粉末材料合成与加工新技术.pptxVIP

粉末材料合成与加工新技术;? 1．粉末材料的分类 粉末材料：具有一定粒度的颗粒材料统称为粉末材料。 按粒度大小可分为：粗粉、细粉、微粉、超微粉、纳米粉末 超微粉（ultrafine powder; 或superfine powder）：粒度小于3?m的粉体 亚微米粉末：1?m particle size 0.1?m 纳米粉末：0.1?m particle size 0.001?m 目前，有关粉末材料的制备与研究主要集中在亚微米及纳米粉末材料方面。 ;2．粉末材料的合成与加工技术主要研究 ? 粉体的制备技术 ? 分级技术 ? 分离技术 ? 干燥技术、输送及混合均化技术 ? 表面改性、复合技术等 ? ;3.1 微米及亚微米粉末的特性 与块体和颗粒材料相比，主要性能变化表现在： ? 比表面积增大，表面能大，表面活性高 ? 当两种微米或亚微米粉末材料复合时可产生熔点 下降或功能强化效应3.2 纳米粉末材料的特性 纳米材料与块体材料的物理化学性质有明显的差异 ? 从结构上看：纳米颗粒不同于原子又不同于结晶体，它可以 是单晶、也可能是非晶态 ? 表面结构不同于内部结构，晶体材料的结构周期性不再存在，表 面振动模式占主导地位，表面原子运动更加剧烈。;纳米粉末材料和由之构成的纳米固体具有三个方面的特性效应： 小尺寸效应；表面与界面效应；量子尺寸效应 小尺寸效应 当材料的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，材料中周期性的边界条件将会打破，由此造成声、光、电磁、热力学等性质呈现新的特征。 例如：纳米金（2nm） 结构：单晶、多晶、孪晶 熔点由1337K→600K 纳米强磁材料（Fe-Co合金） 当晶粒尺度与单磁畴临界尺寸相当时，矫顽力甚高;表面与界面效应 颗粒尺寸减小造成表面积增大和表面原子比例增大，同时缺少近邻配位的原子比例???大提高，表面电子的自旋构像和电子能谱亦会相应变化，这会大大增加材料的化学活性。呈现新的理化性质。 例如：10nm粉体比表面积：90m2/g；  5nm粉体比表面积：180m2/g； 2nm粉体比表面积：450m2/g；; 量子尺寸效应 颗粒尺寸的减小引起材料能带结构的变化，价带和导带之间的能隙有增大的趋势，从而引起发光带的波长减小（蓝移，blue shift）。 当粒子尺寸下降到最低值时，费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级现象。量子尺寸效应会造成磁、光、声、热、电性能的变化。 例如：? 纳米金属呈现电绝缘性 ? 纳米金属不再具有金属光泽 ? 惰性金属呈现极大催化性 ? 纳米金属材料强度成倍增加等;4．超细粉体材料的应用超细粉体材料和纳米材料由于其独特的物理化学性质，其应用范围十分广泛，并带动传统材料的更新换代。 ? 航空、航天、国防工业中的应用 —— 利用超细粉末独特的波吸收特性，可制造隐身材料 —— 超硬复合材料：防弹材料 —— 利用其高化学特性制造新一代炸药，固体推进剂，提高火箭功率 —— 高性能功能材料 ? 化学工业领域 —— 纳米催化剂，新一代建材涂料 ? 生物医药领域 —— 超细药物：吸收快、疗效高 —— 粉末药品针剂化 —— 纳米中药 —— 纳米化保健品;新型功能材料 特殊的磁、光、电、性质，能够开发出一大批新型功能材料。 ------- 纳米磁性材料表现出巨磁电阻效应，可生产高密度磁盘， 存储器，传感器等 ? 高性能新一代结构材料 超细化和纳米化为结构材料的应用展开了新的前景。 例如：NanO