金属超微粉

金属超微粉金属粒径为5~50nm的金属粉。粉末形状有板状、棒状、针状和四面体四种。这些形状是由制作方法和制作条件决定的。制作方法中有在几百到几万Pa的氦(He)和氩(Ar)气氛中，使金属蒸发成烟状微粉的方法和金属碳酸盐的热分解法，以及在乳钵中加入容剂进行机械磨碎方法等。用蒸发法，可在上述气氛中制作出能够蒸发的各种金属超微粉，如Ag、Ni、Cu、Fe、Fe/Ni、Fe/Co等。主要用于制作磁带、磁盘、导电胶、助溶剂、催化剂以及滤光器等。

超微粉的结构物体是由大量原子构成的。当我们将物体破碎时，得到粉末。通常粒度的粉末可用肉眼看到。如果将粉末进一步细磨，其粒度会变得更小。当粉末的粒度小到一定程度时，肉眼就不能分辨单个粉末的大小。而物体之所以能被看见，是因为我们对光在物体上照射时产生的明暗有感觉。反之一旦当被观察物体的大小与光的波长相当或小于光的波长时，物体对肉眼不再有明暗感，所以我们不能看见它。可见光的波长在0.4～0.7微米之间，当粉末颗粒的大小与之相当时，就是用光学显微镜也看不见它们。吸烟时吐出的烟、燃煤时的煤烟和空气中的尘埃，就是看不见的粒子。这些粒子的大小介于普通可见粉末与不可见的原子之间，我们把它们称之为超微粉。

由于X光和电子衍射技术的发展，电子显微镜日趋完善。电子显微镜使用的电子射线的波长远远小于可见光，故使肉眼看不见的粒子变得可见，使我们有可能了解超微粉的大小、形状、结晶构造及其化学组成。超微粉的尺寸介于0.001~0.1微米之间,具有极大的比表面。超微粉对光波和电波有良好的吸收性能，并具有很高的物理和化学活性。它们具有既不同于原子又不同于晶体的特殊性能，可望在各种领域中得到应用，对未来的材料科学发生深远影响，因而日益受到人们的重视。1

改性处理有些高价金属的低价卤化物具有较高的蒸气压，很容易在几百度的适当温度下被蒸发，从而可通过其氢还原反应制备相应的金属超微粉，其还原温度一般为900℃左右。由于反应放热，一旦反应开始后就不再需要额外供热，它既不要高温也不要较大的能源功率。显然此法与一般的金属蒸发法有所区别，它不需要真空室而具有化学法的特点，可以连续大量生产，因而产品价格低廉，缺点是与气相水解制备氧化物超微粉时一样，氧化氢副产物会被产物粒子表面吸附，必须通过适当附加步骤例如加热处理除去。类似的反应体系已用来制备高纯W、Mo、Ag、 Cu、 Fe、Co、Ni及其相关的合金，其中铁当使用不同的出发原料即可获得球形、针形或仿锤形产物。 有的还原反应，无需格外加入氢气。2

制取方法超微粉的制取方法，大致与一般粉末的制作方法相同。常见的有破碎法爆炸法、气相或液相化学反应法、电解法、真空中或气体中蒸发法等等。其中只有蒸发法是制取超微粉独有的方法，一般粉末的制取不用蒸发法。制取超微粉的关键之一是如何收集到各种方法产生的超微粉。超微粉通常是以分散在气体或液体中的状态产出。一般过滤器是不适用的,过滤超微粉必须采用孔径很小的过滤介质。但孔径小的介质又容易堵塞，所以用过滤器来捕集超微粉有相当困难。

令含有超微粉的气体或液体静置，使超微粉靠重力产生沉降的方法是可行的。但这种方法耗时太大。对液体介质中的超微粉，可采用离心分离法，然而要除去残留在超微粉中的液体并非十分容易。把液体换为挥发性液体，使其挥发而让超微粉留下的方法是有效的，而要使挥发容易进行,选用的液体应具有较低的沸点。要分离气体介质中的超微粉，可采用热沉积法。善于观察的人都会发现，在烟囱的内壁上往往沉积着许多烟灰。这就是因为在烟道空间有温差存在，烟灰向温度低的方向移动，并首先在烟道的玲处析出超微粉状态的煤烟。在超微粉生产的实践中，如用液氮等致冷介质使金属或玻璃表面冷却放置在产生超微粉的空间，并使含有超微粉的气流流经此冷表面，便可使超微粉从气流中分离出来，沉积在冷却板上。沉积的超微粉不难用刷子刷下，此外，将含有超微粉的气流吹入适当的溶液，使之鼓泡，也可能使超微粉进入溶液而捕集之。1

性质超微粉材料的最大特点，是与其成分相同的块状物质相比，性质有明显变化。例如，被公认为是材料固有物理性质的熔点，也有变化。如金的熔点是1337K，而粒径为0.002微米的超微金粉，其熔点竟下降到600K，还不到原来熔点的一半。一般说来，超微粉的粒度愈细，熔点下降愈厉害。此外，超微粉的电磁特性、热学性能等物理性质也常与其构成物质不同。甚至是粒度相同的超微粉，也常因其制法和测定方法不同而显示不同的性质1。

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黎明 - 副教授 - 西南大学