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納米 固 體 材 料

　　納米固體材料通常指由尺寸小于15納米的超微顆粒在高壓力下壓制成型，或再經(jīng)一定熱處理工序后所生成的致密型固體材料。納米材料表面積研究是非常重要的，納米材料的比表面積檢測(cè)數(shù)據(jù)只有采用BET方法檢測(cè)出來(lái)的結(jié)果才是真實(shí)可靠的，國(guó)內(nèi)有很多儀器只能做直接對(duì)比法的檢測(cè)，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)被淘汰了。目前國(guó)內(nèi)外比表面積測(cè)試統(tǒng)一采用多點(diǎn)BET法，國(guó)內(nèi)外制定出來(lái)的比表面積測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)都是以BET測(cè)試方法為基礎(chǔ)的，請(qǐng)參看我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 19587-2004）-氣體吸附BET原理測(cè)定固態(tài)物質(zhì)比表面積的方法。比表面積檢測(cè)其實(shí)是比較耗費(fèi)時(shí)間的工作，由于樣品吸附能力的不同，有些樣品的測(cè)試可能需要耗費(fèi)一整天的時(shí)間，如果測(cè)試過(guò)程沒(méi)有實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化，那測(cè)試人員就時(shí)刻都不能離開(kāi)，并且要高度集中，觀察儀表盤(pán)，操控旋鈕，稍不留神就會(huì)導(dǎo)致測(cè)試過(guò)程的失敗，這會(huì)浪費(fèi)測(cè)試人員很多的寶貴時(shí)間。國(guó)內(nèi)幾家生產(chǎn)比表面積測(cè)定儀廠商中，只有北京金埃譜科技有限公司的F-Sorb 2400比表面積分析儀是真正能夠?qū)崿F(xiàn)BET法檢測(cè)功能的儀器（兼?zhèn)渲苯訉?duì)比法），更重要的北京金埃譜科技有限公司的F-Sorb 2400比表面積分析儀是迄今為止國(guó)內(nèi)唯一完全自動(dòng)化智能化的比表面積檢測(cè)設(shè)備，其測(cè)試結(jié)果與國(guó)際一致性很高，穩(wěn)定性也很好，同時(shí)減少人為誤差，提高測(cè)試結(jié)果精確性。

　　納米固體材料的主要特征是具有巨大的顆粒間界面，如5納米顆粒所構(gòu)成的固體每立方厘米將含1019個(gè)晶界，原子的擴(kuò)散系數(shù)要比大塊材料高1014～1016倍，從而使得納米材料具有高韌性。通常陶瓷材料具有高硬度、耐磨、抗腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，但又具有脆性和難以加工等缺點(diǎn)，納米陶瓷在一定的程度上卻可增加韌性，改善脆性。

　　如將納米陶瓷退火使晶粒長(zhǎng)大到微米量級(jí)，又將恢復(fù)通常陶瓷的特性，因此可以利用納米陶瓷的范性對(duì)陶瓷進(jìn)行擠壓與軋制加工，隨后進(jìn)行熱處理，使其轉(zhuǎn)變?yōu)橥ǔＬ沾?，或進(jìn)行表面熱處理，使材料內(nèi)部保持韌性，但表面卻顯示出高硬度、高耐磨性與抗腐蝕性。電子陶瓷發(fā)展的趨勢(shì)是超薄型（厚度僅為見(jiàn)微米），為了保證均質(zhì)性，組成的粒子直徑應(yīng)為厚度的1％左右，因此需用超微顆粒為原材料。隨著集成電路、微型組件與大功率半導(dǎo)體器件的迅速發(fā)展，對(duì)高熱導(dǎo)率的陶瓷基片的需求量日益增長(zhǎng)，高熱導(dǎo)率的陶瓷材料有金剛石、碳化硅、氮化鋁等，用超微氮化鋁所制成的致密燒結(jié)體的導(dǎo)熱系數(shù)為100～220瓦／（K·米），較通常產(chǎn)品高2 5～5．5倍。用超微顆粒制成的精細(xì)陶瓷有可能用于陶瓷絕熱渦輪復(fù)合發(fā)動(dòng)機(jī)，陶瓷渦輪機(jī)，耐高溫、耐腐蝕軸承及滾球等。

　　復(fù)合納米固體材料亦是一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域。例如含有20％超微鉆顆粒的金屬陶瓷是火箭噴氣口的耐高溫材料；金屬鋁中含進(jìn)少量的陶瓷超微顆粒，可制成重量輕、強(qiáng)度高、韌性好、耐熱性強(qiáng)的新型結(jié)構(gòu)材料。超微顆粒亦有可能作為漸變（梯度）功能材料的原材料。例如，材料的耐高溫表面為陶瓷，與冷卻系統(tǒng)相接觸的一面為導(dǎo)熱性好的金屬，其間為陶瓷與金屬的復(fù)合體，使其間的成分緩慢連續(xù)地發(fā)生變化，這種材料可用于溫差達(dá)1000°C的航天飛機(jī)隔熱材料、核聚變反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)材料。漸變功能材料是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新型材料，預(yù)期在醫(yī)學(xué)生物上可制成具有生物活性的人造牙齒、人遺骨。人造器官，可制成復(fù)合的電磁功能材料、光學(xué)材料等。

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