納米復(fù)合材料與技術(shù)論文3000字
納米復(fù)合材料與技術(shù)論文3000字
納米材料技術(shù)作為一門高新科學(xué)技術(shù)，納米技術(shù)具有極大的價(jià)值和作用。下面小編給大家分享一些納米材料與技術(shù)3000字論文， 希望能對大家有所幫助！
納米材料與技術(shù)3000字論文篇一：《試談納米復(fù)合材料技術(shù)發(fā)展及前景》
[摘要]納米材料是指材料顯微結(jié)構(gòu)中至少有一相的一維尺度在100nm以內(nèi)的材料。納米材料由于平均粒徑微小、表面原子多、比表面積大、表面能高，因而其性質(zhì)顯示出獨(dú)特的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)等特性，具有許多常規(guī)材料不可能具有的性能。納米材料由于其超凡的特性，引起了人們越來越廣泛的關(guān)注,不少學(xué)者認(rèn)為納米材料將是21世紀(jì)最有前途的材料之一，納米技術(shù)將成為21世紀(jì)的主導(dǎo)技術(shù)。
[關(guān)鍵詞]高聚物納米復(fù)合材料
一、 納米材料的特性
當(dāng)材料的尺寸進(jìn)入納米級，材料便會出現(xiàn)以下奇異的物理性能：
1、尺寸效應(yīng)
當(dāng)超細(xì)微粒的尺寸與光波波長、德布羅意波長以及超導(dǎo)態(tài)的相干長度或投射深度等物理特征尺寸相當(dāng)或更小時(shí)，晶體的邊界條件將被破壞，非晶態(tài)納米微粒的顆粒表面附近原子密度減小，導(dǎo)致聲、光電、磁、熱、力學(xué)等特性呈現(xiàn)出新的小尺寸效應(yīng)。如當(dāng)顆粒的粒徑降到納米級時(shí)，材料的磁性就會發(fā)生很大變化，如一般鐵的矯頑力約為80A/m，而直徑小于20nm的鐵，其矯頑力卻增加了1000倍。若將納米粒子添加到聚合物中，不但可以改善聚合物的力學(xué)性能，甚至還可以賦予其新性能。
2、表面效應(yīng)
一般隨著微粒尺寸的減小，微粒中表面原子與原子總數(shù)之比將會增加，表面積也將會增大，從而引起材料性能的變化，這就是納米粒子的表面效應(yīng)。
納米微粒尺寸d(nm) 包含總原子表面原子所占比例(%)103×1042044×1034022.5×1028013099從表1中可以看出，隨著納米粒子粒徑的減小，表面原子所占比例急劇增加。由于表面原子數(shù)增多，原子配位不足及高的表面能，使這些表面原子具有高的活性，很容易與其它原子結(jié)合。若將納米粒子添加到高聚物中，這些具有不飽和性質(zhì)的表面原子就很容易同高聚物分子鏈段發(fā)生物理化學(xué)作用。
3、量子隧道效應(yīng)
微觀粒子貫穿勢壘的能力稱為隧道效應(yīng)。納米粒子的磁化強(qiáng)度等也具有隧道效應(yīng)，它們可以穿越宏觀系統(tǒng)的勢壘而產(chǎn)生變化，這稱為納米粒子的宏觀量子隧道效應(yīng)。它的研究對基礎(chǔ)研究及實(shí)際 應(yīng)用，如導(dǎo)電、導(dǎo)磁高聚物、微波吸收高聚物等，都具有重要意義。
二、高聚物/納米復(fù)合材料的技術(shù)進(jìn)展
對于高聚物/納米復(fù)合材料的研究十分廣泛，按納米粒子種類的不同可把高聚物/納米復(fù)合材料分為以下幾類：
1、高聚物/粘土納米復(fù)合材料
由于層狀無機(jī)物在一定驅(qū)動力作用下能碎裂成納米尺寸的結(jié)構(gòu)微區(qū)，其片層間距一般為納米級，它不僅可讓聚合物嵌入夾層，形成“嵌入納米復(fù)合材料”，還可使片層均勻分散于聚合物中形成“層離納米復(fù)合材料”。其中粘土易與有機(jī)陽離子發(fā)生交換反應(yīng)，具有的親油性甚至可引入與聚合物發(fā)生反應(yīng)的官能團(tuán)來提高其粘結(jié)。其制備的技術(shù)有插層法和剝離法，插層法是預(yù)先對粘土片層間進(jìn)行插層處理后，制成“嵌入納米復(fù)合材料”，而剝離法則是采用一些手段對粘土片層直接進(jìn)行剝離，形成“層離納米復(fù)合材料”。
2、高聚物/剛性納米粒子復(fù)合材料
用剛性納米粒子對力學(xué)性能有一定脆性的聚合物增韌是改善其力學(xué)性能的另一種可行性方法。隨著無機(jī)粒子微細(xì)化技術(shù)和粒子表面處理技術(shù)的 發(fā)展 ，特別是近年來納米級無機(jī)粒子的出現(xiàn)，塑料的增韌徹底沖破了以往在塑料中加入橡膠類彈性體的做法。采用納米剛性粒子填充不僅會使韌性、強(qiáng)度得到提高，而且其性價(jià)比也將是不能比擬的。
3、高聚物/碳納米管復(fù)合材料
碳納米管于1991年由S.Iijima 發(fā)現(xiàn)，其直徑比碳纖維小數(shù)千倍，其主要用途之一是作為聚合物復(fù)合材料的增強(qiáng)材料。
碳納米管的力學(xué)性能相當(dāng)突出?，F(xiàn)已測出碳納米管的強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)值為30-50GPa。盡管碳納米管的強(qiáng)度高，脆性卻不象碳纖維那樣高。碳纖維在約1%變形時(shí)就會斷裂，而碳納米管要到約18%變形時(shí)才斷裂。碳納米管的層間剪切強(qiáng)度高達(dá)500MPa，比傳統(tǒng)碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料高一個(gè)數(shù)量級。
在電性能方面，碳納米管作聚合物的填料具有獨(dú)特的優(yōu)勢。加入少量碳納米管即可大幅度提高材料的導(dǎo)電性。與以往為提高導(dǎo)電性而向樹脂中加入的碳黑相比，碳納米管有高的長徑比，因此其體積含量可比球狀碳黑減少很多。同時(shí)，由于納米管的本身長度極短而且柔曲性好，填入聚合物基體時(shí)不會斷裂，因而能保持其高長徑比。愛爾蘭都柏林Trinity學(xué)院進(jìn)行的研究表明，在塑料中含2%-3%的多壁碳納米管使電導(dǎo)率提高了14個(gè)數(shù)量級，從10-12s/m提高到了102s/m。
三、前景與展望
在高聚物/納米復(fù)合材料的研究中存在的主要問題是：高聚物與納米材料的分散缺乏專業(yè)設(shè)備，用傳統(tǒng)的設(shè)備往往不能使納米粒子很好的分散，同時(shí)高聚物表面處理還不夠理想。我國納米材料研究起步雖晚但 發(fā)展 很快，對于有些方面的研究 工作與國外相比還處于較先進(jìn)水平。如：漆宗能等對聚合物基粘土納米復(fù)合材料的研究;黃銳等利用剛性粒子對聚合物改性的研究都在學(xué)術(shù)界很有影響;另外，四川大學(xué)高分子 科學(xué) 與工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室發(fā)明的磨盤法、超聲波法制備聚合物基納米復(fù)合材料也是一種很有前景的手段。盡管如此，在總體水平上我國與先進(jìn)國家相比尚有一定差距。但無可否認(rèn)，納米材料由于獨(dú)特的性能，使其在增強(qiáng)聚合物 應(yīng)用中有著廣泛的前景，納米材料的應(yīng)用對開發(fā)研究高性能聚合物復(fù)合材料有重大意義。特別是隨著廉價(jià)納米材料不斷開發(fā)應(yīng)用，粒子表面處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，納米材料增強(qiáng)、增韌聚合物機(jī)理的研究不斷完善，納米材料改性的聚合物將逐步向 工業(yè) 化方向發(fā)展，其應(yīng)用前景會更加誘人。
參考 文獻(xiàn) ：
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納米材料與技術(shù)3000字論文篇二：《試論納米技術(shù)在新型包裝材料中的應(yīng)用》
【摘 要】作為一門高新科學(xué)技術(shù)，納米技術(shù)具有極大的價(jià)值和作用。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，納米科學(xué)得到迅速的發(fā)展，產(chǎn)生了納米材料學(xué)、納米化工學(xué)、納米機(jī)械學(xué)及納米生物學(xué)等，由此產(chǎn)生的納米技術(shù)產(chǎn)品也層出不窮，并開始涉及汽車行業(yè)。
【關(guān)鍵詞】納米技術(shù) 包裝材料
1 納米技術(shù)促進(jìn)了汽車材料技術(shù)的發(fā)展
納米技術(shù)可應(yīng)用在汽車的任何部位，包括發(fā)動機(jī)、底盤、車身、內(nèi)飾、車胎、傳動系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)等。例如，在汽車車身部分，利用納米技術(shù)可強(qiáng)化鋼板結(jié)構(gòu)，提高車體的碰撞安全性。另外，利用納米涂料烤漆，可使車身外觀色澤更為鮮亮、更耐蝕、耐磨。內(nèi)裝部分，利用納米材料良好的吸附能力、殺菌能力、除臭能力使室內(nèi)空氣更加清潔、安全。在排氣系統(tǒng)方面，利用納米金屬做為觸媒，具有較高的轉(zhuǎn)換效果。
由于納米技術(shù)具有奇特功效，它在汽車上得到了廣泛的應(yīng)用，提升汽車性能的同時(shí)延長使用壽命。
2 現(xiàn)代汽車上的納米材料
(1)納米面漆。汽車面漆是對汽車質(zhì)量的直觀評價(jià)，它不但決定著汽車的美觀與否，而且直接影響著汽車的市場競爭力。所以汽車面漆除要求具有高裝飾性外，還要求有優(yōu)良的耐久性，包括抵抗紫外線、水分、化學(xué)物質(zhì)及酸雨的侵蝕和抗劃痕的性能。納米涂料可以滿足上述要求。納米顆粒分散在有機(jī)聚合物骨架中，作承受負(fù)載的填料，與骨架材料相互作用，有助于提高材料的韌性和其它機(jī)械性能。研究表明，將10%的納米級TiO2粒子完全分散于樹脂中，可提高其機(jī)械性能，尤其可使抗劃痕性能大大提高，而且外觀好，利于制造汽車面漆涂料;將改性納米CaCO3以質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%加入聚氨酯清漆涂料中，可提高清漆涂料的光澤、流平性、柔韌性及涂層硬度等。
納米TiO2是一種抗紫外線輻射材料，加之其極微小顆粒的比表面積大，能在涂料干燥時(shí)很快形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可同時(shí)增強(qiáng)涂料的強(qiáng)度、光潔度和抗老化性;以納米高嶺土作填料，制得的聚甲基丙烯酸甲酯納米復(fù)合材料不僅透明，而且吸收紫外線，同時(shí)也可提高熱穩(wěn)定性，適合于制造汽車面漆涂料。
(2)納米塑料。納米塑料可以改變傳統(tǒng)塑料的特性，呈現(xiàn)出優(yōu)異的物理性能：強(qiáng)度高，耐熱性強(qiáng)，比重更小。隨著汽車應(yīng)用塑料數(shù)量越來越多，納米塑料會普遍應(yīng)用在汽車上。主要有阻燃塑料、增強(qiáng)塑料、抗紫外線老化塑料、抗菌塑料等。阻燃塑料是燃燒時(shí)，超細(xì)的納米材料顆粒能覆蓋在被燃材料表面并生成一層均勻的碳化層，起到隔熱、隔氧、抑煙和防熔滴的作用，從而起到阻燃作用。
目前汽車設(shè)計(jì)要求規(guī)定，凡通過乘客座艙的線路、管路和設(shè)備材料必須要符合阻燃標(biāo)準(zhǔn)，例如內(nèi)飾和電氣部分的面板、包裹導(dǎo)線的膠套，包裹線束的波紋管、膠管等，使用阻燃塑料比較容易達(dá)到要求。增強(qiáng)塑料是在塑料中填充經(jīng)表面處理的納米級無機(jī)材料蒙脫土、CaCO3、SiO2等，這些材料對聚丙烯的分子結(jié)晶有明顯的聚斂作用，可以使聚丙烯等塑料的抗拉強(qiáng)度、抗沖擊韌性和彈性模量上升，使塑料的物理性能得到明顯改善。
抗紫外線老化塑料是將納米級的TiO2、ZnO等無機(jī)抗紫外線粉體混煉填充到塑料基材中。這些填充粉體對紫外線具有極好的吸收能力和反射能力，因此這種塑料能夠吸收和反射紫外線，比普通塑料的抗紫外線能力提高20倍以上。據(jù)報(bào)道這類材料經(jīng)過連續(xù)700小時(shí)熱光照射后，其擴(kuò)張強(qiáng)度損失僅為10%，如果作為暴露在外的車身塑料構(gòu)件材料，能有效延長其使用壽命?？咕芰鲜菍o機(jī)的納米級抗菌劑利用納米技術(shù)充分地分散于塑料制品中，可將附著在塑料上的細(xì)菌殺死或抑制生長。這些納米級抗菌劑是以銀、鋅、銅等金屬離子包裹納米TiO2、CaCO3等制成，可以破壞細(xì)菌生長環(huán)境。據(jù)介紹無機(jī)納米抗菌塑料加工簡單，廣譜抗菌，24小時(shí)接觸殺菌率達(dá)90%，無副作用。
(3)納米潤滑劑。納米潤滑劑是采用納米技術(shù)改善潤滑油分子結(jié)構(gòu)的純石油產(chǎn)品，它不會對潤滑油添加劑、穩(wěn)定劑、處理劑、發(fā)動機(jī)增潤劑和減磨劑等產(chǎn)品產(chǎn)生不良作用，只是在零件金屬表面自動形成純烴類單個(gè)原子厚度的一層薄膜。由于這些微小烴類分子間的相互吸附作用，能夠完全填充金屬表面的微孔，最大可能地減小金屬與金屬間微孔的摩擦。與高級潤滑油或固定添加劑相比，其極壓可增加3倍-4倍，磨損面減小16倍。由于金屬表面得到了保護(hù)，減小了磨損，使用壽命成倍增加。
另外，由于納米粒子尺寸小，經(jīng)過納米技術(shù)處理的部分材料耐磨性是黃銅的27倍、鋼鐵的7倍。目前納米陶瓷軸承已經(jīng)應(yīng)用在奔馳等高級轎車上，使機(jī)械轉(zhuǎn)速加快、質(zhì)量減小、穩(wěn)定性增強(qiáng)，使用壽命延長。
(4)納米汽油。納米汽油最大優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約能源和減少污染，目前已經(jīng)開始研制。該技術(shù)是一種利用現(xiàn)代最新納米技術(shù)開發(fā)的汽油微乳化劑。它能對汽油品質(zhì)進(jìn)行改造，最大限度地促進(jìn)汽油燃燒，使用時(shí)只要將微乳化劑以適當(dāng)比例加入汽油便可。交通部汽車運(yùn)輸節(jié)能技術(shù)檢測中心的專家經(jīng)試驗(yàn)后認(rèn)為，汽車在使用加入該微乳化劑的汽油后，可降低其油耗10%～20%，增加動力性能25%，并使尾氣中的污染物(浮碳、碳?xì)浠衔锖偷趸衔锏?排放降低50%～80%。它還可以清除積碳，提高汽油的綜合性能。更令人注意的是，納米技術(shù)應(yīng)用在燃料電池上，可以節(jié)省大量成本。因?yàn)榧{米材料在室溫條件下具有優(yōu)異的儲氫能力。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在室溫常壓下，約2/3的氫能可以從這些納米材料中得以釋放，故其能替代昂貴的超低溫液氫儲存裝置。
(5)納米橡膠。汽車中橡膠材料的應(yīng)用以輪胎的用量最大。在輪胎橡膠的生產(chǎn)中，橡膠助劑大部分成粉體狀，如炭黑、白炭黑等補(bǔ)強(qiáng)填充劑、促進(jìn)劑、防老劑等。以粉體狀物質(zhì)而言，納米化是現(xiàn)階段橡膠的主要發(fā)展趨勢。新一代納米技術(shù)已成功運(yùn)用其它納米粒子作為助劑，而不再局限于使用炭黑或白炭黑，汽車中最大的改變即是，輪胎的顏色已不再僅限于黑色，而能有多樣化的鮮艷色彩。另外無論在強(qiáng)度、耐磨性或抗老化等性能上，新的納米輪胎均較傳統(tǒng)輪胎都優(yōu)異，例如輪胎側(cè)面膠的抗裂痕性能將由10萬次提高到50萬次。
(6)納米傳感器。傳感器是納米技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域，隨著納米技術(shù)的進(jìn)步，造價(jià)更低、功能更強(qiáng)的微型傳感器將廣泛應(yīng)用在社會生活的各個(gè)方面。半導(dǎo)體納米材料做成的各種傳感器，可靈敏地檢測溫度、濕度和大氣成分的變化，這在汽車尾氣和大氣環(huán)境保護(hù)上已得到應(yīng)用。納米材料來制作汽車尾氣傳感器，可以對汽車尾氣中的污染氣體進(jìn)行吸附與過濾，并對超標(biāo)的尾氣排放情況進(jìn)行監(jiān)控與報(bào)警，從而更好地提高汽車尾氣的凈化程度，降低汽車尾氣的排放。我國納米壓力傳感器的研制已獲得成功，產(chǎn)品整體性能超過國外的超微傳感器，縮小了我國在這一技術(shù)領(lǐng)域與世界先進(jìn)國家存在的差距。有專家認(rèn)為，到2020年，納米傳感器將成為主流。
(7)納米電池。早在1991年被人類發(fā)現(xiàn)的碳納米管韌性很高，導(dǎo)電性極強(qiáng)，兼具金屬性和半導(dǎo)體性，強(qiáng)度比鋼高100倍， 密度只有鋼的1/6。我國科學(xué)家最近已經(jīng)合成高質(zhì)量的碳納米材料，使我國新型儲氫材料研究一舉躍入世界先進(jìn)行列。此種新材料能儲存和凝聚大量的氫氣，并可做成燃料電池驅(qū)動汽車，儲氫材料的發(fā)展還會給未來的交通工具帶來新型的清潔能源。
結(jié)語
隨著材料技術(shù)的發(fā)展，納米技術(shù)已成為當(dāng)今研究領(lǐng)域中最富有活力，對未來經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展有著十分重要影響的研究對象。納米科技正在推動人類社會產(chǎn)生巨大的變革，未來汽車技術(shù)的發(fā)展，有極大部分與納米技術(shù)密切相關(guān)，納米材料和納米技術(shù)將會給汽車新能源、新材料、新零部件帶來深遠(yuǎn)的影響。對于汽車制造商而言，納米技術(shù)的有效運(yùn)用，有效地促進(jìn)技術(shù)升級、提升附加價(jià)值。相信在不久的將來，納米技術(shù)必將在汽車的制造領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。
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納米材料與技術(shù)3000字論文篇三：《試談納米技術(shù)及納米材料的應(yīng)用》
摘要：本文主要論述了納米材料的興起、納米材料及其性質(zhì)表現(xiàn)、納米材料的應(yīng)用示例、納米材料的前景展望，以供與大家交流。
關(guān)鍵詞：納米材料;應(yīng)用;前景展望
1.納米技術(shù)引起納米材料的興起
1959年，著名物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者理查德·費(fèi)曼預(yù)言，人類可以用小的機(jī)器制作更小的機(jī)器，最后實(shí)現(xiàn)根據(jù)人類意愿逐個(gè)排列原子、制造產(chǎn)品，這是關(guān)于納米科技最早的夢想。80年代初，德國科學(xué)家H.V.Gleiter成功地采用惰性氣體凝聚原位加壓法制得純物質(zhì)的塊狀納米材料后，納米材料的研究及其制備技術(shù)在近年來引起了世界各國的普遍重視。由于納料材料具有獨(dú)特的納米晶粒及高濃度晶界特征以及由此而產(chǎn)生的小尺寸量子效應(yīng)和晶界效應(yīng)，使其表現(xiàn)出一系列與普通多晶體和非晶態(tài)固體有本質(zhì)差別的力學(xué)、磁、光、電、聲等性能，使得對納米材料的制備、結(jié)構(gòu)、性能及其應(yīng)用研究成為90年代材料科學(xué)研究的熱點(diǎn)。1991年，美國科學(xué)家成功地合成了碳納米管，并發(fā)現(xiàn)其質(zhì)量僅為同體積鋼的1/6，強(qiáng)度卻是鋼的10倍，因此稱之為超級纖維.這一納米材料的發(fā)現(xiàn)標(biāo)志人類對材料性能的發(fā)掘達(dá)到了新的高度。1999年，納米產(chǎn)品的年?duì)I業(yè)額達(dá)到500億美元。
2.納米材料及其性質(zhì)表現(xiàn)
2.1納米材料
納米(nm)是長度單位，1納米是10-9米(十億分之一米)，對宏觀物質(zhì)來說，納米是一個(gè)很小的單位，不如，人的頭發(fā)絲的直徑一般為7000-8000nm，人體紅細(xì)胞的直徑一般為3000-5000nm，一般病毒的直徑也在幾十至幾百納米大小，金屬的晶粒尺寸一般在微米量級;對于微觀物質(zhì)如原子、分子等以前用埃來表示，1埃相當(dāng)于1個(gè)氫原子的直徑，1納米是10埃。一般認(rèn)為納米材料應(yīng)該包括兩個(gè)基本條件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之間，二是材料此時(shí)具有區(qū)別常規(guī)尺寸材料的一些特殊物理化學(xué)特性。
2.2納米材料的特殊性質(zhì)
納米材料高度的彌散性和大量的界面為原子提供了短程擴(kuò)散途徑，導(dǎo)致了高擴(kuò)散率，它對蠕變，超塑性有顯著影響，并使有限固溶體的固溶性增強(qiáng)、燒結(jié)溫度降低、化學(xué)活性增大、耐腐蝕性增強(qiáng)。因此納米材料所表現(xiàn)的力、熱、聲、光、電磁等性質(zhì)，往往不同于該物質(zhì)在粗晶狀態(tài)時(shí)表現(xiàn)出的性質(zhì)。與傳統(tǒng)晶體材料相比，納米材料具有高強(qiáng)度——硬度、高擴(kuò)散性、高塑性——韌性、低密度、低彈性模量、高電阻、高比熱、高熱膨脹系數(shù)、低熱導(dǎo)率、強(qiáng)軟磁性能。這些特殊性能使納米材料可廣泛地用于高力學(xué)性能環(huán)境、光熱吸收、非線性光學(xué)、磁記錄、特殊導(dǎo)體、分子篩、超微復(fù)合材料、催化劑、熱交換材料、敏感元件、燒結(jié)助劑、潤滑劑等領(lǐng)域。
3.納米材料的應(yīng)用示例
目前納米材料主要用于下列方面：
3.1高硬度、耐磨WC-Co納米復(fù)合材料
納米結(jié)構(gòu)的WC-Co已經(jīng)用作保護(hù)涂層和切削工具。這是因?yàn)榧{米結(jié)構(gòu)的WC-Co在硬度、耐磨性和韌性等方面明顯優(yōu)于普通的粗晶材料。其中，力學(xué)性能提高約一個(gè)量級，還可能進(jìn)一步提高。高能球磨或者化學(xué)合成WC-Co納米合金已經(jīng)工業(yè)化?；瘜W(xué)合成包括三個(gè)主要步驟：起始溶液的制備與混和;噴霧干燥形成化學(xué)性均勻的原粉末;再經(jīng)流床熱化學(xué)轉(zhuǎn)化成為納米晶WC-Co粉末。噴霧干燥和流床轉(zhuǎn)化已經(jīng)用來批量生產(chǎn)金屬碳化物粉末。WC-Co粉末可在真空或氫氣氛下液相燒結(jié)成塊體材料。VC或Cr3C2等碳化物相的摻雜，可以抑制燒結(jié)過程中的晶粒長大。
3.2納米結(jié)構(gòu)軟磁材料
Finemet族合金已經(jīng)由日本的Hitachi Special Metals，德國的Vacuumschmelze GmbH和法國的 Imply等公司推向市場，已制造銷售許多用途特殊的小型鐵芯產(chǎn)品。日本的 Alps Electric Co.一直在開發(fā)Nanoperm族合金，該公司與用戶合作，不斷擴(kuò)展納米晶Fe-Zr-B合金的應(yīng)用領(lǐng)域。
3.3電沉積納米晶Ni
電沉積薄膜具有典型的柱狀晶結(jié)構(gòu)，但可以用脈沖電流將其破碎。精心地控制溫度、pH值和鍍池的成份，電沉積的Ni晶粒尺寸可達(dá)10nm。但它在350K時(shí)就發(fā)生反常的晶粒長大，添加溶質(zhì)并使其偏析在晶界上，以使之產(chǎn)生溶質(zhì)拖拽和Zener粒子打軋效應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。例如，添加千分之幾的磷、流或金屬元素足以使納米結(jié)構(gòu)穩(wěn)定至600K。電沉積涂層脈良好的控制晶粒尺寸分布，表現(xiàn)為Hall-Petch強(qiáng)化行為、純Ni的耐蝕性好。這些性能以及可直接涂履的工藝特點(diǎn)，使管材的內(nèi)涂覆，尤其是修復(fù)核蒸汽發(fā)電機(jī)非常方便。這種技術(shù)已經(jīng)作為 EectrosleeveTM工藝商業(yè)化。在這項(xiàng)應(yīng)用中，微合金化的涂層晶粒尺寸約為100nm，材料的拉伸強(qiáng)度約為鍛造Ni的兩倍，延伸率為15%。晶間開裂抗力大為改善。
3.4Al基納米復(fù)合材料
Al基納米復(fù)合材料以其超高強(qiáng)度(可達(dá)到1.6GPa)為人們所關(guān)注。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在非晶基體上彌散分布著納米尺度的a-Al粒子，合金元素包括稀土(如Y、Ce)和過渡族金屬(如 Fe、Ni)。通常必須用快速凝固技術(shù)(直接淬火或由初始非晶態(tài)通火)獲得納米復(fù)合結(jié)構(gòu)。但這只能得到條帶或霧化粉末。納米復(fù)合材料的力學(xué)行為與晶化后的非晶合金相類似，即室溫下超常的高屈服應(yīng)力和加工軟化(導(dǎo)致拉神狀態(tài)下的塑性不穩(wěn)定性)。這類納米材料(或非晶)可以固結(jié)成塊材。例如，在略低于非晶合金的晶化溫度下溫?cái)D。加工過程中也可以完全轉(zhuǎn)變?yōu)榫w，晶粒尺寸明顯大干部份非晶的納米復(fù)合材料。典型的Al基體的晶粒尺寸為100～200nm，鑲嵌在基體上的金屬間化合物粒子直徑約50nm。強(qiáng)度為0.8～1GPa，拉伸韌性得到改善。另外，這種材料具有很好的強(qiáng)度與模量的結(jié)合以及疲勞強(qiáng)度。溫?cái)DAl基納米復(fù)合材料已經(jīng)商業(yè)化，注冊為Gigas TM。霧化的粉末可以固結(jié)成棒材，并加工成小尺寸高強(qiáng)度部件。類似的固結(jié)材料在高溫下表現(xiàn)出很好的超塑性行為：在1s-1的高應(yīng)變速率下，延伸率大于500%。
4.納米材料的前景趨向
經(jīng)過我國材料技術(shù)人員多年對納米技術(shù)的研究探索，現(xiàn)在科學(xué)家已經(jīng)能夠在實(shí)驗(yàn)室操縱單個(gè)原子，納米技術(shù)有了飛躍式的發(fā)展。納米技術(shù)的應(yīng)用研究正在半導(dǎo)體芯片、癌癥診斷、光學(xué)新材料和生物分子追蹤4大領(lǐng)域高速發(fā)展?？梢灶A(yù)測：不久的將來納米金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管、平面顯示用發(fā)光納米粒子與納米復(fù)合物、納米光子晶體將應(yīng)運(yùn)而生;用于集成電路的單電子晶體管、記憶及邏輯元件、分子化學(xué)組裝計(jì)算機(jī)將投入應(yīng)用;分子、原子簇的控制和自組裝、量子邏輯器件、分子電子器件、納米機(jī)器人、集成生物化學(xué)傳感器等將被研究制造出來。
近年來還有一些引人注目的發(fā)展趨勢新動向，如：(1)納米組裝體系藍(lán)綠光的研究出現(xiàn)新的苗頭;(2)巨電導(dǎo)的發(fā)現(xiàn);(3)顆粒膜巨磁電阻尚有潛力;(4)納米組裝體系設(shè)計(jì)和制造有新進(jìn)展。
總之，近年來，雖然納米材料的研究已經(jīng)取得了顯著進(jìn)展，但許多重要問題仍有待探索和解決。
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