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1、纳米材料的制备方法综述摘要：纳米材料由于其的特殊性质，近年来受到人们极大的关注。随着纳米科技的发展，纳米材料的制备方法已日趋成熟。纳米材料的制备方法一般可归纳为物理方法和化学方法。目前，各国科学家在纳米材料的研究方面已取得了显著的成果。纳米材料将推动21世纪的信息技术、医学、环境、自动化技术及能源科学的发展,对生产力的发展产生深远的影响。关键字纳米材料纳米科技1．纳米材料的介绍纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1纳米～100纳米)或由它们作为基本单元构成的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。通常材料的性
2、能与其颗粒尺寸的关系极为密切。当晶粒尺寸减小时,晶界相的相对体积将增加,其占整个晶体的体积比例增大,这时,晶界相对晶体整体性能的影响作用就非常显著。此外,由于界面原子排列的无序状态,界面原子键合的不饱和性能都将引起材料物理性能上的变化。当小粒子尺寸加入纳米量级时,其本身具有体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等。从而使其具有奇异的力学、电学、光学、热学、化学活性、催化和超导特性。使纳米材料在各种领域具有重要的应用价值。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所
3、表现的特性，例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。由于纳米粒子有极高的表面能和扩散率,粒子间能充分接近,从而范德华力得以充分发挥,使得纳米粒子之间、纳米粒子与其他粒子之间的相互作用异常激烈,这种作用提供了一系列特殊的吸附、催化、螯合、烧结等性能。2．纳米材料的分类纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。其中纳米粉末开发时间最长、技术最为成熟，是生产其他三类产品的基础。纳米粉末又称为超微粉或超细粉，一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒，是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。纳米纤维指直径为纳米
4、尺度而长度较大的线状材料。静电纺丝法是目前制备无机物纳米纤维的一种简单易行的方法。纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。纳米块体是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料。3．纳米薄膜与纳米结构纳米薄膜是指由尺寸为纳米数量级(1~100nm)的组元镶嵌于基体所形成的薄膜材料，它兼具传统复合材料和现代纳米材料二者的优越性。纳米薄膜可以改善一些机械零部件的表面性能，以减少振动，降低噪声，减小摩擦，延长寿命。这些薄膜在刀具、微机械、微电子领域作为耐磨、耐腐蚀涂层及其它功能涂层获得重要应用。目
5、前，科研人员已从单一材料的纳米薄膜转向纳米复合薄膜的研究，薄膜的厚度也由数微米发展到数纳米的超薄膜。纳米结构通常是指尺寸在100nm以下的微小结构。纳米结构的基本单元有下述几种：1零维：团簇、人造原子、纳米微粒2一维：纳米线、纳米管、纳米棒、纳米纤维3二维：纳米带、超薄膜、多层膜（体系至少有一维尺寸在纳米数量级）因为纳米单元往往具有量子性质，所以对零维、一维和二维的基本单元又有量子点、量子线和量子阱之称。4.纳米材料的主要制备方法自1984年原联邦德国的Saarlands大学Gleiter等人采用惰性气体凝聚和超高真空条件下原位加压的技术制备了纳米金属颗粒后,多种技术制备的纳米材料已
6、达上百种,制备方法更.多样更成熟。制备方法包括化学气相沉积法、分子束外延法、脉冲激光沉淀法、固相烧结法、水热法、溶胶—凝胶法等。4.1化学气相沉积(CVD)是迄今为止气相法制备纳米材料应用最为广泛的方法,该方法是在一个加热的衬底上,通过一种或几种气态元素或化合物产生的化学元素反应形成纳米材料的过程,该方法主要可分成热分解反应沉积和化学反应沉积。该法具有均匀性好,可对整个基体进行沉积等优点。其缺点是衬底温度高。随着其它相关技术的发展,由此衍生出来的许多新技术,如金属有机化学缺陷相沉积、热丝化学气相沉积、等离子体辅助化学气相沉积门、等离子体增强化学气相沉积及激光诱导化学气相沉积等技术。中
7、国科学院物理研究所解思深研究员等利用化学气相法高效制备出孔径约20纳米，长度约100微米的碳纳米管。4.2分子束外延(MBE)是一种真空蒸发技术,即把原材料通过加热,转化为气态,然后在真空中膨胀,再在衬底上凝结,进行外延生长[1]。由于半导体薄膜要求的高纯度,所以这种技术主要依赖于真空技术的发展。随着超高真空技术的发展、源控制技术的进步、衬底表面处理技术以及生长过程实时监测技术的改进,这种方法已经成为比较先进的薄膜生长技术。激光分子束外延技术主要的参数是生
