男 (1963-) 副研究员博士 收稿日期:2001–08–16 并不存在明显的障碍;在使用过程中不会发生剥层和分离。因此,这种新材料有着开发应用的潜力。 最近,表面纳米化已引起国际同行的广泛关注,被认为是今后几年内纳米材料研究领域最有可能取得实际应用的技术之一。本文将表面纳米化研究的现状进行综述,包括表面纳米化的基本原理、制备方法、结构特征和功能特性,并对表面纳米化研究的发展进行展望。 2 表面纳米化的基本原理与制备方法  在块状粗晶材料上获得纳米结构表层有3种基本方式[8]:表面涂层或沉积、表面自身纳米化和混合方式,如图1所示,以下分别作以介绍。 图1 表面纳米化的3种基本方式 Fig.1 Schematic illustration of three types of surface nanocrystallization (a) surface coating or deposion(b) surface self-nanocrystallization (c) hybrid surface nanocrystallization 2.1 表面涂层或沉积 首先制备出具有纳米尺度的颗粒,再将这些颗粒固结在材料的表面,在材料上形成一个与基体化学成分相同(或不同)的纳米结构表层。这种材料的主要特征是:纳米结构表层内的晶粒大小比较均匀,表层与基体之间存在着明显的界面,材料的外形尺寸与处理前相比有所增加,图1(a)。 许多常规表面涂层和沉积技术都具有开发、应用的潜力,如PVD、CVD、溅射、电镀和电解沉积表面涂层或沉积 (b) 表面自身纳米化 (c)

纳米金属用途简介

纳米金属用途简介 钴(Co) 高密度磁记录材料:利用纳米钴粉记录密度高、矫顽力高(可达119.4KA/m)、信噪比高和抗氧化性好等优点,可大幅度改善磁带和大容量软硬磁盘的性能。 磁流体:用铁、钴、镍及其合金粉末生产的磁流体性能优异,可广泛应用于密封减震、医疗器械、声音调节、光显示等。吸波材料:金属纳米粉体对电磁波有特殊的吸收作用。铁、钴、氧化锌粉末及碳包金属粉末可作为军事用高性能毫米波隐形材 料、可见光--红外线隐形材料和结构式隐形材料,以及手机辐射屏蔽材料。 铜(Cu) 金属和非金属的表面导电涂层处理:纳米铝、铜、镍粉体有高活化表面,在无氧条件下可以在低于粉体熔点的温度实施涂层。此技术可应用于微电子器件的生产。 高效催化剂:铜及其合金纳米粉体用作催化剂,效率高、选择性强,可用于二氧化碳和氢合成甲醇等反应过程中的催化剂。 导电浆料:用纳米铜粉替代贵金属粉末制备性能优越的电子浆料,可大大降低成本。此技术可促进微电子工艺的进一步优化。

铁 (Fe) 高性能磁记录材料:利用纳米铁粉的矫顽力高、饱和磁化强度大(可达1477km2/kg)、信噪比高和抗氧化性好等优点,可大幅度改善磁带和大容量软硬磁盘的性能。 磁流体:用铁、钴、镍及其合金粉末生产的磁流体性能优异,可广泛应用于密封减震、医疗器械、声音调节、光显示等领域。 吸波材料:金属纳米粉体对电磁波有特殊的吸收作用。铁、钴、氧化锌粉末及碳包金属粉末可作为军事用高性能毫米波隐形材料、可见光--红外线隐形材料和结构式隐形材料,以及手机辐射屏蔽材料。 导磁浆料:利用纳米铁粉的高饱和磁化强度和高磁导率的特性,可制成导磁浆料,用于精细磁头的粘结结构等。 纳米导向剂:一些纳米颗粒具有磁性,以其为载体制成导向剂,可使药物在外磁场的作用下聚集于体内的局部,从而对病理位置进行高浓度的药物治疗,特别适于癌症、结核等有固定病灶的疾病。 镍(Ni) 磁流体:用铁、钴、镍及其合金粉末生产的磁流体性能优异,广泛应用于密封减震、医疗器械、声音调节、光显示等。 高效催化剂:由于比表面巨大和高活性,纳米镍粉具有极强的催化效果,可用于有机物氢化反应、汽车尾气处理等。

纳米催化剂

纳米催化剂的制备及应用 学院:化工学院专业:化学工程与技术 学生姓名:学号: 摘要:纳米催化剂具有大比表面积、高表面能、高度的光学非线性、特异催化性和光催化性等特性,在一些反应中表现出优良的催化性能。本文简要介绍了纳米催化剂的基本性质,综述了纳米催化剂的制备方法和特性,讨论了纳米催化在化工中的应用,对今后纳米催化材料研究方向进行了展望。 关键词:纳米催化剂制备在化工中的应用发展 近年来,纳米催化剂(Nanometer catalyst--NCs)的相关研究蓬勃发展。NCs 具有比表面积大、表面活性高等特点,显示出许多传统催化剂无法比拟的优异特性;此外,NCs还表现出优良的电催化、磁催化等性能,已被广泛地应用于石油、化工、能源、涂料、生物以及环境保护等许多领域。目前,纳米技术的研究主要向两个方向进行:一是通过新技术减少目前使用的材料如金属氧化物的用量;二是进行新材料的开发,如复合氧化物纳米晶。由于纳米粒子表面积大、表面活性中心多,所以是一种极好的催化材料。将普通的铁、钴、镍、钯、铂等金属催化剂制成纳米微粒,可大大改善催化效果。在石油化工工业采用纳米催化材料,可提高反应器的效率,改善产品结构,提高产品附加值、产率和质量。目前已经将纳米粉材如铂黑、银、氧化铝和氧化铁等直接用于高分子聚合物氧化、还原和合成反应的催化剂。纳米铂黑催化剂可使乙烯的反应温度从600e降至常温。随着世界对环境和能源问题认识的深入,纳米材料在处理污染、降解有毒物质方面有良好光解效果[1]。在润滑油中添加纳米材料可显著提高其润滑性能和承载能力,减少添加剂的用量,提高产品的质量。对纳米催化剂的研究无论理论上还是实际应用上都具有深远的意义。 1纳米催化剂的制备方法 纳米催化剂的制备方法直接影响到其结构、粒径分布和形态,从而影响其催化性能。文献中报道的制备方法多达数10种,本文主要介绍其中常用的几种。1.1溶胶-凝胶法 溶胶-凝胶法是指金属有机或无机化合物经过溶胶-凝胶化和热处理形成氧化物或其他固体化合物的方法。其过程是:用液体化学试剂(或粉状试剂溶于溶剂中)或溶胶为原料,而不是传统的粉状物为反应物,在液体中混合均匀并进行反

表面纳米化对金属材料耐磨性的影响

东华大学研究生课程论文封面 教师填写: 得分任课教师签名 学生填写: 姓名学号 专业导师 课程名称 任课教师课程学分 上课时间20 至20 学年第学期星期 递交时间年月日 本人郑重声明:我恪守学术道德,崇尚严谨学风。所呈交的课程论文,是本人独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写,我对所写的内容负责,并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名:

表面纳米化对金属材料耐磨性的影响 摘要:材料的磨损起源于表面,金属材料的摩擦磨损性能与表面结构密切相关。利 用表面纳米化技术可以在金属材料的表面制备出一定厚度的纳米结构表层,从而大 大提高金属的耐磨性。结合国内外学者的研究报道,综述了表面纳米化在金属耐磨 性方面的影响,讨论了表面纳米化方法与机理以及表面纳米化影响耐磨性的因素, 简述了应用表面纳米化技术改善各种金属材料耐磨性的研究和实用成果,最后进行 了总结和展望。 关键词:表面纳米化;金属材料;耐磨性 Influence of Surface Nanocrystallization on Wear Resistance of Metallic Materials Abstract:Wearing stems from surface of material, the friction and wear properties of metallic materials are closely related to their surface structure. Nanostructured layer with a certain thickness can be produced by means of surface nanocrystallization technology on surface of metallic materials to enhance their wear resistance distinctly. With the research work of scholars, an overview of the influence of surface nanocrystallization on wear resistance of metallic materials is given. The methods, principle and factors influencing wear property of surface nanocrystallization are dis2 cussed, the research achievements and applying results are illustrated, and the summary and prospect are presented at last. Key words: surface nanocrystallization; metallic materials; wear resistance 1、引言 结构材料中许多失效(如磨损、疲劳等)均与材料表面结构和性能密切相关。在大多数服役环境下,材料的失稳多始于表面,如果能在材料上制备出一定厚度的纳米结构表层,就可以通过表面组织和性能的优化来提高材料的整体性能和服役行为[1]。基于此,20世纪末中科院金属所卢柯研究组提出了“表面纳米化”(Surface nanocrystallization)的概念,该项技术既

纳米金属粉末在润滑油中的应用

纳米金属粉末在润滑油中的应用 将超细金属粉末(如纳米铜、纳米镍及其合金等)以适当方式加入润滑油中,可得到一种性能优异的新型润滑油。摩擦学实验表明,当铜粉的粒径大于100nm时,它是一种磨料,但当其粒径小于50nm时,可较大幅度提高润滑油的最大无卡咬负荷。复朗施纳米科技利用国际领先的技术制备的高纯度50nm金属铜粉,使纳米铜粉的这种性能使之在润滑油中具有重要的用途,国内科研机构通过对纳米铜粉的表面进行改性,克服了纳米铜粉在润滑油中的自憎现象,能均匀、稳定地分散在润滑油中并可防止纳米铜粉的二次积聚和沉淀,成功开发了纳米铜润滑油添加剂。将这种添加剂添加到汽车发动机润滑油中,可明显减小发动机的启动电流并明显增大压力。发动机使用这种添加剂一段时间后,缸套和活塞环上便形成一层保护膜,一旦润滑油系统发生故障,汽车还能安全行使一段时间。 纳米金属粉末在电子领域中的应用 随着金属粉末粒径的急剧减小,其物理性能会发生很大万方化。如金的常规熔点为1064度,当颗粒减小到10nm时,则降低27度,2nm尺寸金的熔点仅约327度;银的常规熔点为670度,而超微银颗粒的熔点可低于100度。因此用纳米粉末制成的导电浆料,可以显著降低陶瓷的烧结温度,能大大提高芯片的可靠性和成品率,降低生产成本。如超细银粉制成的导电浆料可以进行低温烧结,这种情况下元件的基片可不必采用耐高温的陶瓷材料,甚至可用塑料。纳米导电浆料可广泛应用于微电子工业中的布线、封装、连接等,对微电子器件的小型化起着重要的作用。 纳米金属粉末在磁性材料领域中的应用 纳米金属粉末广泛应用于制造纳米磁记录材料、磁性液体、纳米磁性颗粒膜材料等,如用纳米钴、纳米铁、纳米镍等磁性金属粉末制备的磁性液体,可应用于旋转密封、阻尼器件、磁性液体印刷、选矿分离、精密研磨和抛光、磁性药物、磁性液体刹车等。但这种技术对纳

纳米载体的限域效应对催化性能影响机制的研究进展

纳米载体的限域效应对催化性能影响机制的研 究进展 Company Document number:WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT

纳米载体的限域效应对催化性能影响机制的研究进展自上世纪末以来, 纳米科学和技术有了长足的进展,其中纳米材料的一个重要特性是,将体系的尺寸减小到一个特定的范围(如 1~100 nm)时,在不添加任何其他组分的情况下,纳米体系的电子结构会发生变化。量子力学已经证明,大量原子组成的固体材料的价电子为连续的“能带”,当这类体相材料在某一方向上被缩小,特别是缩小到纳米尺度时,电子在该方向的运动就受到空间的束缚和限域,这种限域效应将会改变电子运动特性、导致体系电子结构特别是价电子结构的改变,从而可能会产生量子突变。这种体系尺寸对电子特性的调变为催化剂的催化特性进行调控提供了一种很好的途径[1]。. 近几年,部分研究团队在利用纳米材料的限域效应对催化剂的改性以及催化过程的研究等方面开展了创新性的研究工作,并且大量具有影响力的研究报道和文章被发表出来,其中中国科学院大连化学物理所包信和院士团队在这方面的工作开展的较早也很突出。该团队在铂金属颗粒表面加载了过渡金属氧化物,制备出了具有界面限域效应的TMO/Pt非均相逆催化剂(Oxide-on-Metal Inverse Catalysts),利用界面限域效应对催化体系结构和电子特性的影响作用,改善了在催化过程(特别是在催化氧化反应)中传统非均相催化剂容易出现的催化活性中心的失活以及催化功能的失效等问题[2]。 图1两种金属催化体系的结构示意图 (A)传统的氧化物作为载体的金属催化体系(Oxide supported metal system) 和 (B)过渡金属纳米氧化物倒载型催化体系(oxide-on-metal system)

微纳米粉体表面包覆技术的应用研究

微纳米粉体表面包覆技术的应用研究 当前社会发展背景下,新的科学技术不断出现,新一代纳米技术的进步,使微/纳米颗粒以其特有的宏观量子隧道效应以及小尺寸效应等众多的应用优点引起人们的高度关注。 微/纳米粉体表面有机包覆技术的应用 有机包覆技术应用过程中的自组装技术分析。自组装技术是通过静电作用使溶液中的高分子单体自由吸附于胶体 颗粒以及将带有相反电荷的高分子过饱和溶液中的高分子 自由单体进行洗涤和离心分离。一般而言,可以采用高分子电解质对可分解的球形聚合物模板进行修饰,从而使其表面中带有静电,然后将二氧化硅粒子与吸附纳米级的金粒有效吸附,然后经过离心运动多次循环往复洗涤分离,最终获得致密而且均匀的多层包覆膜。另外,还可采用两步组装技术对聚合物中的电解质进行包覆组装,将经过有效组装包覆的基体置于悬浮溶液中,悬浮液中的粒子在受到表层聚合电解质作用就会不断下沉,从而制备成完整的多层超薄膜。该技术具有操作简便的优点,而且在实际的操作中不需过多特殊的操作设备。因此这种技术可以逐渐朝着实用化以及功能化方向发展。 有机包覆技术应用过程中的聚合物包裹技术分析。聚合物包裹法主要是将单体在纳米颗粒中的聚合物经过纳米颗

粒以及聚合物的作用使其成功得到包裹,这种包裹方式与自组装包裹技术相比,具有很好的分散性,而且相对于上一种包裹技术,操作过程更加简单,有广泛的适用面,不仅可以实现在无机粒子中进行包裹,而且可以实现在有机粒子中进行包裹。通常适用于一些形状不太规则的粒子包裹过程中,但是其也具有一定的包裹局限性,例如这种包裹法会导致核粒径在高分子的聚合物母体中产生严重的团聚现象。 有机包覆技术应用过程中的微胶囊化改性技术分析。微胶囊化改性技术是指在颗粒子的表层中覆盖一层厚膜,从而使颗粒表面受到良好的屏蔽作用和保护作用。主要的应用优点是具有良好的稳定性与吸光率。 微/纳米粉体表面无机包覆技术的应用 无机包覆技术应用过程中的气相包覆技术分析。这种技术是利用气体或者其它的手段使壳层物转化为一种气体,这种气体经过化学反应或者物理反应使纳米颗粒被有效包覆。这种包覆技术所制备的复合粉体尽管纯度高、组分易于控制、团聚少,但是这种包覆技术在实际应用过程中对包覆设备的要求很高,因此不利于其广泛推行应用。 无机包覆技术应用过程中的固相包覆技术分析。与有机包覆技术相比,无机包覆技术主要是采用其它机械设备以及混料设备、研磨设备对固相材料进行机械处理从而得到微/ 纳米包覆粉体,这一包覆技术可以有效缓解包覆电离子在充

金属表面纳米化

表面自身纳米化及其研究进展 摘要:金属材料表面自身纳米化,即在材料自身表面形成具有纳米结构的表面层。纳米结构表层与基体之问没有明砬的界面,处理前后材料的外形尺寸基本没变,一方面克服了目前三维大尺寸纳米晶体材料制备的技术困难,另一方面又将纳米晶体材料的优异性能与传统金属材料相结合。 关键词:表面自身纳米化;性能;应用 前言 很多丁程上的应用只需要改善材料的表面性能.就可以提高整个材料的综合服役性能和使用寿命,因为材料的失效一般源于材料的表面,如材料的疲劳、磨蚀疲劳、腐蚀、摩擦磨损等。另外,为了改进一些常见的材料加丁工艺,如材料的表面渗氮、渗铬,异种金属材料的固态扩散焊接等,迫切需要改善材料的表面性能。显然,把纳米技术与表面改性技术相结合。实现材料的表面纳米化。将是一个非常有潜力的领域。近年来,徐滨士等【1-2】提出纳米表面工程的概念。为材料表面改性开创了新的途径。 表面纳米化处理是近几年表面强化方法研究的热点之一。这种技术将纳米晶体材料的优异性能与传统工程金属材料相结合,在工业应用上具有广阔的应用前景。众所周知,工程结构材料的失效多始于表面,而且材料的疲劳、腐蚀、磨损对材料的表面结构和性能很敏感。因此,表面组织和性能的优化就成为提高材料整体性能和服役行为的有效途径。1999年,h等?提出了金属材料表面自身纳米化(Suface

Self-Nanocrystallization,SNC)的概念,即在材料自身表面形成具有纳米结构的表面层。纳米结构表层与基体之间没有明显的界面,处理前后材料的外形尺寸基本不变。这种表面自身纳米化技术,一方面克服了目前三维大尺寸纳米晶体材料制备的技术困难,另一方面又将纳米材料的优异性能应用到了传统工程材料的表面改性技术中。因此,这种新材料新技术具有很大的工业应用价值。目前,表面纳米化的研究主要集中于机械加工的方法。本文将简要介绍表面自身纳米化处理的技术特点以及对疲劳、腐蚀、磨损等性能的影响。 2 表面纳米化的基本原理与制备方法 在块状粗晶材料上获得纳米结构表层有3种基本方式[8] 表面涂层或沉积,表面自身纳米化和混合方式。 表面涂层或沉积,首先制备出具有纳米尺度的颗粒再将这些颗粒固结在材料的表面在材料上形成一个与基体化学成分相同(或不同)的纳米结构表层。这种材料的主要特征是纳米结构表层内的晶粒大小比较均匀表层与基体之间存在着明显的界面材料的外形尺寸与处理前相比有所增加。 表面自身纳米化,对于多晶材料采用非平衡处理方法增加材料表面的自由能使粗晶组织逐渐细化至纳米量级这种材料的主要特征是晶粒尺寸沿厚度方向逐渐增大纳米结构表层与基体之间不存在界面与处理前相比材料的外形尺寸基本不变。表面自身纳米化技术与表面自身纳米化材料有很多独特之处:首先,表面自身纳米化采用常规的表面处理方法(或者对常规的处理方法进行略微的改造)即可实现,在

纳米金属粉末制备方法综述

摘要纳米粉末具有特殊性质, 并在各个领域得到广泛应用。本文详细介绍了制备纳米粉末的方法, 如机械法、物理法和化学法,和这些方法的原理、技术特点、研究进展和局限性。最后提出目前仍需解决的一些问题并对纳米金属粉末新的制备方法做出展望。 关键词纳米粉末;制备方法;机械法;物理法;化学法 一.绪论 超细粉末的概念于20世纪60年代提出,粉末的粒度一般要求小0.1um( 100nm),即在1~ 100nm间,故超细粉末又称作纳米粉末。由于纳米微粒本身的结构与常规材料不同,所以具有许多新奇的特性。比如纳米金属粉末就具有不同普通材料的光、电、磁、热力学和化学反应等方面的奇异性能, 是一种重要的功能材料,具有广泛的应用前景。现已在国防、化工、轻工、航天、冶金等领域得到重要应用,因而引起了人们的注意。80年代以来, 纳米粉末作为一种新型材料,已引起了各国政府及科学家的极大重视,美国、日本、西欧等发达国家都将其列入发展高技术的计划中,投入了相当的人力和物力,例如美国的“星球大战”计划、西欧各国的“尤里卡”计划、日本 1981 年开始实施的“高技术探索研究”计划以及我国的“863”计划,都列入了纳米材料的研究和开发。目前一些纳米粉末,如钛酸钡、氮化硅、氧化锆等已经实现了商品化。我国在纳米粉末研究方面起步较晚,80年代后期才开始比较系统的研制开发。近年来取得一些成效,特别是一些大学和研究所在理论研究和实验室规模中试水平上有了较大的发展。但总的说来,我国在这一领域与世界先进水平相比, 仍有一定差距。本文将重点介绍目前已研究的纳米粉末的制备方法。 二.方法综述 2.1机械法 机械法就是借助于机械力将大块金属破碎成所需粒径粉末的一种加工方法。按照机械力的不同可将其分为机械冲击式粉碎法、气流磨粉碎法、球磨法和超声波粉碎法等。目前普遍使用的方法还是球磨法和气流磨粉碎法,其优点是工艺简单、产量大,可以制备一些常规方法难以得到的高熔点金属和合金的超细纳米粉末。 2. 1. 1球磨法 球磨法主要分为滚动球法和振动球磨法。该方法利用了金属颗粒在不同的应变速率下因产生变形而破碎细化的机理。其优点是对物料的选择性不强,可连续操作,生产效率高,适用于干磨、湿磨,可以进行多种金属及合金的粉末制备。缺点是在粉末制备过程中分级比较困难。 2. 1. 2气流磨粉碎法 气流磨粉碎法是目前制备磁性材料粉末应用最广的方法。具体的工艺过程为:压缩气体经过特殊设计的喷嘴后,被加速为超音速气流,喷射到研磨机的中心研磨区,从而带动研磨区内的物料互相碰撞,使粉末粉碎变细;气流膨胀后随物料上升进入分级区,由涡轮式分级器分选出达到粒度的物料,其余粗粉返回研磨区继续研磨, 直至达到要求的粒度被分出为止。整个生产过程可以连续自动运行,并通过分级轮转速的调节来控制粉末粒径大小(平均粒度在3~ 8 μ m)。气流磨粉碎法适于大批量工业化生产,工艺成熟。缺点是在金属粉末的生产过程中,必须使用连续不断的惰性气体或氮气作为压缩气源,耗气量较大;只适合脆性金属及合金的破碎制粉。

金属纳米晶体的表面与其催化效应

金属纳米晶体的表面与其催化效应 沈正阳 (浙大材料系1104 3110103281) 摘要:概括纳米材料的表面与界面特性,从金属纳米晶体表面活性与结构介绍其的催化性能,简要概述金属纳米晶体形状与晶面的关系以及金属纳米晶体的成核与生长。 关键词:纳米金属;表面活性;催化;高指数晶面 1.纳米材料的表面与界面 纳米微粒尺寸小,表面能高,位于表面的原子占相当大的比例。由于表面原子数增多,原子配位不足及高的表面能,使这些表面原子具有高的活性,极不稳定,很容易与其他原子结合。强烈的表面效应,使超微粒子具有高度的活性。如将刚制成的金属超微粒子暴露在大气中,瞬时就会氧化,若在非超高真空环境,则不断吸附气体并发生反应。[1] 纳米晶体是至少有一个维度介于1到100纳米之间的晶体。纳米材料主要由晶粒和晶粒界面2部分组成,二者对纳米材料的性能有重要影响。纳米材料微观结构与传统晶体结构基本一致,但因每个晶粒仅包含着有限个晶胞,晶格点阵必然会发生一定程度的弹性畸变,其内部同样会存在各种缺陷,如点缺陷、位错、孪晶界等。纳米金属粒子的形状、粒径、颗粒间界、晶面间界、杂质原子、结构缺陷等是影响其催化性能的重要因素。纳米材料中,晶界原子质量分数达15%~50%,晶界上的原子排列极为复杂,尤其三相或更多相交叉区,原子几乎是自由的、孤立的,其量子力学状态和原子、电子结构已非传统固体物理、晶体理论所能解释。金属纳米晶体研究中,发现面心立方结构纳米金属如 Al、Ni、Cu 和密排六方结构Co都存在孪晶和层错缺陷,Cu纳米金属中存在晶界滑移。 2.金属纳米晶体的催化性能 近年来,关于纳米微粒催化剂的大量研究表明,纳米粒子作为催化剂,表现出非常高的催化活性和选择性。这是因为纳米微粒尺寸小,位于表面的原子或分子所占的比例非常大,并随纳米粒子尺寸的减小而急剧增大,同时微粒的比表面积及表面结合能迅速增大。纳米颗粒表面原子数的增加、原子配位的不足必然导致了纳米结构表面存在许多缺陷。从化学角度看,表面原子所处的键合状态或键

材料表面纳米化研究现状

金属材料表面纳米化研究现状 摘要:金属材料的表面纳米化处理是近几年表面强化方法研究的热点之一。这种技术将纳米晶体材料的优异性能与传统工程金属材料相结合,在工业应用上具有广阔的应用前景。通过对表面纳米化的基本原理、制备方法、结构特征和功能特性的综述,提出要实现这种新技术的工业应用需要解决的问题,如影响因素,表面纳米化形成动力学等。 关键词:表面纳米化;金属材料;研究现状 1、介绍 表面工程是21世纪工业发展的关键技术之一,它是先进制造技术的重要组成部分,同时又可为先进制造技术的发展提供技术支撑。表面工程,是经表面预处理后,通过表面涂覆、表面改性或多种表面工程技术复合处理,改变固体金属表面或非金属表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态等,以获得所需要表面性能的系统工程。表面工程的最大优势是能够以多种方法制备出优于本体材料性能的表面功能薄层,赋予零件耐高温、耐腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射等性能。这层表面材料与部件的整体材料相比,厚度薄、面积小,但却承担着工作部件的主要功能[1-3]。 从19世纪80年代表面工程的诞生到现在,经历了三个发展阶段,第一代表面工程是指传统的单一表面工程技术,包括热喷涂、电刷镀、、激光熔覆、PVD(物理气相沉积)技术、CVD(化学气相沉积)技术以及激光束、离子束、电子束三束表面改性等[4-5]。第二代表面工程又称复合表面工程,是指将两种或多种传统的表面技术复合应用,起到“1+l>2”的协同效果[6]。例如,热喷涂与激光(或电子束)重熔的复合,热喷涂与电刷镀的复合,化学热处理与电镀的复合,多层薄膜技术的复合等。第三代表面工程即纳米表面工程,是指纳米材料和纳米技术有机地与传统表面工程的结合与应用。 纳米表面工程是以纳米材料和其他低维非平衡材料为基础,通过特定的加工技术或手段,对固体表面进行强化、改性、超精细加工或赋予表面新功能的系统工程。简言之,纳米表面工程就是将纳米材料和纳米技术与表面工程交叉、复合、综合并开发应用[7-9]。 在服役环境下,金属材料的失效多始于表面,因此只要在材料上制备出一定厚度的纳米结构表层,即实现表面纳米化,就可以通过表面组织和性能的优化提高材料的整体性能和服役行为。与其它纳米材料制备方法相比,表面纳米化技术

2017年纳米金属粉体材料行业分析报告

2017年纳米金属粉体材料行业分析报告 2017年1月

目录 一、新材料行业发展概况 (8) 1、新材料的定义 (8) 2、纳米材料市场发展情况 (9) 二、行业管理 (11) 1、行业监管体制及主管部门 (11) 2、行业主要法律法规和标准 (12) (1)主要法律法规 (12) (2)国家标准 (12) 3、行业主要产业政策 (13) 三、主要产品细分行业概况 (15) 1、片式多层陶瓷电容器(MLCC)行业 (16) 2、表面封装行业 (19) 3、晶片电阻器行业 (21) 4、3D打印行业 (21) 四、行业上下游之间的关联性 (22) 1、上游行业对本行业的影响 (22) (1)上游行业价格波动的情况 (22) (2)上游行业对本行业的影响 (24) 2、下游行业对本行业的影响 (24) (1)片式陶瓷电容器(MLCC)领域 (24) (2)太阳能电池领域 (25) (3)锡膏领域 (25) (4)3D打印金属粉 (27)

五、行业竞争格局 (27) 1、技术进入门槛高 (28) 2、低端产品产业集中度低 (29) 3、国外企业处于第一阵营 (29) 4、国内企业迅速发展 (29)

纳米镍粉是一种灰黑色的粉体状产品,对金属碳化物(如WC、TiC、TaC等)及石墨等具有良好的润湿性和很好的压制性、烧结性能,是一种重要的硬质合金和金刚石胎体粘结金属粉体材料;纳米镍粉表面活性高,表面积大,也是一种良好的催化剂;纳米镍粉还具有良好的导电性,成本低,被广泛应用于制造片式多层陶瓷电容器(MLCC)(Multi-Layered Ceramic Capacitor片式多层陶瓷电容器英文缩写)的内部电极及其他电子组件的电子浆料、镍电池、蓄电池、催化剂、磁流体以及特种涂料、吸波材料等。作为高效助燃剂,纳米镍粉还可被应用在航空航天等高端领域,将纳米镍粉添加到火箭的固体燃料推进剂中可大幅度提高燃料的燃烧热、燃烧效率,改善燃烧的稳定性。 MLCC作为纳米镍粉重要的应用产品,其是由印好电极(内电极)的陶瓷介质膜片以错位的方式叠合起来,经过一次性高温烧结形成陶瓷芯片,再在芯片的两端封上金属层(外电极)而成;电极浆料作为制造MLCC 的关键材料,其主要成分是由金属粉体、玻璃相及有机载体3个部份组成,金属粉体在浆料中含量很高,它是决定电极性能的主要因素,经高温烧结形成金属网络结构实现导电功能。因此电极浆料所用的金属粉体材料要求纯度高、粉体颗粒近球形、粒径小及分散性好等特性,而纳米镍粉能够很好的满足这一要求。

金属纳米粉装置设计

摘要 纳米科技是二十世纪八十年代发展起来的一门新兴交叉、前沿学科。在二十一世纪纳米科技是三大重要技术之一,属于前沿性课题之一。其中纳米粉体的制备是纳米科技的重要研究内容之一。蒸发冷凝法制备纳米粉体是一种较早的物理方法,本文用电弧法制备,也是属于蒸发冷凝法的一种。 本文首先介绍了纳米科技的基本知识及其发展状况和应用前景。然后设计了一套电弧加热法制备纳米粉体的实验装置。该装置的工作原理是在一定压力的惰性气氛或反应气氛中,将金属等材料作为电弧的电极,使其在高温电弧等离子的作用下被溶化、蒸发。蒸汽遇到周围的气体就会被冷却或发生反应形成超微粉。该系统共有加热系统、真空系统、生成室、收集室等几部分组成。首先针对纳米颗粒的生产条件设计了生成室和真空系统。然后用电弧加热制备生成纳米蒸汽。冷阱采用了不断输入液氮实现了急速冷却,使蒸汽快速成核以保证纳米尺度。最后通过采用手套箱结构的收集装置实现真空室中粉体的包装从而避免了氧化。整个系统易于加工实现,能够满足制备纳米微粒的实验需求。 关键词:纳米粉体;电弧加热;制备;冷阱

Abstract Nanotechnology is developing a newcross-cutting, cutting-edge disciplines in the eighties of the twentieth century. Nanotechnology in the twenty-first century technology is one of the three most important are the forefront of one of the topics. Preparation of nano-powder of which is an important research nanotechnology one. Prepared by evaporation condensation nanopowder is a physical method earlier in this paper was prepared by arc, but also belong to a kind of evaporation condensation method. This article introduces the basic knowledge of nanotechnology and its development and application prospects. Arc and then designed a nano-powders prepared by heating of the experimental apparatus. The working principle of the device is in a certain atmosphere of pressure of inert or reactive atmosphere, such materials as metal arc electrodes, so that at a high temperature arc plasma melting under the role of evaporation. Encountered in the surrounding gas steam will be cooled or the formation of ultrafine reaction. The system total heating system, vacuum system, to generate room, the collection consists of several rooms. First of all, for the production of nanoparticles designed to generate conditions of rooms and vacuum system. Preparation of arc and then use to generate nano-steam heating. Cold trap using liquid nitrogen to achieve a constant input of rapid cooling, so that rapid nucleation of steam to ensure that the nanometer scale. Finally, through the use of glove-box structure of the collection device to achieve a vacuum packed powder chamber to avoid oxidation. The realization of the entire system is easy to process, prepare to meet the experimental needs of nanoparticles. Key words: nano-powder; arc heating; Preparation; cold trap

纳米催化剂

纳米催化剂

纳米催化剂进展 中国地质大学,材化学院,武汉430000 摘要:简要介绍了纳米催化剂的基本性质、其相对于其他催化剂的优势,并较详细地介绍了纳米催化剂类型、部分应用以及相对应类型催化剂例子的介绍,以及常见的制备方法及其表征手段,最后介绍了部分国内和国外纳米催化剂的应用,并对其发展方向进行一定的预测。 关键词:纳米催化剂应用制备催化活性进展 近年来, 纳米科学与技术的发展已广泛地渗透到催化研究领域, 其中最典型的 实例就是纳米催化剂(nanocatalysts—NCs)的出现及与其相关研究的蓬勃发展。NCs具有比表面积大、表面活性高等特点, 显示出许多传统催化剂无法比拟的优异特性;此外, NCs还表现出优良的电催化、磁催化等性能,已被广泛地应用于石油、化工、能源、涂料、生物以及环境保护等许多领域。本文主要就近年来NCs 的研究进展进行了综述。 1.纳米催化剂的性质 1.1表面效应 通常所用的参数是颗粒尺寸、比表面积、孔径尺寸及其分布等,有研究表明,当微粒粒径由10nm减小到1nm时, 表面原子数将从20%增加到90%。这不仅使得表面原子的配位数严重不足、出现不饱和键以及表面缺陷增加, 同时还会引起表面张力增大, 使表面原子稳定性降低, 极易结合其它原子来降低表面张力。此外,Perez等认为NCs的表面效应取决于其特殊的16种表面位置, 这些位置对外来吸附质的作用不同, 从而产生不同的吸附态, 显示出不同的催化活性。 1.2体积效应 体积效应是指当纳米颗粒的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或比其更小时, 晶态材 料周期性的边界条件被破坏, 非晶态纳米颗粒的表面附近原子密度减小, 使得其在光、电、声、力、热、磁、内压、化学活性和催化活性等方面都较普通颗粒相发生很大变化,如纳米级胶态金属的催化速率就比常规金属的催化速率提高了100倍。 1.3量子尺寸效应 当纳米颗粒尺寸下降到一定值时, 费米能级附近的电子能级将由准连续态分裂为分立能级, 此时处于分立能级中的电子的波动性可使纳米颗粒具有较突出的光学非线性、特异催化

表面纳米化的研究进展_张鹏

第30卷第3期吉林工程技术师范学院学报 Vol.30No.32014年3月 Journal of Jilin Teachers Institute of Engineering and Technology Mar.2014 收稿日期:2014-02-11 基金项目:吉林省科技发展计划项目(20120342)。作者简介:张鹏(1971-),男,吉林乾安人,吉林工程技术师范学院食品工程学院教授,主要从事化工分离与过程模拟研究。 表面纳米化的研究进展 张 鹏,尚晓敏,刘晓秋,彭欣丽 (吉林工程技术师范学院食品工程学院,吉林长春130052) [摘 要]本文主要从物理法和化学法对表面纳米化方法进行了归纳。同时对各种纳米化方法的优缺 点及其适用范围进行了对比分析,并对表面纳米化方法的发展前景进行了展望。[关键词]填料;纳米化;进展;方法[中图分类号]TG668 [文献标识码]A [文章编号]1009-9042(2014)03-0073-02 The Research Progress of Surface Nanocrystallization ZHANG Peng ,SHANG Xiao-min ,LIU Xiao-qiu ,PENG Xin-li (College of Food Engineering ,Jilin Teachers Institute of Engineering and Technology ,Changchun Jilin 130052,China ) Abstract :This paper mainly summarizes the surface nanocrystallization method from the physi-cal and chemical methods ;at the same time ,it makes the contrastive analysis toward the ad-vantages and disadvantages of various nanocrystallization methods and its applicable range as well ,and discusses the development prospect of surface nanocrystallization method.Key words :packing ;nanocrystallization ;progress ;method 1前言 纳米材料具有独特的优异性能如高强度、良好的塑性变形能力(包括超塑性)、高比热、高热膨胀系数以及独特的理化性能等引起了人们的高度重视。一直以来,人们对纳米材料进行了广泛而深入的研究。在纳米材料的制备技术、制备方法、性能及其应用领域的探索和拓展等方面都取得了长足的进步。 在此背景下,中国的卢柯与华裔学者吕坚联合提出了结构材料表面纳米化的概念,并被列入国家纳米科技发展规划,2000年国际纳米材料大会的总结报告上被认为是最有可能在结构材料上获得突破的纳米技术之一。 2表面纳米化概念的提出 1998年卢柯和吕坚提出了金属材料表面纳米化的概念。表面纳米化有三种基本方式:第一种是图层表面 纳米化,即在材料表面沉积一层纳米结构的涂层;第二种是自身表面纳米化,即将材料表面层的粗晶组织细化到纳米级形成表面纳米化层;第三种方式是混合型表面纳米化,即以上两种方式的混合。这三种表面纳米化本身都有自身的弱点和优点,因此当这三种表面纳米化的方式一提出就得到了很大的关注。 3表面纳米化方法研究进展 纳米薄膜、粉末有多种制备方法,主要可分为物理方法和化学方法两大类。3.1物理方法 物理气相沉积(PVD )法,真空蒸镀是在真空条 件下,将镀料加热并蒸发,使大量的原子、 分子气化并离开液体镀料表面。 真空蒸镀基本原理是在真空条件下,使金属、金属合金或化合物蒸发,然后沉积在基本表面上,蒸发的方法常用电阻加热,高频感应加热,电子束、激光束、离子束高能轰击镀料,使蒸发成气相,然后沉积

纳米催化剂简介

纳米催化剂简介 摘要 催化剂的作用主要可归结为三个方面:一是提高反应速度,增加反应效率;二是决定反应路径,有优良的选择性,例如只进行氢化、脱氢反应,不发生氢化分解和脱水反应;三是降低反应温度。纳米粒子作为催化剂必须满足上述的条件。近年来科学工作者在纳米微粒催化剂的研究方面已取得一些结果,显示了纳米粒子催化剂的优越性。 纳米微粒由于尺寸小,表面所占的体积百分数大,表面的键态和电子态与颗粒内部不同,表面原子配位不全等导致表面的活性位置增加,这就使它具备了作为催化剂的基本条件。最近,关于纳米微粒表面形态的研究指出,随着粒径的减小,表面光滑程度变差,形成了凸凹不平的原子台阶,这就增加了化学反应的接触面。有人预计超微粒子催化剂在下一世纪很可能成为催化反应的主要角色。尽管纳米级的催化剂还主要处于实验室阶段,尚未在工业上得到广泛的应用,但是它的应用前途方兴未艾。 关键词:性质,制备,典型催化剂,表征技术,应用,

目录 绪论-----------------------------------------------------------1 1. 纳米催化剂性质----------------------------------------------1 1.1 纳米催化剂的表面效应-------------------------------------1 1.2 体积效应-------------------------------------------------1 1.3 量子尺寸效应---------------------------------------------1 2. 纳米催化剂的制备--------------------------------------------2 2.1 溶胶凝胶法-----------------------------------------------2 2.2 浸渍法---------------------------------------------------2 2.3 沉淀法---------------------------------------------------3 2.4 微乳液法-------------------------------------------------3 2.5 离子交换法-----------------------------------------------3 2.6 水解法---------------------------------------------------3 2.7 等离子体法----------------------------------------------3 2.8 微波合成法-----------------------------------------------4 2.9 纳米材料制备耦合技术-------------------------------------4 3. 几种典型催化剂----------------------------------------------4 3.1 纳米金属粒子催化剂---------------------------------------4 3.2 纳米金属氧化物催化剂-------------------------------------5 3.3 纳米半导体粒子的光催化-----------------------------------5 3.4 纳米固载杂多酸盐催化剂-----------------------------------5 3.5 纳米固体超强酸催化剂-------------------------------------6 3.6 纳米复合固体超强酸催化剂---------------------------------6 3.7 磁性纳米固体酸催化剂-------------------------------------6 3.8 碳纳米管催化剂-------------------------------------------7 3.9 其它纳米催化剂-------------------------------------------7 4. 纳米催化剂表征技术------------------------------------------7

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