纳米粉体材料的制备及应用

发布时间 | 2023-05-26 11:01 分类 | 粉体入门 点击量 | 1719
涂料 氧化硅 纳米材料
导读:​纳米粉体也叫纳米颗粒,一般指尺寸在1-100nm之间的超细粒子,有人称它是超微粒子。它的尺度大于原子簇而又小于一般的微粒。按照它的尺寸计算,假设每个原子尺寸为1埃,那么它所含原子数在1000...

纳米粉体也叫纳米颗粒,一般指尺寸1-100nm之间的超细粒子,有人称它是超微粒子。它的尺度大于原子簇而又小于一般的微粒。按照它的尺寸计算,假设每个原子尺寸为1埃,那么它所含原子数1000个-10亿个之间。它小于一般生物细胞,和病毒的尺寸相当

细微颗粒一般不具有量子效应,而纳米颗粒具有量子效应;一般原子团簇具有量子效应和幻数效应,而纳米颗粒不具有幻数效应。纳米颗粒的形态有球形、板状、棒状、角状、海绵状等,制成纳米颗粒的成分可以是金属,可以是氧化物,还可以是其他各种化合物

 碳纳米管

纳米粉体材料之星纳米碳管

一、纳米粉体材料的制备

(1) 气相法,是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的反应,最后冷却过程中凝聚长大形成纳米微粒的方法。

具体有惰性气体冷凝法、溅射法、流动液面上真空蒸镀法、通电加热法、爆炸丝法、化学气相反应法等

2)液相法,液相法制备纳米微粒的共同特点是该法均以均相的溶液为出发点,通过各种途径使溶质和溶剂分离,溶质形成一定的形状和大小的颗粒,得到所需粉末样品的前躯体,热解后得到纳米微粒。

主要的制备方法有沉淀法、水解法、喷雾法、溶胶凝胶等等

3)固相法,固相法是通过从固相到固相的转变来制造粉体,对于气象和液相,分子具有大的易动度,所以集合状态是均匀的,对于外界条件来讲,反应很敏感。而固相法分子扩散很迟缓,集合状态时多种多样的。比较稳定。

主要方法有热分解法、固相反映法、火花放电法、溶出法、球磨法等

二、纳米粉体材料的应用

由于纳米粉体材料可以压制成纳米固体所以纳米粉体是纳米固体的基础。

(1)纳米涂层

纳米涂层

纳米涂层是运用表面技术,将部分或全部含有纳米粉的材料涂于基体,由于纳米粉体的独特表面性质,从而赋予材料新的各种性质。

① 可以做成表面涂料从而改变物质表面的光学性质,如光学非线性、光吸收、光反射、光传输等。纳米颗粒在灯泡工业上有很好的应用。对于高压钠灯,碘弧灯有69%的电能转化为红外线,只有少量的光能是可见光,并且灯管发热也会减少灯管的寿命,纳米颗粒给其提供了新的解决方案,人们利用SiO2和TiO2的纳米颗粒制成了多层干涉薄膜总厚度为微米级衬在灯管的内部不仅透光率好而且又很强的红外线反射能力。可以节省电15%

②纳米红外涂层,也受到很多人的研究,利用二氧化硅和三氧化二铁、三氧化二铝的纳米粉末复合后就可以很强的吸收红外线,可以做成军人的衣服,既可以保暖又可以躲避敌人热频段的探测,并且重量减少30%

③纳米紫外涂层,是利用了纳米颗粒的蓝移现象,可作为半导体紫外线过滤器。还有可以涂在塑料表面可以减缓塑料的老化,甚至可以做成防晒霜保护皮肤。

④纳米隐身技术,随着各种探测手段越来越先进,雷达发射电磁波,利用红外探测器可以探测发热体等在以后的军事斗争中,纳米隐身技术就显得很重要了。一方面由于纳米颗粒尺寸远小于红外及其雷达波的波长,因此纳米颗粒的透射率就比常规的材料要大得多,从而减少了反射率,避开了探测;另一方面,纳米微粒的表面能比常规材料要多得多,这就使纳米微粒对电磁波的吸收很强,使反射回去的电磁波轻度大大减小从而很难被发现。纳米级的硼化物,碳化物以及纳米碳管在这方面很有发展前途。

2)在环境保护方面的应用

矿物能源的短缺,环境污染困扰着人们,纳米材料在环境保护,环境治理和减少污染方面的应用,已经呈现出欣欣向荣的景象。纳米颗粒可以抗菌、防腐、除臭、净化空气、优化环境,便于降解等,此外还可以吸附重金属离子净化水质,吸附细菌,病毒,有毒离子等。

3)纳米粒子光催化

光催化可以用于环保,降解农药,有机物等。由于纳米粒子粒径小,比表面积大,光催化效率高;另外纳米粒子生成的电子、空穴在达到表面大部分不会重新结合,因此空穴低,化学反应活性高。


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作者:粉体圈

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