淺析納米材料制備方法的研究現(xiàn)狀

劉倩

[摘要]納米技術(shù)水平的高低直接影響著世界發(fā)展的進程，是現(xiàn)階段最有前途的決定性技術(shù)。因此，必須對其予以高度的重視，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，系統(tǒng)闡述了納米材料制備的方法以及未來的發(fā)展趨勢，旨在為納米材料制備的進步奠定相應(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。正因如此，世界各個國家加大了對納米技術(shù)的研究，投入了大量的人力物力，并相繼啟動了納米計劃，進一步推動了納米制備方法的創(chuàng)新。在這種大環(huán)境下，我國相關(guān)研究者也應(yīng)當(dāng)順時而變，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，它能夠為原子提供轉(zhuǎn)成擴散途徑。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)濟材料相比，還具有其自身獨特的特性，因此被應(yīng)用到各個領(lǐng)域。

11力學(xué)性質(zhì)

結(jié)構(gòu)材料開發(fā)一直以來都以高韌、高硬、高強為主題。材料制作如果融進了納米材料的話，其強度就會與粒徑成反比。納米材料的位錯密度相對較低，不僅如此，其臨界位錯圈的直徑要遠遠高于納米晶粒粒徑，通常情況下，增值后位錯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發(fā)生位錯滑移和增值等相關(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)強度卻一直沒有突破，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)制成超細或納米晶粒材料的時候，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，計算機硬盤系統(tǒng)的磁記錄密度得到了極大地提高，現(xiàn)階段已經(jīng)超過了155Gb/cm2，也就是說，感應(yīng)法讀出磁頭等已經(jīng)難以滿足社會的需求，然而，如果我們將納米多層膜系統(tǒng)應(yīng)用到計算機硬盤系統(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足需求。與此同時，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光，與傳統(tǒng)的粗晶材料相比，對可見光的吸收系數(shù)要高出很多，然而，該種材料對紅外波段的吸收系數(shù)則相對較少，正是這個原因，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)增大情況下要遠遠高于同類粗晶材料，甚至還會產(chǎn)生絕緣體轉(zhuǎn)變。通過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，從長遠角度來看，這種做法在不久的將來會有很大的成就，甚至還有可能超過現(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。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。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)用在儲熱材料等領(lǐng)域，相信會有一個更為廣闊的市場。

15光學(xué)性質(zhì)

納米粒子的粒徑要遠遠低于光波波長。其與入射光之間的作用為交互作用，通過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，通常都會存在一種藍移現(xiàn)象，它的光吸收率非常大，因此，我們可以將其廣泛應(yīng)用在紅外線感測器材料。

16生物醫(yī)藥材料應(yīng)用

與紅血細胞相比，納米粒子相對較小，它能夠在血液中運動自如，那么，如果我們將納米粒子應(yīng)用到機器人制作當(dāng)中，并將其注入人體血管內(nèi)，就可以實現(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脈脂肪沉積物等消除，除此之外，還可以將這種機器人應(yīng)用到吞噬病毒，殺死癌細胞。納米材料也可以應(yīng)用到醫(yī)藥領(lǐng)域，能夠極大地促進藥物運輸。

2納米材料的制備方法

21液相法

液相法其實就是指在一定的方法下將潛在溶液中的溶劑和溶質(zhì)通過一定的方法進行分離，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)過上述步驟，就可以制備一定的納米微粒。液相法的有點數(shù)不勝數(shù)，包括制備的設(shè)備相對簡單，制備材料容易獲得等?，F(xiàn)階段，液相法的發(fā)展情況相對較為廣泛，得到了大家的普遍關(guān)注。具體來說，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、簡單，是很多研究者進行納米材料制備時候的首選方法。

22氣相法

所謂氣相法主要是與液相法相對來說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程和制備的條件來看，其具有其他制備方法無法比擬的優(yōu)勢，具體來說，主要包括以下幾個方面：

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遠高于其他同類制備方法。如果將氣相法和液相法放在一起進行比較，我們不難發(fā)現(xiàn)，氣相法能夠以自身獨有的優(yōu)勢將那些液相法所不能夠生產(chǎn)出來的納米微粒生產(chǎn)出來，由此可見，該種制備方法的優(yōu)勢非常明顯。[5]

化學(xué)氣相法的應(yīng)用范圍非常廣泛，其又被相關(guān)研究者稱之為氣相沉淀法，英文名稱簡稱為CVD，它能夠充分利用金屬化合物的揮發(fā)屬性，并通過化學(xué)反應(yīng)等途徑，使所需要的化合物在保護氣體環(huán)境下迅速冷凝，這樣才能夠制作出各類物質(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，其也是一種運用比較廣泛的制備方法。[6]運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，分散性也相對較強。根據(jù)加熱的方式方法不同，我們可以將該種方法進行分類，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，筆者通過長期的研究與實踐認為，未來的制備方法的發(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，將納米材料不斷應(yīng)用到各行各業(yè)，能夠滿足各行業(yè)的多樣化需求，從而將納米材料的優(yōu)勢充分體現(xiàn)出來。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)。

參考文獻：

[1]吳子健，張虎寅，呂艷紅熱噴涂納米涂層制備方法及材料的研究現(xiàn)狀和展望[J].材料保護，2005（10）：44-47，76

[2]唐一科，許靜，韋立凡納米材料制備方法的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].重慶大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2005（1）：5-10

[3]黃燁，張玲榕納米材料制備方法的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2015（10）：248

[4]葉永慶淺談納米材料應(yīng)用前景及制備方法[J].建材世界，2009（3）：62-64

[5]馮曉苗，侯文華，朱俊杰導(dǎo)電高分子納米材料的制備方法研究現(xiàn)狀[J].化工進展，2009（12）：2173-2179

[6]周冰淺談納米材料的化學(xué)制備方法[J].黑龍江科技信息，2008（7）：14，88