中國(guó)粉體網(wǎng)訊  納米材料在高新技術(shù)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，尤其是關(guān)于納米材料的制備技術(shù)的研究，在當(dāng)前的納米材料研究中是一個(gè)重要的研究課題。納米金屬、氧化物顆粒廣泛應(yīng)用于抗菌殺病毒、醫(yī)學(xué)診斷和成像、藥物遞送、研磨拋光、3D打印、催化、功能陶瓷、電子、能源等領(lǐng)域。

圖片來(lái)源：中航邁特

1納米金屬粉的制備技術(shù)

納米金屬粉的制備方法較多，主要有電爆法、蒸發(fā)凝聚法、機(jī)械粉碎法等。

1.1電爆法

電爆法是利用高壓放電產(chǎn)生的高溫等因素使細(xì)金屬絲熔融、汽化，金屬蒸氣在與惰性氣體碰撞時(shí)形成納米金屬粒子或納米合金粒子。該方法用于工業(yè)上連續(xù)生產(chǎn)納米金屬、合金和金屬氧化物等納米粉體，是目前研究最多、實(shí)現(xiàn)納米金屬材料工業(yè)化生產(chǎn)的主要方法。

電爆法還面臨以下問(wèn)題：①制得的粉末中含有微米級(jí)的大顆粒，還需要三級(jí)分級(jí)處理方能得到粒徑均勻的納米粉；②缺少效率更高、連續(xù)化生產(chǎn)的自動(dòng)化設(shè)備。目前市場(chǎng)上主要是俄羅斯的絲電爆方法和設(shè)備，如Argonide公司、克德納米材料有限公司、焦作伴侶納米材料工程有限公司都是引進(jìn)俄羅斯的絲電爆設(shè)備或在其基礎(chǔ)上進(jìn)行了適當(dāng)改進(jìn)。

1.2蒸發(fā)凝聚法

蒸發(fā)凝聚法是一種較早的納米金屬顆粒的制備方法，現(xiàn)在又被稱(chēng)為物理氣相沉積（PVD）法，制備的產(chǎn)品的粒徑一般在5~10nm。PVD法的基本思路是引入能量，使原來(lái)的金屬材料汽化，然后通入惰性氣體，使金屬氣體驟冷、凝結(jié)，從而生成納米顆粒。PVD法的優(yōu)點(diǎn)是粒度可控、純度高、結(jié)晶好；缺點(diǎn)是對(duì)設(shè)備的要求較高。采用PVD法，通過(guò)等離子加熱、磁控濺射、激光加熱等手段，可以制備出多種高熔點(diǎn)金屬以及合金納米材料。

1.3高能球磨法

高能球磨法的原理是利用機(jī)器內(nèi)的硬球和機(jī)器的內(nèi)壁在各種運(yùn)動(dòng)（如轉(zhuǎn)動(dòng)、撞擊）中對(duì)加入的材料進(jìn)行強(qiáng)烈的沖擊，從而把金屬和合金粉末碾碎，使之成為納米顆粒的方法。

1.4活化氫熔融金屬反應(yīng)法

活化氫熔融金屬反應(yīng)法是金屬和含有氫的等離子體在電弧的作用下，電離產(chǎn)生的惰性氣體和H2進(jìn)入熔化的金屬，然后再釋放出來(lái)，從而形成金屬納米顆粒。該制備方法的特點(diǎn)是必須用專(zhuān)門(mén)的過(guò)濾器、收集器來(lái)分離和收集制得的納米顆粒。

1.5活性模板法

活性模板法的基本原理是利用基質(zhì)材料中的空隙作為模板來(lái)合成納米材料，由于模板和形成的納米顆粒有某種存在的識(shí)別作用，因此納米粒子在空隙中有規(guī)律地進(jìn)行組裝，從而得到具有一定特征的超分子納米材料。

1.6激光復(fù)合加熱制備法

激光復(fù)合加熱制備法（或稱(chēng)激光感應(yīng)法）是一種將金屬材料進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱，使原來(lái)加入的材料蒸發(fā)，從而制備納米金屬粉的方法。它的基本方法是用高頻感應(yīng)將原材料（大尺寸的金屬）加熱熔化，同時(shí)產(chǎn)生極大的溫度梯度和壓力梯度。

1.7等離子體法

等離子體法是利用等離子體具有反應(yīng)速度快、溫度高的特點(diǎn)來(lái)制備納米粉體。在惰性氛圍下，等離子體法可以制備幾乎任何納米粒子。其中，直流電弧等離子體法因具有設(shè)備簡(jiǎn)單易操作、適用范圍廣、生產(chǎn)效率高的優(yōu)點(diǎn)而得到一致好評(píng)。用等離子體法生產(chǎn)的納米粉體粒度、產(chǎn)率可控，有實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的潛力。

1.8微波輔助氣溶膠法

姜興茂團(tuán)隊(duì)利用微波輔助氣溶膠法制備的納米銀，是一種能長(zhǎng)效持久地殺菌抗病毒的材料，對(duì)SARS、禽流感等650多種細(xì)菌病毒都有很好的殺菌和防治效果。該項(xiàng)技術(shù)成果涵蓋了成套制備納米粉體的成套技術(shù)，產(chǎn)品附加值高，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)，已在2020年10月與華夏幸�；鶚I(yè)股份有限公司單項(xiàng)簽約，金額達(dá)1000萬(wàn)元。

2會(huì)議預(yù)告

目前一些納米金屬、金屬氧化物球形顆粒的關(guān)鍵制備工藝和技術(shù)基本壟斷在德國(guó)EvonikDegussa、美國(guó)杜邦、Cabot、Ferro、日本住友等公司手中。這些高附加值納米材料的應(yīng)用的前提是對(duì)其尺寸、組成、晶相、形貌、純度、單分散型的精確控制。中國(guó)要實(shí)現(xiàn)制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變，必須在這些關(guān)鍵材料領(lǐng)域進(jìn)行創(chuàng)新研究，發(fā)展各類(lèi)納米結(jié)構(gòu)材料可控制備的工業(yè)技術(shù)，開(kāi)發(fā)出更加高效、經(jīng)濟(jì)、綠色的合成工藝。2021年10月12-14日，中國(guó)粉體網(wǎng)將在安徽金陵大飯店舉辦“2021先進(jìn)金屬粉體制備及應(yīng)用研討會(huì)”，來(lái)自武漢工程大學(xué)的姜興茂教授給大家?guī)��?lái)題為《微波輔助氣溶膠法制備超細(xì)金屬粉體》的報(bào)告。屆時(shí)姜教授將主要介紹納米材料在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用前景以及關(guān)于納米材料的制備技術(shù)的研究。

3專(zhuān)家介紹

姜興茂，武漢工程大學(xué)博士生導(dǎo)師，美國(guó)Lovelace呼吸研究所客座科學(xué)家，江蘇省特聘教授、雙創(chuàng)人才、江蘇省人才促進(jìn)會(huì)理事、武漢市黃鶴英才、湖北省新能源材料工程技術(shù)中心主任。

姜教授主要從事溶膠-凝膠、氣溶膠、化學(xué)工程和納米材料等方面的研究。先后在Nat.Mater.、JACS、NanoEnergy等雜志發(fā)表近80篇SCI文章，被他引2000多次。主編SCI專(zhuān)刊一期，發(fā)表氣溶膠英文專(zhuān)著一部。作為項(xiàng)目主要完成人先后完成了美國(guó)DOE、美國(guó)空軍、NSF、EPA、NIH等重大科研項(xiàng)目。主持/完成國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目2項(xiàng)及江蘇省高校自然科學(xué)研究重大項(xiàng)目一項(xiàng)，參與國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目1項(xiàng)，申請(qǐng)/授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利70多項(xiàng)，授權(quán)美國(guó)發(fā)明專(zhuān)利10項(xiàng)。

參考來(lái)源： 

【1】武漢工程大學(xué)官方網(wǎng)站.

【2】袁志峰，等. 納米金屬粉的制備、改性及其在推進(jìn)劑中的應(yīng)用.化學(xué)推進(jìn)劑與高分子材料.2017.

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/星耀）

注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)請(qǐng)告知?jiǎng)h除！