科学纳米材料一一 2 1世纪的新型材料 N anoIVl at e ri al一一 T h e N ew IVl at e ri al i n th e 2 1 th C e nt u ry 奇云(安徽省淮南市淮南医科专业学校讲师) 纳米科技( o i d t 卜 ol og y 简称 N 0ST)是一门多学科的基础研究和应用开发紧密联系的新科技纳米科技的诞生和发展开辟了人类认识世界的新层次通过它人们能够直接利用原子分子进行生产制备出仅包含几十个到几万个原子的超细微粒一一纳米微粒并把它作为基本构成单元适当排列成一维的量子线二维的量子面三维的纳米固体纳米固体材料( om t i d m t i 一) 有一般晶体材料和非晶体材料都不具备的优良特性它的出现使凝聚态物理理论受到了挑战世界上几个发达国家都投人了很大力量对这种将在 21世纪的科学进步中充当重要角色的材料进行了基础理论研究和应用研究于 198 7年开始纳米固体的研究工作已研制成功几种小块纳米固体 198 9年中科院等离子体物理研究所制备出纳米微粒并在探索研制大块纳米固体和纳米薄膜材料方面取得重要进展中科院安徽光学机械研究所制成 51 队超微粉产量已达千克级与硅酸盐研究所合作制成陶瓷性能大为改善且降低了烧结温度 1990年 3月 26一 28 日中科院有关学部在合肥召开了首届全国纳米固体材料研讨会已制定出我国发晨纳米材料的规划揭开了我国纳米固体研究的新篇章 1991 年 10月第二届全国纳米固体材料研讨会又在合肥召开二纳米固体的制备方法一纳米固体材料的发展状况 198 4年德国萨尔州材料物理研究所所长格莱特( 日 G }eite )教授及其合作者萨尔布吕肯( S 匕‘ke n)在实验室里制造出一种新型的固体材料它是由尺度为纳米量级的超细微粒压制烧结而成的人工凝聚态固体 1986年他们做了首次报道指出这种材料具有新型的固态结构基本性质与处于晶态或非晶态的同种材料大相径庭并将此材料称为纳米固体前西德日本美国和原苏联对此种新材料表现出极大关注迅速开展了这类材料结构性能制备和应用的全面研究 198 7年美国西格尔( RW S i g l)成功地制出纳米陶瓷材料 TI O 1988年原苏联成功地制造出千克级的纳米固体 1990年美国利用离子溅射技术成功地在多晶Al表面上喷涂一层 12纳米厚的纳米 M O晶体首次制成性能优良的纳米晶体与传统多晶复合材料我国在 1986年开始对纳米材料进行研究当时主要是研制纳米微粒中科院固体物理研究所制备纳米固体的方法是多种多样的条件是要先制出尺度为几个纳米且具有随机取向的微粒目前制备纳米微粒的方法可分为三大类物理方法主要包括蒸发冷凝法离子溅射法机械研磨法低温等离子体法氢脆法电火花和爆炸法等;化学方法主要包括水热法水解法溶融法等;综合方法主要包括激光诱导化学沉积等离子加强化学沉积等纳米微粒经加压烧结后即成纳米固体目前制备纳米固体的常用方法是蒸发冷凝加原位加压这种方法是在一个装有加热器和冷却棒的超高线 毫巴以上)的密封室内充人低压(1 000一 2 0 00帕)惰性气体氦或氢将初始材料(如铁)置于钳锅内用加热器逐渐加热使其蒸发蒸发后的初始材料(如铁)原子与惰性气体原子(如氦)相互碰撞并沉积在一 77K的冷阱上从而形成尺寸为几个纳米的松散粉末当系统重新抽到小于 10米乐M6 米乐米乐M6 米乐