武斌 高文亮(重慶大學 重慶 400000)

一、有機納米金屬材料結(jié)構(gòu)及性能

有機納米金屬是由一種納米尺度材料所研制接近于金屬性質(zhì)的孵化品，這種材料在空隙結(jié)構(gòu)和金屬特性上都保持了原有合金的性能。根據(jù)現(xiàn)有納米分子直徑作為參考范圍，可將有機金屬材料的空隙分為三類：第一類是分子直徑空隙大小于2 mm的有機金屬，第二類是40 mm>d>2 mm的有機金屬，第三類是d>40 mm的有機金屬，具體劃分標準如表1所示。這種有機納米金屬材料在物理性能和化學性能上都有一定的特性，在物理性能主要表現(xiàn)在質(zhì)量輕，材料內(nèi)質(zhì)密度為200 g/m3；外層表面附著面積大，與一般金屬材料相比，能夠擴展原有面積的35%；其次便是節(jié)約材料，有機金屬直徑分子排布緊密，減少原有的占用面積。在化學性能上主要表現(xiàn)在離子共振、熱傳感、電磁效應以及催化等，在離子共振層次上通過內(nèi)部分子的擴散，使之分解直徑為納米的小原子，再通過原子核的裂變最終變?yōu)榈刃щx子。在經(jīng)過加熱后，通過納米金屬材料內(nèi)部分子之間的傳遞，使每個分子都具有等效的熱值；電磁效應和催化主要表現(xiàn)在電學方面，在經(jīng)過電流之后，會激發(fā)金屬納米分子電極的分化，原有“+”在經(jīng)過電流交變時，會轉(zhuǎn)化為“—”，會引起磁場效應，催化納米金屬分子的轉(zhuǎn)變。

表1 有機納米金屬直徑劃分表

二、有機金屬材料的制備方式

1.模板法

模板法制備金屬材料的標準是在原有濕化學合成的基礎上進行的第二次加工，第一步是將納米有機金屬材料侵入到鹽酸溶液或者透明膠體中。一般鹽酸溶液選用濃度27%的氯化鈉或45%硫酸鈉，膠體選用氫氧化鐵。使其將附著在大孔金屬上面的模板溶解，模板溶解的化學成分有Na c l、Al(OH)3、Na OH以及Fe（OH ）3，占有的比例為13%、22%、47%、12%，具體比例如表2所示，再通過退火技術便能得到納米有機金屬材料。

表2 化學成分分配表

2.膠態(tài)晶體法

膠態(tài)晶體法是利用聚合物苯分子作為原料，這種原料能夠?qū)⒛０逯写笮〔坏鹊姆肿油ㄟ^原有本身的機構(gòu)產(chǎn)生自組裝模式，實現(xiàn)三維的單孔結(jié)構(gòu)。其中聚苯乙烯是比較常用的膠態(tài)晶體，但有時會使用聚乙烯吡咯烷酮作為穩(wěn)定劑，主要是因為聚乙烯吡咯烷酮能夠在很大程度上限制聚苯乙烯膠態(tài)晶體的聚合，可溶于H2O/C2 H5OH/NH4以及硝基烷烴化合物等,但與一些物質(zhì)不會融合，包括：丙酮酸以及大部分無機鹽類。膠體晶體方式的操作流程如圖1所示，首先將聚苯乙烯膠體轉(zhuǎn)化為三維立體結(jié)構(gòu)，然后將納米金屬材料的分子引入至膠體縫隙中，吸收其內(nèi)部的多余水分，減少其他分子占用空間。最后便通過退火的方式，將其分子壓縮、緊湊，這樣便能得到有機納米合成金屬材料。在圖1去除PS（聚苯乙烯）中，原有的分子結(jié)構(gòu)被裂解，形成3∶2的比例結(jié)構(gòu)，再通過退火流程的加工，使其分子孔壁的厚度減少。

圖1 膠體晶體制備流程

3.多孔陽極氧化鋁法

多孔陽極氧化鋁法原理是利用金屬鋁在氯化鈉溶液中電解所得到，鋁單質(zhì)在空氣中容易被氧化成三價的鋁離子，氫氧化鋁不與氯化鈉發(fā)生反應。根據(jù)強酸與弱酸的反應原理可知，在反應過程中沒有生成氣體、沉淀以及水，所以這類反應不會發(fā)生。這種控制原理主要是將生成的氫氧化鋁灌注在孔內(nèi)，起到良好的密封作用。這樣在退火過程中，可以將金屬模板全部制作成多孔金屬材。金屬材料再通過電鍍將陰陽離子分離，使其形成等效電動勢，這樣便合成了多孔結(jié)構(gòu)的納米金屬材料。