機(jī)械力化學(xué)法制備納米材料研究分析進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)

1、個(gè)人收集整理 僅供參考學(xué)習(xí)機(jī)械力化學(xué)法制備納米材料地研究進(jìn)展摘要：機(jī)械力化學(xué)技術(shù)是一門(mén)新興交叉學(xué)科,已成為制備納米材料地一種重要方法,尤 其是在制備納米陶瓷材料和納米復(fù)合材料上地應(yīng)用更加廣泛.本文主要綜述了近幾年來(lái)利用機(jī)械力化學(xué)法在制備納米材料方面地研究現(xiàn)狀,并總結(jié)了其優(yōu)勢(shì)和缺乏,進(jìn)而展望 了其開(kāi)展趨勢(shì).機(jī)械力化學(xué)技術(shù)(Mechanochemical Process也稱(chēng)高能球磨法(high-energy ball milling )是利用機(jī)械能誘發(fā)化學(xué)反響和誘導(dǎo)材料組織、結(jié)構(gòu)和性能地變化,來(lái)制備 新材料或?qū)Σ牧线M(jìn)行改性處理.機(jī)械力化學(xué)技術(shù)從人們開(kāi)始研究至今,已開(kāi)展成為一門(mén)古 老而又新興地科學(xué),

2、也因此越來(lái)越引起材料、冶金、生物等行業(yè)研究者地廣發(fā)興趣.尤其 是成為了制備超細(xì)材料地一種重要途徑,隨著研究不斷深入,現(xiàn)已廣泛用于制備各種納 米材料1.1 機(jī)械力化學(xué)技術(shù)地開(kāi)展機(jī)械力化學(xué)法開(kāi)展歷史已久,早在原始社會(huì)人們就利用鉆木取火,這也是機(jī)械力化學(xué)法 最早地應(yīng)用之一.如今,機(jī)械力化學(xué)仍在人們?cè)S多活動(dòng)領(lǐng)域取得了廣泛地應(yīng)用.在傳統(tǒng)地采礦和軍事技術(shù)中,爆炸對(duì)撞擊和摩擦地敏感性地利用就是很好地一個(gè)例子.1893年Lea是最早進(jìn)行有關(guān)機(jī)械力化學(xué)實(shí)驗(yàn)地,在研磨HgCl2時(shí)觀察到有少量Cl2逸出,說(shuō)明HgCl2 有局部分解,而HgCl2在蒸發(fā)地狀態(tài)下不發(fā)生分解,這說(shuō)明局部溫升不是引發(fā)分解地原 因.20世紀(jì)2

3、 0年代德國(guó)地Osywald對(duì)機(jī)械力化學(xué)地開(kāi)展做出了重要地奉獻(xiàn),他根據(jù)化 學(xué)能量來(lái)源地不同對(duì)化學(xué)學(xué)科進(jìn)行了分類(lèi),首次提出了機(jī)械力誘發(fā)化學(xué)反響地機(jī)械化學(xué) 地分支,并對(duì)機(jī)械能和化學(xué)能之間地聯(lián)系進(jìn)行了理論分析,但對(duì)機(jī)械力化學(xué)地根本原理 尚不十分清楚.20世紀(jì)50年代,Peters和Cremer對(duì)機(jī)械力化學(xué)反響進(jìn)行系統(tǒng)研究并發(fā)表1 / 14個(gè)人收集整理 僅供參考學(xué)習(xí)了?機(jī)械力化學(xué)反響?地論文.直到60年代末期,機(jī)械力化學(xué)在材料科學(xué)和應(yīng)用領(lǐng)域取 得了關(guān)鍵性地進(jìn)步,并已經(jīng)通過(guò)球磨技術(shù)制備了鍥基和鐵基氧化物彌散強(qiáng)化合金.隨后幾 十年,機(jī)械力化學(xué)法廣泛用于非晶材料、納米材料、陶瓷材料和納米復(fù)合材料制備地研 究

4、1,2.b5E2RGbCAP1.2 機(jī)械力化學(xué)制備納米材料地根本原理機(jī)械力化學(xué)方法制備納米材料地根本原理網(wǎng)是利用機(jī)械能來(lái)誘發(fā)化學(xué)反響和誘導(dǎo)材 料組織、結(jié)構(gòu)和性能變化,以此來(lái)到達(dá)制備納米材料地目地.一般來(lái)說(shuō),有固相參加地多 相化學(xué)反響過(guò)程是反響劑之間到達(dá)原子級(jí)別結(jié)合、克服反響勢(shì)壘而發(fā)生化學(xué)反響地過(guò) 程,其特點(diǎn)是反響劑之間有界面存在.影響反響速度地因素有反響過(guò)程地自由能變化、溫度、界面特性、擴(kuò)散速度和擴(kuò)散層厚度等.粉末顆粒在高能球磨過(guò)程中機(jī)械力化學(xué)作用使 品格點(diǎn)陣排列局部失去周期性,形成品格缺陷,發(fā)生品格畸變.粉末顆粒被強(qiáng)烈塑性變形, 產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變,顆粒內(nèi)產(chǎn)生大量地缺陷,顆粒非晶化.這顯著降低了

5、元素地?cái)U(kuò)散激活能, 使得組元間在室溫下可顯著進(jìn)行原子或離子擴(kuò)散；顆粒不斷冷焊、斷裂和組織細(xì)化,形 成了無(wú)數(shù)地?cái)U(kuò)散/反響偶,同時(shí)擴(kuò)散距離也大大縮短.應(yīng)力、應(yīng)變、缺陷和大量納米晶界、 相界地產(chǎn)生,使系統(tǒng)儲(chǔ)能很高達(dá)十幾kJ/mol,粉末活性大大提升,甚至產(chǎn)生多相化學(xué) 反響,從而成功合成新物質(zhì) MEanqFDPw1.3 固體物質(zhì)在機(jī)械力作用下地變化物質(zhì)受到機(jī)械力作用時(shí)尤其是受到粉碎材料地機(jī)械力時(shí),如球磨、沖擊等,常因此受到激活作用并使固體物質(zhì)產(chǎn)生一系列變化4.假設(shè)體系地化學(xué)組成不發(fā)生變化時(shí)稱(chēng)為機(jī)械激活；假設(shè)化學(xué)組成或結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,那么稱(chēng)之為機(jī)械化學(xué)激活.DXDiTa9E3d1.3.1 物理效應(yīng)固體物質(zhì)

6、受到球磨沖擊等機(jī)械作用時(shí),其物理狀態(tài)發(fā)生一系列變化,其最初表現(xiàn)出 地就是顆粒粒徑變小,相應(yīng)地比外表積增大,根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)記載和以往地研究說(shuō)明,顆 粒粒徑雖然隨著粉磨時(shí)間地增加而不斷地減少,然而比外表積卻會(huì)在經(jīng)過(guò)一定球磨時(shí)間 后下降.其中典型地一個(gè)例子是利用粉磨方法制備Al2O3粉末,根據(jù)圖1中Al2O3粉末比外表積與粉磨時(shí)間地關(guān)系可知：所處理地 Al2O3粉末經(jīng)120 min粉磨之后,比外表積達(dá) 到最大值,之后繼續(xù)粉磨比外表積急劇下降,甚至比原來(lái)地比外表積還小,其原因是顆 粒發(fā)生了嚴(yán)重團(tuán)聚.因此,為了提升物料細(xì)度,從而提升物料地活化程度,應(yīng)該選擇適宜 地處理時(shí)間5.RTCrpUDGiT2 / 1

7、4個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)圖1 A12O3粉末比外表積與粉磨時(shí)間之間地關(guān)系Fig.1 Relationship between specific surface area and grinding tim51czvd7Hxa止匕外,在細(xì)化地過(guò)程當(dāng)中,顆粒粒徑地減少,伴隨著顆粒裂紋地產(chǎn)生.裂紋地存在,使顆粒產(chǎn)生應(yīng)力集中,當(dāng)應(yīng)力積累到一定程度時(shí),就會(huì)使材料發(fā)生破碎而產(chǎn)生粒度地細(xì) 化,必然導(dǎo)致物料密度地變化.如圖2所示,物料密度隨著球磨時(shí)間減少而減少, 其外觀 密度地變化是由于顆粒大小級(jí)配不一造成地；而真密度地變化那么是由于晶體物質(zhì)結(jié)構(gòu)地 變化或是發(fā)生了化學(xué)反響.粉磨作用可能會(huì)使體系結(jié)晶程度減弱,或

8、是發(fā)生化學(xué)變化生成 新生物.jLBHrnAILg2 i0200400600Time min圖2密度隨粉磨時(shí)間地變化Fig.2 Density of the mixture as a function of grinding timexHAQX74J0X1.3.2 結(jié)構(gòu)地變化固體物質(zhì)經(jīng)過(guò)機(jī)械力作用引起地結(jié)構(gòu)變化直接影響到隨后化學(xué)反響地進(jìn)行,主要體.LDAYtRyKfE現(xiàn)在物體結(jié)晶度地退化,外表層結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞,并趨于無(wú)定形化和晶形轉(zhuǎn)變,同時(shí)內(nèi)部 缺陷增多,品格發(fā)生畸變.從而使外表位能更高,活化能更小,外表活性更強(qiáng)6.雪硅鈣石 C5s6H5經(jīng)過(guò)240 min粉磨后,粉末產(chǎn)物已完全無(wú)定形化3 / 14

9、個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)1.3.3 化學(xué)變化混合物料間地反響主要有含結(jié)晶水或者 OH羥基地脫水,體系反響活化能地降低, 形成新化合物地晶核或細(xì)品,形成合金或固溶體以及化學(xué)鍵地?cái)嗔岩灾馏w系發(fā)生通常條 件下不會(huì)發(fā)生地化學(xué)反響.可是機(jī)械處理地過(guò)程冗長(zhǎng),耗能極大導(dǎo)致反響往往不能進(jìn)行完 全,因此,常通過(guò)后續(xù)熱處理或者粉磨中參加其他物質(zhì)加速反響地進(jìn)行.例如利用高嶺土、CaO、Ca(OH)2和AI2O3合成C3AH6水合物中,參加三水鋁石后地反響更加完全,如下 面地方程式所示：Zzz6ZB2Ltk1/ 2Al4Si4Oi0 (OH) 8 + 3Ca (OH) 2 + H2O = 3CaO - AI2O3 6

10、H2O + 2SiO2dvzfvkwMii 2Al (OH) 3 + 3Ca (OH) 2=3CaO - Al2O3 6H2O2 .機(jī)械力化學(xué)法制備納米材料地研究進(jìn)展利用機(jī)械力化學(xué)法制備納米材料,可采用常用地化學(xué)原料,具有本錢(qián)低、易工業(yè)化 等特點(diǎn).采用機(jī)械力化學(xué)技術(shù)已經(jīng)制造出了 Fe、Ti、Cu、Ni等純金屬納米材料和一系列 合金納米材料,如Fe-Al、Ni-Si、Fe-Cu等以及納米復(fù)合材料,如金屬碳化物、氮化物、 氧化物、硅化物納米材料.此外,采用高能球磨技術(shù)處理金屬與陶瓷混合粉末,制得了納 米陶瓷復(fù)合材料,如Iwase等球磨Ti/Si3N4時(shí),制得了 TiN-TiSi 2復(fù)合納米粉末,進(jìn)

11、一步 制備出了納米陶瓷復(fù)合材料,這種材料在高溫下具有很強(qiáng)地超塑性質(zhì)7.rqyn14ZNXI2.1 機(jī)械力化學(xué)法制備納米陶瓷材料地研究進(jìn)展Daniel Michel, Francoise Faudot Eric Gaffe等網(wǎng)摻入各種外加劑機(jī)械力化學(xué)法制備 出多種穩(wěn)定立方ZrO2,將單斜型ZrO2分別與MgO , CaO, Y2O3外加劑放入行星磨地球 磨罐內(nèi),氮?dú)鈿夥?進(jìn)行混合,經(jīng) 24 h粉磨,發(fā)生如下反響：EmxvxOtOco0.8ZrO2+0.2CaO- Cai2Zr0.8O1.8(螢石型)0.8ZrO2+0.2MgO> Mg 0.2Z0.8Oi.8(螢石型)0.8ZrO2+0.0

12、9Y2O3一Y 0.i8Z0.82Oi.8i(螢石型)0.6ZrO2+0.2CaZrO3 - Cai2Zr0.8O1.8(螢石型)經(jīng)XRD及透射電鏡分析,制備地各種穩(wěn)定ZrO2地顆粒尺寸為1040 nm,具有較大 地形變,達(dá)0.7%1.5%利用該原理還制備了納米 Al2O3和TiO2粉體.近幾年,利用機(jī)械 力化學(xué)法制備納米陶瓷材料有了進(jìn)一步地開(kāi)展,如 BaTiO3晶體、PZT陶瓷、尖晶石型 鐵酸鹽等.SixE2yXPq54 / 14個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)2.1.1 BaTiO3 納米晶BaTiO3晶體9是最早被發(fā)現(xiàn)地鐵電陶瓷,具有良好地介電性、鐵電性和壓電 性能.利用其電阻-溫度特性、電壓-

13、電阻特性以及電流時(shí)間特性,BaTiO3分別在生產(chǎn)壓電 驅(qū)動(dòng)器、多層陶瓷電容器以及具有正地溫度系數(shù)地電阻器和各種家用電器上得到廣泛地 應(yīng)用.6ewMyirQFL吳其勝等3已經(jīng)利用機(jī)械力化學(xué)法制備了單相地BaTiO3納米晶體.在氮?dú)獗Ｗo(hù)或者真空條件下下,以BaO (粒度d50 = 351岫銳鈦礦型TiO2 (粒度d50 = 0. 394超粉體為主要原料,采用ND2型行星球磨機(jī),磨機(jī)地操作參數(shù)為公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為300 r/ min,自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為75 r/ min ,球料質(zhì)量比為20: 1,并以三乙醇胺為助磨劑進(jìn)行高能球磨,在機(jī) 械力化學(xué)作用下成功合成了 BaTiO3納米晶并討論了其反響機(jī)制.其機(jī)制為機(jī)械力地

14、作用 使混合物粉體顆粒細(xì)化,晶粒尺寸減小,轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)定形化,提升了粉體地反響活性,并 可能形成BaTiO3晶核；無(wú)定形混合物一一晶核基元在機(jī)械力作用下發(fā)生固相反響,機(jī) 械力通過(guò)增加擴(kuò)散系數(shù),降低固相反響地活化能來(lái)促進(jìn)固相反響.其化學(xué)反響式如下：kavU42VRUsBaO+TiO2 一 BaTiO3晶體形成經(jīng)過(guò)成核和生長(zhǎng)地兩個(gè)階段,但生長(zhǎng)到一定程度時(shí)到達(dá)動(dòng)態(tài)平衡,從而形成納米晶.經(jīng)過(guò)不同球磨時(shí)間地BaO和TiO2混合粉體地XRD圖譜如圖3所示,在球磨5 h后已經(jīng)形成了 BaTiO3,球磨10 h后BaTiO3相含量增加,而球磨15 h后形成了單相地 BaTg 此時(shí)形成地BaTiO3相地尺寸為納米級(jí)

15、別(20-30 nm),其SEM形貌圖譜如圖4 所示.由此制備地BaTiO3鐵電陶瓷材料具有更優(yōu)地鐵電性能.y6V3ALOS895 / 14個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)*IS hours5 hburs7070圖3 N2氣氛中經(jīng)過(guò)不同球磨時(shí)間后地 BaO和TiO2混合粉體地XRD圖譜Fig.3 XRD patterns of the mixture of BaO and TiO2 milled for di ?erent time durations innitrogen atmospherei2ub6vSTnP圖4 N2氣氛中經(jīng)過(guò)15 h球磨后地BaO/TiO2混合物地SEM形貌像Fig.4 SE

16、M image of the 15 h-milled BaO/TiO2 mixture in nitrogen atmospherYujCfmUCw2.1.2 尖晶石型鐵酸鹽納米晶6 / 14個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)尖晶石型鐵酸鹽是一類(lèi)重要地催化劑,也是一種重要地磁性材料,傳統(tǒng)地固態(tài)鐵酸 鹽材料一般是通過(guò)F&O3與其它金屬氧化物或碳酸鹽等在高溫條件下地固態(tài)化學(xué)而得 即反響燒結(jié)法顆粒尺寸大于1小卬與氧反響地活性很低,從而限制了其研究及應(yīng)用地 范圍.近年來(lái)地研究發(fā)現(xiàn)納米晶尖晶石鐵酸鹽具有優(yōu)異地磁性及磁光記錄性能.而利用機(jī)械力化學(xué)法制備納米鐵酸鹽粉體本錢(qián)低,有利于工業(yè)化.eUts8ZQVRd

17、其根本原理是將Fe2O3和V2O3于行星磨機(jī)內(nèi)粉磨12 h后,經(jīng)500 0c和10-25 Pa條 件下燒結(jié),得到了高反響活性與氧反響地Fe2VO4納米晶體,其晶粒尺寸小于100 nm, 其性能接近化學(xué)法制備地F&VO4納米晶體.或者以F&O3和ZnO粉體為原料,在高能球 磨地作用下,室溫約25 oC合成了鐵酸鋅ZnF&O.納米品,所得納米晶具有非正型分 布地尖晶石結(jié)構(gòu),具有超順磁性.這兩種原理地反響式分別如I 和H 所示：sQsAEJkW5TFe2O3+V2O3-FeVO4I F&O+ Zn -ZnFeO4II除了以上例子以外,近年來(lái)利用機(jī)械力化學(xué)法制備納米納米

18、陶瓷材料地例子數(shù)不勝數(shù),例如有研究者在一定操作參數(shù)地條件下利用機(jī)械力化學(xué)法制備出了粒度為10-30 nm地PZT納米陶瓷粉體；V.V. Zyryanov10等利用機(jī)械力化學(xué)法成功制備出具有穩(wěn)定地棱形 結(jié)構(gòu)納米氧化結(jié)陶瓷粉末 Zr0.88Sc0.1Ce0.01Y0.01O1.955; E. Mohammad Shar?等11利用 Al, B2O3 和 Ti 之間地化學(xué)反響：2Al + B 2O3 + Ti = Al 2.356 wt.%+TiB 244 wt.%在室溫和氮 氣氣氛中制備出了粒徑小于 50 nm地復(fù)合陶瓷顆粒等；近期,Andreja Gajovi c等12利 用機(jī)械力化學(xué)法將TiO

19、2和ZrO2成功了合成為多孔ZrTiO4陶瓷以及Z.Z. Lazarevi c等13 獲得了雙層陶瓷粉末,對(duì)陶瓷材料地制備產(chǎn)生了深遠(yuǎn)地影響.這些足以說(shuō)明機(jī)械力化學(xué)法 在納米陶瓷材料制備上有著較為廣泛地應(yīng)用,但是由于機(jī)械力化學(xué)制備納米陶瓷材料是一個(gè)復(fù)雜地材料反響和結(jié)構(gòu)限制地過(guò)程,有較多地影響因素并且隨著多元陶瓷體系地發(fā)展,機(jī)械力化學(xué)法在制備納米陶瓷材料上還需要進(jìn)一步地深入研究.GMsIasNXkA2.2 機(jī)械力化學(xué)法制備納米復(fù)合材料地研究進(jìn)展利用機(jī)械力化學(xué)法制備納米復(fù)合材料是近幾年開(kāi)展起來(lái)地,到目前為止,國(guó)內(nèi)外研 究者已成功制備出各種金屬碳化物、硼化物、氮化物、氧化物、硅化物、氟化物納米復(fù) 合材

20、料.在近期,機(jī)械力化學(xué)法制備納米材料呈現(xiàn)出向多元系和多樣性開(kāi)展地趨 勢(shì).TbRGchYzg2.2.1 1 LiFesOs / PANI納米復(fù)合材料7 / 14個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)LiFe5O8鐵氧體納米粉末在X波段具有良好地吸波性能,聚苯胺屬于輕質(zhì)吸波材料, 其電損耗較高,但磁損耗相對(duì)較小,總地微波損耗不大.機(jī)械力化學(xué)法是合成多體系復(fù)合 材料地重要方法之一,產(chǎn)物具有特殊地物理及化學(xué)特性.2021年盧佃清等14利用高能球磨法制備了 LiFe5O8 / PANI納米復(fù)合材料并對(duì)其吸波特性進(jìn)行了探討.7EqZcWLZNX其原理過(guò)程是利用溶膠凝膠自蔓延燃燒反響制備了LiFe5O8鐵氧體納米粉末和用

21、化學(xué)方法合成地鹽酸HCl摻雜地聚苯胺PANI粉末為原料.采用XQM-2型變頻行星式 球磨機(jī),其中小球與球罐均用瑪瑙所制,小球直徑10 mm,球罐容積為200 ml.球磨前,將球、罐及待磨樣品于60 °C下烘1 h,然后將LiFe5O8粉末和PANI按6:7地質(zhì)量比預(yù) 混合,利用高能球磨法制備鐵氧體與聚苯胺納米復(fù)合材料.lzq7IGf02E2.2.2 羥基磷灰石/鈦納米復(fù)合材料納米結(jié)構(gòu)地羥基磷灰石基生物陶瓷地研究是生物醫(yī)學(xué)中比擬新地領(lǐng)域.盡管羥基磷灰石具有很好地生物學(xué)特性比方具有優(yōu)越地生物相容性和生物活性等,但是其較差地力學(xué)性能阻礙了它在臨床醫(yī)學(xué)地廣泛應(yīng)用.如今,納米新領(lǐng)域開(kāi)創(chuàng)了合成納

22、米材料地新方 法,同時(shí)針對(duì)羥基磷灰石基陶瓷材料力學(xué)性能地研究也層出不窮.大量地研究說(shuō)明,在羥基磷灰石中參加一定地金屬元素制備出納米復(fù)合材料能大大提升其力學(xué)性能,從而滿足其在醫(yī)學(xué)上地應(yīng)用要求.Abbas Fahami等15利用機(jī)械力化學(xué)法制備出納米羥基磷灰石/Ti 復(fù)合材料.zvpgeqJ1hk為了制備羥基磷灰石-20%wt.Ti納米復(fù)合材料,他們采用了默克公司生產(chǎn)地?zé)o水CaHPO4、CaO和純Ti作為起始反響物,并使無(wú)水CaHPO4和CaO以1.67:1地重量比混 合后再參加純Ti,使Ti地質(zhì)量分?jǐn)?shù)到達(dá)20%.然后在高純度地氧氣氣氛中利用高能行星 球磨機(jī)對(duì)混合粉體分別球磨 0、5、10、15和

23、20 h,其中使用直徑為20 mm地氧化培球 進(jìn)行球磨.在球磨地過(guò)程中,由于機(jī)械力提升了粉體地化學(xué)活性,使得參加地三種物質(zhì)之 間產(chǎn)生了化學(xué)反響,其反響式如下：Nrp°Jac3v16CaHPO4 +4CaO+ Ti= Ca10PO46OH2+Ti+H2O止匕外,為了提升球磨后粉體地結(jié)晶度和消除粉體中地污染,通常在球磨之后使粉體 在空氣電爐中加熱到650 °C并保溫2 h進(jìn)行熱處理.對(duì)處理后地試樣使用 XRD、SEM、 TEM等技術(shù)進(jìn)行表征.結(jié)果發(fā)現(xiàn),經(jīng)過(guò)10、15和20 h球磨之后,產(chǎn)物粒徑分別約為355、 30蟲(chóng)5和25蟲(chóng)5 nm.而在650 °C時(shí),羥基磷灰石/

24、Ti納米復(fù)合材料會(huì)發(fā)生兩個(gè)相變,其反 應(yīng)式如下：1n°wfTG4KI8 / 14個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)Cai0PO46OH2 - CaO+3CasPO42 +H2OTi+O2g 一TiO但是其結(jié)晶度和晶粒尺寸有所增加.盡管如此,這種機(jī)械力化學(xué)法作為一種新型地方法能 夠制備出具有適當(dāng)形態(tài)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)地納米羥基磷灰石/Ti地復(fù)合材料.fjnFLDa5Zo2.2.3 Mo-Cu納米復(fù)合材料Mo-Cu合金由于具有優(yōu)良地物理和電學(xué)性能例如具有高地?zé)釋?dǎo)率和電導(dǎo)率、低地和可變地?zé)崤蛎浵禂?shù)、低密度和無(wú)磁性等而被廣泛應(yīng)用于電子封裝技術(shù)、散熱材料制備和 真空技術(shù)中.在大多數(shù)應(yīng)用中,為了滿足較高地性能要求

25、,需要獲得高密度組織均勻地 Mo-Cu合金,因此,也引發(fā)了多種方法制備超細(xì)和彌散地Mo-Cu合金地?zé)岢?例如噴霧枯燥和復(fù)原法、化學(xué)鍍技術(shù)、機(jī)械合金化法等.但是這些方法大多在高溫通常是 900 °C下完成,從而引起Cu相地長(zhǎng)大.為了防止此類(lèi)問(wèn)題,近期,Aokui Sun等16人利用 機(jī)械力化學(xué)法成功制備出Mo-Cu合金復(fù)合納米粉末.tfnNhnE6e5他們將純度為99.95%、平均粒徑為1小地MoO3粉末和99.0%、平均粒徑為5 地CuO粉末以2.8:1地重量比均勻混合后在空氣中加熱至 530 0c以獲得CuMoO4-MoO3 混合物.再將50 g CuMoO4-MoO3混合物和直徑

26、為10 mm、質(zhì)量為1000 g不銹鋼球放進(jìn)1 L地罐體中進(jìn)行高能球磨.球磨后利用H2在不同溫度下將CuMoO4-MoO3混合物復(fù)原以 獲得納米級(jí)別Mo-Cu合金.結(jié)果說(shuō)明,在球磨5 h時(shí),有Cu3M.2.9形成并且它會(huì)促進(jìn) CuMoO4和MoO3在相對(duì)較低地溫度下650 oC進(jìn)行復(fù)原反響,從而獲得粒徑為100 nm 到200 nm地Mo-Cu納米復(fù)合粉體.HbmVN777sL機(jī)械力化學(xué)法制備納米復(fù)合材料在近幾年得到國(guó)內(nèi)外學(xué)者地廣泛研究,關(guān)于機(jī)械力化學(xué)法制備出地新地納米復(fù)合材料地報(bào)道也很多.例如M.Rafiei等17研究發(fā)現(xiàn)了機(jī)械合 金化過(guò)程提升了 Al、Fe和TiO2之間地化學(xué)活性并發(fā)生了化

27、學(xué)反響：6Fe + 7Al + 3TiO2 = 3Fe,Ti3Al + 2Al 2O3,根據(jù)這一原理,他們成功合成了粒徑均勻地納米Fe,Ti3Al-Al 2O3復(fù)合材料.而最近,T.Mousavi等18利用機(jī)械力化學(xué)法過(guò)程中 NiO、Al、Ti和Ni之間地 反響:3NiO + 2Al + 4Ti + Ni = 4NiTi + Al 2O3成功合成了以Al 2O3為增強(qiáng)相地NiTi基納 米復(fù)合材料.此外,國(guó)內(nèi)關(guān)于機(jī)械力化學(xué)法制備納米材料地研究也有很大地開(kāi)展,比方張海琳等19利用高能球磨法中產(chǎn)生地自蔓延反響成功制備出納米WC /MgO復(fù)合粉末.V7l4jRB8Hs2.3 機(jī)械力化學(xué)法制備其他納米材

28、料地研究進(jìn)展9 / 14個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)機(jī)械力化學(xué)法在制備納米陶瓷材料和納米復(fù)合材料上不斷取得了新地突破,而機(jī)械力化學(xué)法不僅僅局限于這兩類(lèi)材料地制備.根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,2021年李艷嬌等20利用機(jī)械 化學(xué)法制備氮化硼納米管及納米粒子,在納米管制備上取得了比擬大地突破；Weiqin Ao等21以ZnCl2和Na2CO3作為反響物利用機(jī)械力化學(xué)法和隨后地?zé)崽幚沓晒χ苽涑隽?為18-36 nm地ZnO納米晶；Malek Ali等22已利用機(jī)械力化學(xué)法和相應(yīng)地?zé)崽幚韽?TiO2 粉末中制備納米結(jié)構(gòu)地TiC;乙Wronski等23利用機(jī)械力化學(xué)法合成了納米結(jié)構(gòu)地氫化 物,并且能大大提升固態(tài)儲(chǔ)氫水平

29、,從而制備儲(chǔ)氫材料提供了一種新地研究手 段.83lcPA59W93 .總結(jié)和展望綜上所述,機(jī)械力化學(xué)法在制備納米陶瓷材料和納米復(fù)合材料方面有了較大地發(fā) 展,不僅能夠制備出尺寸較均勻地納米材料,同時(shí)對(duì)機(jī)械力化學(xué)法機(jī)理和過(guò)程地研究也 有了進(jìn)一步地開(kāi)展.此外,機(jī)械力化學(xué)法在制備其他納米材料地應(yīng)用上也有新地突破,再加上其具有工藝簡(jiǎn)單,本錢(qián)低,易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化地特點(diǎn),足以說(shuō)明它已成為制備納米材 料地一種重要方法并具有廣闊地應(yīng)用前景.mZkk1kzaaP然而,機(jī)械力化學(xué)法理論提出了已有幾十年,但對(duì)它地機(jī)理研究和本質(zhì)地熟悉還有 待進(jìn)一步深入,以及在機(jī)械力化學(xué)法制備地納米粉體粒度均勻性、粉料分散和團(tuán)聚問(wèn)題 以及

30、能耗大、粉體易被污染等問(wèn)題上需要進(jìn)一步地研究和探討 .AVktR43bpw因此,隨著XRD、SEM和TEM等表征手段地開(kāi)展,今后機(jī)械力化學(xué)法制備納米材 料地研究會(huì)更加深入,逐步實(shí)現(xiàn)多元體系納米材料地制備和建立定量描述粉磨參數(shù)和產(chǎn) 物關(guān)系工作原理地模型.同時(shí)增強(qiáng)對(duì)材料改性,節(jié)能和提升能源利用率等方面地應(yīng)用和研 究也是值得探索地方向.ORjBnOwcEd10 / 14個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)參考文獻(xiàn)1楊南如.機(jī)械力化學(xué)過(guò)程及效應(yīng).建筑材料學(xué)報(bào),2006,3(1):20-26.2許紅婭,王芬,解宇星.機(jī)械力化學(xué)法合成無(wú)機(jī)材料地研究進(jìn)展,化工新型材料,2021,37(6)：7-9.2MiJTy0dTT

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