纳米陶瓷材料及其在化机中的应用前景

从纳米技术的基本概念出发综述纳米陶瓷材料的性能、制备方法及其应用前景。

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第 2卷第 4 8期

西南民族学院学报 自然科学版J u a fS u h s Un v ri r t n l i s Na u a ce c i o or l n o o t we t i e st f i a i e t r l in eEd t n y o Na o t S i

文章编号： 1 0 .8 32 0 )40 8 .5 0 32 4 (0 20- 4 30

纳米陶瓷材料及其在化机中的应用前景杨燕勤(海师范大学机电学院，上海 2 1 1 )上 0 4 8

摘

要：从纳米技术的基本概念出发综述纳米陶瓷材料的性能、制备方法及其应用前景 .

关键词：纳米；纳米技术；陶瓷材料；纳米陶瓷材料；纳米复合陶瓷中图分类号： T 3 3 B 0文献标识码：A

纳米(ao t ) nn me r e是一种长度单位，原称“毫微米”用nl, n表示.正如米是长度单位，用m表示一样 .n l。 1m= O m, 9即一纳米等于十亿分之一米，干分之一微米【.大约是三、四个原子的宽度.】 1纳米技术 (aoeh ooy研究结构尺寸 ll Om范围内材料的性质及其应用 .纳米技术现在已经包括纳米 nn tcn lg)￣ On生物学、纳米电子学、纳米材料学、纳米机械学、纳米化学等学科 .纳米技术不单单是限于材料科学领域，它的发展将使电子通讯、医疗、化学工业、能源工业、机械制造业、飞机制造业、汽车制造业、航天工业及环境保护工业诸方面获得大的发展 .纳米技术是一项交叉性学科的前沿技术，需要物理学家、化学家、材料科学家、生物学家和各个行业的专业工程师共同努力，才能使它真正有益于人类 .

纳米材料是纳米技术的重要研究领域之一 .纳米结构材料的研究是 18年开始的 .当时提出来要利用晶体 90结构的核心部分的原子排列来发展新型材料 .纳米材料的微粒尺寸一般在 l lOm之间，微粒可以是晶体，也~On

可以是非晶体.纳米材料的制备状态多数为粉末，需要压制、烧结成块体；也可以直接制成块体或薄膜；或者是以纳米颗粒附着于载体之上 .当材料的晶体尺寸小到纳米量级时，材料性能将发生质变，在宏观性能及微观量子效应上预示着一系列新的变化 .这些变化为提高材料的综合性能及发展新一代高

性能材料创造了条件. 纳米技术在陶瓷领域的应用陶瓷材料作为材料的三大支柱之一，在日常生活及工业生产中起着举足轻重的作用 .但是，由于传统陶瓷质地较脆，韧性、强度较差，不易成型加工，因而使其应用受到了较大的限制 .随着纳米技术的广泛应用，纳米陶瓷随之产生，希望以此来克服陶瓷材料的脆性，使陶瓷具有象金属一般的柔韧性和可加工性 .英国著名材料专家 C l出，纳米陶瓷是解决陶瓷脆性的战略途径 . a m提

1纳米陶瓷材料的制备具有纳米级显微结构的陶瓷材料，其晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、气孔尺寸、缺陷尺寸等都属于纳米量级 .材料科学家指出，理想陶瓷粉体的条件是粒径小、呈球形、粒度尺寸分布窄、无硬团聚、高纯度 .传统的固相反应法、碳热法、硅粉氮化法等都只能获得微米、亚微米SC i i、S N陶瓷粉.气相法l目前制备纳米 3 2】是硅基陶瓷粉的主要方法，可以获得粒度更小的纳米 S、SC、S3粉 .在气相法反应过程中，含硅气体分子( i i i N如 S} ) i4或液相的有机硅汽化后与氨气等在高温下发生反应，速形核长大生成 SC i i .合粉体等 .{快 i、S3或S. N复 N C根据加热方法不同，气相法反应法又可分为热管炉法、等离子法和激光法等 .热管炉法是把反应混合气直接通入高温反应管，该法的优点是设备简单、产量大、成本低，但由于反应器壁的存在，非均匀形核的影响使粒度尺

寸分布宽，呈链状团聚，同时晶粒偏大.等离子体合成陶瓷粉也存在电极材料污染以及温度梯度造成粒度不均匀的问题.激光气相合成法与前二者相比，具备以下优点，是能用一步法获得满足理想纳米粉条件的方法 . 1形成的反应火焰不与器壁接触，被称为“ )无壁反应”,这就避免了由反应器壁造成的污染 .

2反应火焰稳定，温度场分布较均匀，反应物和形成粒子分别经历了相同的加热和冷却速率(0 o/,反 ) 10Cs )收稿日期：2 0 .62 0 20 .1作者简介：杨燕勤(9 3) 17 -,女，上海师范大学机电学院讲师

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