纳米铜的制备及其物理性能分析.doc

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1、纳米铜的制备及其物理性能分析作者：张华明指导老师：杨建荣﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏摘要介绍了实验室中我们采用的蒸汽冷凝法制备纳米铜的原理及过程，对纳米铜的一些物理性能进行分析，主要对纳米铜微粒常温下的导电性能进行研究。发现纳米铜的导电性能很差，并且U--I曲线也不再是线性关系。针对实验室制得的纳米铜微粒的粒径,讨论了纳米微粒的一些奇异特性。关键词蒸汽冷凝法纳米铜制备导电性能中图分类号TB83﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏

2、﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏1引言20世纪80年代以来，一项令世人瞩目的纳米科学技术正在迅速发展。纳米科技将在21世纪促使许多产业领域发生革命性的变化，纳米技术是研究尺寸范围在1~100nm之间的物质组成，是单个原子，分子层次上对物质的种类数量和结构形态进行精确的观测，识别和控制技术，是在纳米的尺度内研究物质的特征和相互作用，并利用这些物性制造具有特定功能产品的高新技术。纳米尺度空间所涉及的物质层次，从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的宏观系统亦非典型的微观系统，是一种相对独立的中间领域，即典型的介观

3、系统，在这样的尺度空间，由于量子效应，物质局域性，及巨大的表面和介面效应使物质的很多性能发生质变。纳米技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，是现代科学（混沌物理，量子力学，介观物理，分子生物学）和现代技术（计算机技术，微电子和扫描电子显微镜技术核分析技术）结合的产物。纳米科技在材料、信息、能源、环境、生命、军事、制造等方面显示广泛的应用潜力，是21世纪高新技术发展的源头并将给人类生活带来巨大的变化，成为21世纪世界各国抢占高科技和全球经济制高点的重点战略领域。用纳米材料制成的用品具有很多奇特的性质，纳米

4、材料也称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。纳米微粒由于其表面原子占有的比例大，表面键态和电子态不同，原子配位不全等，可以使表面活性增大从而优异的催化性能。这为廉价的金属催化剂提供了可能。纳米金属微粒，如Ag、Cu等具有优异的杀菌性能。德国曾将CuS涂附于织物表面制成抗菌面料。纳米微粒的尺寸比一般生物体内的细胞红血球小得多，这就为生物学研究提供了一个新的途径。纳米铜具有超塑延层性，在室温下可以拉长50多倍而不出现裂纹。纳米铜晶体的在这种机械特性为制造通常温度下的弹性物质开辟了光明的前景，纳米微粒具有独特的电学性能，

5、众所周知铜是良导体，但纳米铜的导电性能很差。可以用纳米铜的这一特性制作绝缘浆料，介电材料，纳米微粒对环境变化敏感，可以制作高灵敏度的敏感材料.随着研究的不断进展,纳米材料的各种性能正在不断地被研究并应用于实践。在这里我们主要探讨一下纳米铜微粒的实验室制备及其物理性能。2纳米微粒的制备原理2.1微粒制备利用宏观材料制备微粒，通常有两条途径。一种是由大变小，即所谓粉碎法；一种是由小变大，即由原子气通过冷凝、成核、生长过程，形成原子簇进而长大为微粒，称为聚集法。由于各种化学反应过程的介入，实际上已发展了多种制备方法。

6、实验室中我们采用蒸汽法制备纳米铜微粒。7 1粉碎法图1图1示意几种最常见的粉碎法。实验室使用得最多的是球磨粉碎。球磨粉碎一开始粒径下降很快，但粉碎到一定程度时，由冷焊或冷烧结引起的颗粒重新聚集过程与粉碎过程之间达到动态平衡，粒径不再变小。球磨粉碎法的缺点是微粒尺寸的均匀性不够，同时可能会引入杂质成分。但相对而言工艺较简单，产率较高，而且还能制备一些其它方法无法制备的合金材料。2化学液相法化学液相法制备纳米微粒获得很大的进展，目前已发展成共沉淀法、水热法、冻结干燥法、溶胶—凝胶法等。利用化学液相法已制备成许多种类

7、的纳米金属、非金属单晶微粒及各种氧化物、非氧化物以及合金（如CoFeO4，　BaTio3）、固溶体（如Al2O3-TiO2）。3气相法（聚集法）图2 气相法制备纳米微晶可以追溯到古代，我们的祖先就曾利用蜡烛火焰收集炭黑制墨。文献记录表明，1930年，Rufud为了研究红外吸收，在空气中制备了Ｎi等11种金属的纳米微粒。1962年，由于日本物理学家Kubo（久保）提出量子尺寸效应，引起了物理学工作者的极大兴趣，促进了纳米微粒的制备及检测。1963年kimoto等在稀薄氩气氛的保护下利用金属加热蒸发再冷凝，成功地制

8、备了20多种金属材料的纳米微粒。时至今日，除了在加热方法上已发展了电阻加热法、等离子喷射法、溅射法、电弧法、激光法、高频感应法及爆炸法等各种方法，在制备原理上亦已发展了ＣＶＤ法、热解法及活性氢—熔融金属反应法等。它们为不同的用途，提供各自适宜的制备方法。4蒸汽冷凝法在各类制备方法中，最早被采用并进行较细致实验研究的是蒸汽冷凝法。图2显示蒸气冷凝法制备纳米微粒的过程。首先利用抽气泵对系统