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等离子体法合成金属和陶瓷纳米材料 臼晾大学化学学院川儿材料研究所，100871,Te1Fa 李星国 二 前言 纳米材料的研究近年来受到国际国内的普遍重视，研究领域也有日益加宽的趋势，然而纳米材料 的合成仍然是一梢习贬芜主的领域。这是因为它关系至哟米材料的性育第成本，是决定纳米材料能否得到 应用的关链技术。目前己开发出来了很多种纳米材料的合成方法，等离子体法则是金属和精密陶瓷纳米 材料的合成中用的最多的方法之一。铡门长期以来从事了这种方法的纳米材料的合成 :【艺，合成机理和 合成的纳米材料的特性方面的研究，在此作以简单介绍。 二 高频瀚离子体法合成Sma,和Sic纳米陶瓷 等离子体是由电子，离子，原子核的正负电荷离子以及电中性的原子和分子所组成的气态物质， 整体是电中性，但是具有导电性的电磁体吻质。被成为不同与固，液，气的第四态物质。等离子体的 最一大特点是极高的能且10极强的化学反应性。控制等离子体的电离不到竟，可NA2振侄U20,000度的范 围内对温度进行控制。即便在室温下也可以获得极高的电子温度，很容易与物质发生反应从而获得纳米 材料。洲千佣高频等离子体法同成合成了%N,,SiC以及它们的复合物，实验装笠如图1所示。用这种 方法合成粉体粒径在10-40rm,L围征路伪50-70d/g，其绷勾可以通过合成引牛来把纬工 V十记几川m Figure1 Schematicdiagramofthehi的-frequencyplasma reaction 图2是SiA白姗既电子显徽傲哟哪矫毗场照片.从图可以知其颗粒粕度100run以下，颗粒有 单晶的也有多晶的，晶拉的大刁在5-30ran.这俐和瞬抹佑伏气中不容易氧化，同时也郁良强的拟偏 定性，侧籽组1673R都不会聚集长大使纳米材料的性质消失。Si,N,是一种重要的高温月瓷材料，具 C匆 创良大的弯曲强度和韧性，很强的耐热冲击性。另外si凡也是一种化学稳定性好和绝缘胜强的材料， 可以用在新型的集成块电路上。实验经验表明通过控带恰成的条件不单可以在一 布。而且可以拭纬M结构，如f 的。高温型的以及OWN态型的Si,N,。不单可以合成Si,N,纳米采醉立， 而且可以合成S1,N,纳米tM Figtae2ThebrWit(a)anddadc(b)field*tographsof%N, Sic也是一种重要的高温陶瓷材料，有着与Si,N,渊以的用途，常用于同Si,N,进币示夏合来进-11提 高高温强度和韧性.除此之外，Sic也是尸 。雷达波的吸收影歇 晰 收， 介 电吸收和磁性吸收来实现的。波长为毫米级的雷达波的吸收主要是圃立阻抗吸收和介电吸收来实现 的 。sic由于具有适当的阻抗和较大的介电常数，A4盼hg 吸收材料。将这种材料混入树脂中， 5-o-60GHz达至iA大的叨 吸波量最大可接近 并作成多层结构可以成为很好的吸波体，可以在 达至嗓大的吸波性能， 30dBa而且用这种材料作的吸波层还削RM O定性， 滋光CVD法是尸种常用来合成Si,N,和Sic纳米材料方法.为了对比，我们也用泊妇七CVD法合成 C51 了S}M和Sic纳米材料1a1。两者的结果表明用高频等离子体法合成Si,N,和Sic纳米材料与用檄光发 合成的纳米材料的特征甲牲能相1以，但合成速度却大夕妞是高了。此方法的另一价畴点是如果对此设备的 的回收部分稍加改进就可以把合成的纳米颗粒制成薄膜扩膜的生长速度可远大于常用白 去la 三 电弧等离子体法幻 酬眯 金属纳米材料，尤其是磁性合金纳米材料的合成一直是一个很困难的工作，与陶AT 米材料相比， 金属纳米材料因为其合成量小，成本高在研究和应用上O il了IVAN。为了解决这个问题，侧门从80 年代末开始利用直流电弧等离 1本化学反应法合成金属纳米材料，发现此方法是一个很有效的方法，可 以量七以汝的大的合成金属纳米木林牛