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纳米材料的特殊性能及其应用

第22卷第1期2O00年2月

沈阳工业大学学报

JournalorShen蜩ng

Un{versjtyoJchnology

V01.22No.1

Feb.200O

文章缠号:1∞O一】64吖姗101一002卜04

纳米材料的特殊性能及其应用

刘忆,刘卫华,訾树燕。王彦芳

(辽宁工程技木^学机幢工狸学院,辽宁阜新J230∞)

摘要:纳米材料目其独特的显徽结构和组织形抗.使材料的物理、化学和机械性能发生了巨大的变化t极大地拓宽了材料的应用锈域.敷述了纳米材料独特的昱微结构、组织形态和物理、化学及机槭性能-总结归纳了纳米材料的应用镇域和发展前景.

关薯诃t纳米材料I特殊性能;超细化

中囝分类号:1_|G142文献标识码:A

纳米材料是结构单元(结晶体)至少在一十方向上具有纳米特征的周体材料….根据其形态可分为零维、一维、二维和三维纳米材料日.

零维纳米材料是在三维尺寸都达到纳米特征尺寸的材料.主要包括纳米粒子和纳米团蔟,粒子尺寸范围介于宏观块体和微观原子之间.可用于磁记录介质、高教催化剂、助燃剂等,是纳米材料的一个重要研究领域Ⅷ.一维纳米材料是在二维方向具有纳米材料特征的材料.如纳米管、纳米捧.其中纳米碳管是由单层或多层石墨片卷曲而成的无缝纳米缓臂H,其强度比其它显微组织的材料高200倍Ⅷ.二维纳米材料是指一维方向具有纳米特征尺寸的材料。如纳米薄膜等.用作结构涂层.可以减摩、抗氧化、耐高温、耐腐蚀{用作功能涂层・可以消光、绝缘、超导、传感等.三雏纳米材料是指纳米超散颗粒在高压下压制成型.或经一定的热处理工序后所生成的.教细结构为纳米结掏的致密型固体材料.其主要特征是具有巨大的颗粒间界面,原予的扩散系数比大块材料高10”~10“倍孵,所以具有高韧性和超塑性.如SiN.纳米陶瓷的塑性是微米级的214%:zr0,纳米陶瓷在l250℃和73MPa时,压缩应变量达380%慢

纳米材料的应用尚处于探索阶段.世界各国对纳米材料的应用抱有极大的兴趣.目前,已在冶金、电子、磷性材料、传感器、日用化妆品等领域得到应用.

1纳米材料的结构

纳米材料由于晶粒的超细化,导致结构内有牟区域范围缩小,界面原子增多.界面积,体积比增大,缺陷密度增加,拘戎了独特的结构形态.I.1纳米材料的微观结构

由于组成纳米固体的颗粒极小,使界面组元所占比重显著增大.若纳米微粒为5nm.材料界面的体积将占全部体积的50%左右,即材料中一半左右的原子是分布在界面内.每立方厘米体积内存在108个不同的界面结}町.材料中的界面蛆元就是所有这些界面结构的组合,而界面上的原子间距又各不一样.所以,界面蛆元内的原子排列无序度、混乱度高于传统的晶态和非晶态.格莱特(GIei竹H)、平替海等人对气相凝聚法制备的Ag。Cu,(O.05≤x≤0.40)纳米台金样品微观结掏研究发现.界面均无亚稳相,原子呈有序结掏Ⅷ.纳米固体Pd中.晶界上既有有序区域,又有局部不完整或无序区域以及纳米绥空洞191纳米尺寸晶垃的结构与完整晶格有很大差异【Iq.纳米晶粒非常小,相邻晶粒间的错配增大了晶界区域原子的间距,造成品界区域的应力场扩展到晶内.使晶内原予从理想点阵位置向晶界移动.虽然保持原晶体结构,但点阵被扩张了,与理想点阵结构产生了差异.靖曼玲对非晶化法制备的Ni.P台金复相纳米晶体测试发现,N{'P纳米相中空位浓度增加导致晶格畸变.晶粒尺寸越小,

收M廿期:】999—10一J3

怍青简舟:刘忆(1956一',土_,四川中讧^,jI宁工程技术凡学剐缸授.硕士 万方数据