劉倩

[摘要]納米技術(shù)水平的高低直接影響著世界發(fā)展的進(jìn)程，是現(xiàn)階段最有前途的決定性技術(shù)。因此，必須對(duì)其予以高度的重視，加大納米材料制備方法的研究力度，從而滿(mǎn)足各行業(yè)的多樣化需求。文章以納米材料的特性為切入點(diǎn)，系統(tǒng)闡述了納米材料制備的方法以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，旨在為納米材料制備的進(jìn)步奠定相應(yīng)的理論基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]納米材料；制備方法；液相法；氣相法

[DOI]1013939/jcnkizgsc201615049

很多人都曾預(yù)言在21世紀(jì)納米技術(shù)將成為一項(xiàng)最有前途的技術(shù)，主要原因在于它具有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和基因技術(shù)所不可比擬的優(yōu)勢(shì)。正因如此，世界各個(gè)國(guó)家加大了對(duì)納米技術(shù)的研究，投入了大量的人力物力，并相繼啟動(dòng)了納米計(jì)劃，進(jìn)一步推動(dòng)了納米制備方法的創(chuàng)新。在這種大環(huán)境下，我國(guó)相關(guān)研究者也應(yīng)當(dāng)順時(shí)而變，不斷提高納米材料制備水平，創(chuàng)造出多種多樣的制備方法。

1納米材料的性質(zhì)

納米材料具有大量界面以及高度的彌散性，它能夠?yàn)樵犹峁┺D(zhuǎn)成擴(kuò)散途徑。除此之外，納米材料所表現(xiàn)的力、熱等性質(zhì)，與傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)材料相比，還具有其自身獨(dú)特的特性，因此被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。

11力學(xué)性質(zhì)

結(jié)構(gòu)材料開(kāi)發(fā)一直以來(lái)都以高韌、高硬、高強(qiáng)為主題。材料制作如果融進(jìn)了納米材料的話，其強(qiáng)度就會(huì)與粒徑成反比。納米材料的位錯(cuò)密度相對(duì)較低，不僅如此，其臨界位錯(cuò)圈的直徑要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于納米晶粒粒徑，通常情況下，增值后位錯(cuò)塞積的平均間距與晶粒相比，略微大一些，這種現(xiàn)象使得納米材料不會(huì)發(fā)生位錯(cuò)滑移和增值等相關(guān)現(xiàn)象，這就是我們眾所周知的納米晶強(qiáng)化效應(yīng)。[1]作為一種刀具，金屬陶瓷已經(jīng)有很多年的歷史了，然而，其力學(xué)強(qiáng)度卻一直沒(méi)有突破，主要原因在于一是金屬陶瓷的混合燒結(jié)，二是晶粒粗大。如果將納米技術(shù)制成超細(xì)或納米晶粒材料的時(shí)候，金屬陶瓷的硬度等基本性質(zhì)就有了大幅度提高，從而在加工材料刀具領(lǐng)域占據(jù)了非常重要的位置?，F(xiàn)階段，使用納米技術(shù)制作纖維和陶瓷等產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用到各行各業(yè)的領(lǐng)域當(dāng)中。

12磁學(xué)性質(zhì)

近些年來(lái)，計(jì)算機(jī)硬盤(pán)系統(tǒng)的磁記錄密度得到了極大地提高，現(xiàn)階段已經(jīng)超過(guò)了155Gb/cm2，也就是說(shuō)，感應(yīng)法讀出磁頭等已經(jīng)難以滿(mǎn)足社會(huì)的需求，然而，如果我們將納米多層膜系統(tǒng)應(yīng)用到計(jì)算機(jī)硬盤(pán)系統(tǒng)中，則可以有效提高巨磁電阻效應(yīng)，其低噪聲和靈敏度都能夠滿(mǎn)足需求。與此同時(shí)，我們還可以將其應(yīng)用在新型的磁傳感材料當(dāng)中。高分子復(fù)合納米材料能夠很好地投射可見(jiàn)光，與傳統(tǒng)的粗晶材料相比，對(duì)可見(jiàn)光的吸收系數(shù)要高出很多，然而，該種材料對(duì)紅外波段的吸收系數(shù)則相對(duì)較少，正是這個(gè)原因，使其能夠在光磁系統(tǒng)、光磁材料中被廣泛應(yīng)用。

13電學(xué)性質(zhì)

眾所周知，納米材料的電阻在晶界面上原子體積分?jǐn)?shù)增大情況下要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于同類(lèi)粗晶材料，甚至還會(huì)產(chǎn)生絕緣體轉(zhuǎn)變。通過(guò)充分利用納米粒子效應(yīng)我們可以制作成超高速、超容量、超微型低能耗的納米電子器具，從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來(lái)看，這種做法在不久的將來(lái)會(huì)有很大的成就，甚至還有可能超過(guò)現(xiàn)階段半導(dǎo)體器件。[2]2001年，相關(guān)研究者用碳納米管制成了納米晶體管，這種納米晶體管將晶體三極管的放大屬性充分地體現(xiàn)出來(lái)。不僅如此，根據(jù)碳納米管在低溫下的三極管放大特性，研究者還將室溫下的單電子晶體管研制出來(lái)。筆者相信，隨著研究的不斷深入，我們還能夠研制出更多的符合社會(huì)需求的物品。

14熱學(xué)性質(zhì)

與一般非晶體和粗晶材料相比，納米材料的比熱和熱膨脹系數(shù)值都非常高，界面原子排列相對(duì)比較混亂、原子的密度較低等綜合作用變?nèi)跏菍?dǎo)致這種現(xiàn)象的主要原因。正因如此，我們可以將其廣泛應(yīng)用在儲(chǔ)熱材料等領(lǐng)域，相信會(huì)有一個(gè)更為廣闊的市場(chǎng)。

15光學(xué)性質(zhì)

納米粒子的粒徑要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于光波波長(zhǎng)。其與入射光之間的作用為交互作用，通過(guò)控制粒徑和氣孔率等途徑，光透性可以得到更為精準(zhǔn)的控制，這也是其為什么能夠在光感應(yīng)和光過(guò)濾中得到大范圍應(yīng)用的主要原因。[3]納米半導(dǎo)體微粒的吸收光譜由于受量子尺寸效應(yīng)的影響，通常都會(huì)存在一種藍(lán)移現(xiàn)象，它的光吸收率非常大，因此，我們可以將其廣泛應(yīng)用在紅外線感測(cè)器材料。

16生物醫(yī)藥材料應(yīng)用

與紅血細(xì)胞相比，納米粒子相對(duì)較小，它能夠在血液中運(yùn)動(dòng)自如，那么，如果我們將納米粒子應(yīng)用到機(jī)器人制作當(dāng)中，并將其注入人體血管內(nèi)，就可以實(shí)現(xiàn)全方位的檢查人體，將人體腦血管中的血栓清除干凈，甚至還可以將心臟動(dòng)脈脂肪沉積物等消除，除此之外，還可以將這種機(jī)器人應(yīng)用到吞噬病毒，殺死癌細(xì)胞。納米材料也可以應(yīng)用到醫(yī)藥領(lǐng)域，能夠極大地促進(jìn)藥物運(yùn)輸。

2納米材料的制備方法

21液相法

液相法其實(shí)就是指在一定的方法下將潛在溶液中的溶劑和溶質(zhì)通過(guò)一定的方法進(jìn)行分離，在這種情況下，溶劑中的溶質(zhì)就能夠逐步形成一種顆粒，不僅如此，這些顆粒的大小甚至這些顆粒的形狀都是一定的，在此基礎(chǔ)上，我們可以熱解處理這些前軀體，經(jīng)過(guò)上述步驟，就可以制備一定的納米微粒。液相法的有點(diǎn)數(shù)不勝數(shù)，包括制備的設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，制備材料容易獲得等?，F(xiàn)階段，液相法的發(fā)展情況相對(duì)較為廣泛，得到了大家的普遍關(guān)注。具體來(lái)說(shuō)，可以包括沉淀法和溶膠—凝膠法。這兩種方法是液相法中比較常用的方法，方便、簡(jiǎn)單，是很多研究者進(jìn)行納米材料制備時(shí)候的首選方法。

22氣相法

所謂氣相法主要是與液相法相對(duì)來(lái)說(shuō)的一種納米制備方法，其應(yīng)用范圍要略微低于液相法。該種方法是指通過(guò)一定的手段，在一定條件下直接將物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w，然后再使氣態(tài)物質(zhì)在氣體的條件下逐步發(fā)生物化反應(yīng)，最后，我們就可以通過(guò)凝聚處理等方式，形成一定量的納米微粒。[4]從該種納米材料制備方法的制備過(guò)程和制備的條件來(lái)看，其具有其他制備方法無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，具體來(lái)說(shuō)，主要包括以下幾個(gè)方面：

一是制備的納米微粒粒徑存在較小的差異，且能夠?qū)崿F(xiàn)均勻分布；二是我們能夠輕易地控制納米微粒的力度；三是微粒的分散性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他同類(lèi)制備方法。如果將氣相法和液相法放在一起進(jìn)行比較，我們不難發(fā)現(xiàn)，氣相法能夠以自身獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)將那些液相法所不能夠生產(chǎn)出來(lái)的納米微粒生產(chǎn)出來(lái)，由此可見(jiàn)，該種制備方法的優(yōu)勢(shì)非常明顯。[5]

化學(xué)氣相法的應(yīng)用范圍非常廣泛，其又被相關(guān)研究者稱(chēng)之為氣相沉淀法，英文名稱(chēng)簡(jiǎn)稱(chēng)為CVD，它能夠充分利用金屬化合物的揮發(fā)屬性，并通過(guò)化學(xué)反應(yīng)等途徑，使所需要的化合物在保護(hù)氣體環(huán)境下迅速冷凝，這樣才能夠制作出各類(lèi)物質(zhì)的納米微粒，在氣相法中，該種方法是一種比較典型的應(yīng)用，當(dāng)然，其也是一種運(yùn)用比較廣泛的制備方法。[6]運(yùn)用該種方法所制備的納米微粒顆粒比較均勻，且具有較高的純度，分散性也相對(duì)較強(qiáng)。根據(jù)加熱的方式方法不同，我們可以將該種方法進(jìn)行分類(lèi)，例如可以將其分為熱化學(xué)氣相沉積法、激光誘導(dǎo)沉積法等。

3結(jié)論

深入分析現(xiàn)階段納米材料的應(yīng)用現(xiàn)狀，我們可以發(fā)現(xiàn)其應(yīng)用范圍已經(jīng)得到了較大幅度的擴(kuò)展，其在各行各業(yè)中的作用得到了一定的發(fā)揮。在這種形勢(shì)下，我們必須加大研究力度，制作出更多更好的制備方法，筆者通過(guò)長(zhǎng)期的研究與實(shí)踐認(rèn)為，未來(lái)的制備方法的發(fā)展也將逐步趨向于在納米微粒的結(jié)構(gòu)、尺寸等方面上，可以說(shuō)，將納米材料不斷應(yīng)用到各行各業(yè)，能夠滿(mǎn)足各行業(yè)的多樣化需求，從而將納米材料的優(yōu)勢(shì)充分體現(xiàn)出來(lái)。當(dāng)然，研制工作并不是一蹴而就的，它需要廣大科研工作者齊心協(xié)力，眾志成城才能夠?qū)崿F(xiàn)。

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