蒸发—冷凝法制备纳米材料

2025年04月07日 阅读量:447

化学词典为您介绍蒸发冷凝法制备纳米材料。蒸发冷凝法又称物理气相沉积法(PVD),原料气化或形成等离子体,然后通过真空蒸发、激光、电弧高频感应、电子束照射等方法在介质中突然冷凝。该方法具有纯度高、结晶组织好、粒度可控等特点,但技术设备要求高。

蒸发-冷凝法制备纳米材料

根据加热源的不同,该方法分为:

(1)真空蒸发-冷凝法的原理是真空加热蒸发蒸发物质,然后在高纯度惰性气氛中蒸发(Ar, He)中冷凝形成超细颗粒。该方法仅适用于制备低熔点、单一成分的物质,是目前制备纳米金属粉末的主要方法。1984年Gleter Fe成功研制出首次用惰性气体冷凝和原位加压成型、Pd、Cu 等待纳米金属材料。但该方法在合成金属氧化物、氮化物等高熔点物质的纳米粉末中仍存在局限性。

(2)气体雾化法采用高压气体雾化器-20~40℃的氦和氢以超音速射入熔融材料的液流,熔体被破碎成极细颗粒的射流,然后突然冷却,得到超细颗粒。

(3)激光加热蒸发法是以激光为快速加热源,使气相反应物分子快速吸收和传递能量,瞬间完成气相反应的成核、生长和终止。但由于激光器出粉效率低、功耗大、投资大,难以实现大规模生产。

(4)高频感应加热法是以高频线圈为热源,使坩埚中的物质处于低压(1-10kPa)的He、N,金属原子在惰性气体中蒸发后,与惰性气体分子相撞,冷却凝结成颗粒。

(5)等离子体法是利用等离子体熔化、蒸发和冷凝金属和化合物原料,以获得纳米颗粒。该方法制备的纳米粉纯度高,粒度均匀,适用于高熔点金属、金属氧化物、碳化物、氮化物等。但离子枪寿命短,功率低,热效率低。

(6)电子束照射法采用高能电子束照射母材。母材表面的材料被高能电子“切断”。蒸发的金属原子通过瞬间冷凝、成核和生长,最终形成纳米金属(如Al)粉末。但目前,该方法仅限于获得纳米金属粉末。

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