纳米相变材料.ppt

图 Co细粒的α、β结构体积比 Vα/β 与细粒平均直径的关系 图 Al89Fe10Zr1合金在fcc-Al析出的低温域时效处 理后的晶胞参数(afcc-Al)、粒子直径(dfcc-Al)和体积分数(φfcc-Al)与时效温度的关系 3 纳米材料的马氏体相变 大块材料，包括含ZrO2陶瓷的Ms受晶粒大小的控制，测量方法对Ms值也有一定的影响。 相同成分的Fe-Ni细粒(0.14-10μm)的Ms也因不同制备方法而呈现差异。经淬火至室温的粒子，冷至室温以下（直至4K）不再转变（或很少转变）。高Ni合金经室温形变很容易诱发→α’。但经过形变的奥氏体再经单纯冷却（至77K）却不发生相变。 对Co和Co-Fe的实验也得到了类似的结果。Fcc相很难经冷却相变（虽然有层错），而容易由应力诱发相变， 综合目前的Fe-Ni合金研究成果，可归纳如下几点： （1）对Fe-Ni合金的γ →α相变，一般都称为马氏体 相变。但需注意含Ni在15 %（mol）以下的Fe-Ni合金往 往发生块状转变。一般情况下，如Fe-20%Ni（mol）， γ相经过冷却呈马氏体相变，但如果是很缓慢的冷却， 也可能发生扩散型γ→α转变； （2）不同制备方法所得到的纳米Fe-Ni合金都显示了 相的稳定化。因为在0K以上都会产生热激活，以室温 下不具备热激活而使相稳定化的观点似缺乏依据。以 纳米材料特有的界面体积量考虑其界面（或表面）能量 会获得适当的解释； （3）有些制备方法中，合金不经过相转变的温度区， 在室温形成bcc结构；显示了在一定的能量条件下，可能 由合金的原子直接组成α相； （4）一些研究工作已发现Fe-Ni合金经过一定的热处 理，得到了在一定成分和晶粒大小等条件下，都显示出 γ →α马氏体相变的痕迹。继续探索，有可能会得到纳 米合金马氏体相变的特征，如K-S关系或表面浮凸等； （5）纳米晶内体积小，实验显示单颗粒的Cu-7.5Fe 及Cu-1.5Fe-0.5Ni（质量分数）在20-60nm时形成单一变 体马氏体。可能在纳米晶粒很难呈变体间的协调，使其 相变应变能较高。按照相变驱动力与马氏体界面移动速 率的方程推断，纳米晶内马氏体会很快长大； （6）不同方法制备所得的纳米Fe-Ni合金中都显示出α 相加热时的逆转变，并且As与大块晶体的相当。 纳米相变材料的研究进展 一、相变及相变材料 二、纳米相变材料 三、纳米材料的表征方法 四、纳米相变材料的制备方法 五、纳米相变材料的应用 六、纳米相变材料的研究展望 一、相变及相变材料 物质从一种相转变为另一种相的过程称之为相变。 相变材料是指材料在相变温度范围内，虽然发生相态的变化，但是在相变过程中，体积的变化很小，以潜热形式从周围环境吸收或者释放大量热量，而自身的温度保持不变或恒定的一种功能性材料。 人口的不断增加，能源紧缺的形式严峻。需要研究新型节能技术，减少能源消耗。相变储能技术就是其中一个。 传统相变材料 有机 无机 腐蚀性 液态 导热系数低 纳米相变材料解决泄露问题 纳米相变材料解决导热系数低的问题 纳米相变材料 有机 无机 二、纳米相变材料 纳米相变材料 普通纳米相变材料 纳米复合相变材料 纳米金属等 纳米胶囊相变材料 纳米吸附相变材料 其他复合相变材料 胶囊法 吸附法 其他方法 纳米技术 相变材料 + = 纳米相变材料 2.1 纳米胶囊相变材料 微胶囊 纳米胶囊 导热系数低 磨损破裂 堵塞管道 纳米尺寸 很好的解决了微胶囊的问题 微胶囊与纳米胶囊的对比 3.1 界面聚合法 界面聚合法是建立在合成高聚物界面缩聚反应的基础上的。 两种发生聚合反应的单体分别溶于水和分散相中 把两种不相混溶的液体加入乳化剂以形成水包油或油包水乳液 两种聚合反应单体分别从两相内部向界面移动 迅速在相界面上反应生成聚合物将囊心包覆形成胶囊 三、纳米相变材料的制备方法 3.2 原位聚合法 原位聚合法是一种与界面聚合法密切相关的纳米胶囊化技术。 将单体与引发剂全部加入到分散相或连续相中 聚合反应在芯材液滴的表面上发生，聚合单体产生相对低分子量的预聚体 预聚体尺寸逐步增大后，沉积在芯材物质的表面 交联及聚合反应的不断进行，最终形成固体的胶囊外壳 四、纳米材料的表征方法 常规表征法 化学表征法 仪器表征法 光谱分析 质谱分析 能谱分析 滴定分析法 重量分析法 特有表征法 扫描电镜法 隧道扫描电镜法 粒度分析法 比表面积法 透射电镜法 纳米胶囊表征举例 纳米胶囊的囊心为正十八烷壳材为聚苯乙烯。 用粒度分析仪对样品进行粒径分布分析。 用透射电镜对样品进行表面形貌分析。 用红外光谱仪对样品进行结构组成