光波冶金制備貴金屬納米粉體

① 納米材料有哪些性能

納米材料是指在三維空間中至少有一維處於納米尺寸(0.1-100 nm)或由它們作為基本單元構成的材料，這大約相當於10~100個原子緊密排列在一起的尺度。
特性與應用
表面與界面效應
指納米晶體粒表面原子數與總原子數之比隨粒徑變小而急劇增大後所引起的性質上的變化。表現為直徑減少，表面原子數量增多。
超微顆粒的表面具有很高的活性，在空氣中金屬顆粒會迅速氧化而燃燒。如要防止自燃，可採用表麵包覆或有意識地控制氧化速率，使其緩慢氧化生成一層極薄而緻密的氧化層，確保表面穩定化。利用表面活性，金屬超微顆粒可望成為新一代的高效催化劑、貯氣材料和低熔點材料。
小尺寸效應
當納米微粒尺寸與光波波長，傳導電子的德布羅意波長及超導態的相干長度、透射深度等物理特徵尺寸相當或更小時，它的周期性邊界被破壞，從而使其聲、光、電、磁，熱力學等性能呈現出「新奇」的現象。隨著顆粒尺寸的量變，在一定條件下會引起顆粒性質的質變。由於顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質的變化稱為小尺寸效應。對超微顆粒而言，尺寸變小，同時其比表面積亦顯著增加，從而產生如下性質：

1、特殊的光學性質
所有的金屬在超微顆粒狀態都呈現為黑色。尺寸越小，顏色愈黑，銀白色的鉑（白金）變成鉑黑，金屬鉻變成鉻黑。由此可見，金屬超微顆粒對光的反射率很低，通常可低於l％，大約幾微米的厚度就能完全消光。利用這個特性可以製造高效率的光熱、光電轉換材料，以很高的效率將太陽能轉變為熱能、電能。另外還有可能應用於紅外敏感元件、紅外隱身技術等。
2、特殊的熱學性質
固態物質在其形態為大尺寸時，其熔點是固定的，超細微化後卻發現其熔點將顯著降低，當顆粒小於10納米量級時尤為顯著。超微顆粒熔點下降的性質對粉末冶金工業具有一定的吸引力。
3、特殊的磁學性質
在研究納米材料過程中科學家發現鴿子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趨磁細菌等生物體中存在超微的磁性顆粒，使這類生物在地磁場導航下能辨別方向，具有回歸的本領。
小尺寸的磁性超微顆粒與大塊材料顯著不同。大塊的純鐵矯頑力約為 80安／米，而當顆粒尺寸減小到 2×10-2微米以下時，其矯頑力可增加1000倍。若進一步減小其尺寸，大約小於 6×10-3微米時，其矯頑力反而降低到零，呈現出超順磁性。
利用磁性超微顆粒具有高矯頑力的特性，已作成高儲存密度的磁記錄磁粉，大量應用於磁帶、磁碟、磁卡以及磁性鑰匙等。利用超順磁性，人們已將磁性超微顆粒製成用途廣泛的磁性液體。
4、特殊的力學性質
美國學者報道氟化鈣納米材料在室溫下可以大幅度彎曲而不斷裂。研究表明，人的牙齒之所以具有很高的強度，是因為它是由磷酸鈣等納米材料構成的。呈納米晶粒的金屬要比傳統的粗晶粒金屬硬3～5倍。金屬—陶瓷復合納米材料則可在更大的范圍內改變材料的力學性質，其應用前景十分寬廣。
超微顆粒的小尺寸效應還表現在超導電性、介電性能、聲學特性以及化學性能等方面。
量子尺寸效應
當粒子的尺寸達到納米量級時，費米能級附近的電子能級由連續態分裂成分立能級。當能級間距大於熱能、磁能、靜電能、靜磁能、光子能或超導態的凝聚能時，會出現納米材料的量子效應，從而使其磁、光、聲、熱、電、超導電性能變化。
納米粉末中由於每一粒子組成原子少，表面原子處於不安定狀態，使其表面晶格震動的振幅較大，所以具有較高的表面能量，造成超微粒子特有的熱性質，也就是造成熔點下降，同時納米粉末將比傳統粉末容易在較低溫度燒結，而成為良好的燒結促進材料。
宏觀量子隧道效應
微觀粒子具有貫穿勢壘的能力稱為隧道效應。納米粒子的磁化強度等也有隧道效應，它們可以穿過宏觀系統的勢壘而產生變化，這種被稱為納米粒子的宏觀量子隧道效應。

② 納米效應是什麼

納米是長度單位，原稱毫微米，就是10^-9米（10億分之一米）。納米科學與技術，有時簡稱為納米技術，是研究結構尺寸在1至100納米范圍內材料的性質和應用。納米效應就是指納米材料具有傳統材料所不具備的奇異或反常的物理、化學特性，如原本導電的銅到某一納米級界限就不導電，原來絕緣的二氧化硅、晶體等，在某一納米級界限時開始導電。這是由於納米材料具有顆粒尺寸小、比表面積大、表面能高、表面原子所佔比例大等特點，以及其特有的三大效應：表面效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應。

表面效應
球形顆粒的表面積與直徑的平方成正比，其體積與直徑的立方成正比，故其比表面積（表面積／體積）與直徑成反比。隨著顆粒直徑變小，比表面積將會顯著增大，說明表面原子所佔的百分數將會顯著地增加。對直徑大於 0.1微米的顆粒表面效應可忽略不計，當尺寸小於 0.1微米時，其表面原子百分數激劇增長，甚至1克超微顆粒表面積的總和可高達100平方米，這時的表面效應將不容忽略。

超微顆粒的表面與大塊物體的表面是十分不同的，若用高倍率電子顯微鏡對金超微顆粒（直徑為 2*10^-3微米）進行電視攝像，實時觀察發現這些顆粒沒有固定的形態，隨著時間的變化會自動形成各種形狀（如立方八面體，十面體，二十面體多李晶等），它既不同於一般固體，又不同於液體，是一種准固體。在電子顯微鏡的電子束照射下，表面原子彷彿進入了「沸騰」狀態，尺寸大於10納米後才看不到這種顆粒結構的不穩定性，這時微顆粒具有穩定的結構狀態。超微顆粒的表面具有很高的活性，在空氣中金屬顆粒會迅速氧化而燃燒。如要防止自燃，可採用表麵包覆或有意識地控制氧化速率，使其緩慢氧化生成一層極薄而緻密的氧化層，確保表面穩定化。利用表面活性，金屬超微顆粒可望成為新一代的高效催化劑和貯氣材料以及低熔點材料。

小尺寸效應
隨著顆粒尺寸的量變，在一定條件下會引起顆粒性質的質變。由於顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質的變化稱為小尺寸效應。對超微顆粒而言，尺寸變小，同時其比表面積亦顯著增加，從而產生如下一系列新奇的性質。

（1） 特殊的光學性質當黃金被細分到小於光波波長的尺寸時，即失去了原有的富貴光澤而呈黑色。事實上，所有的金屬在超微顆粒狀態都呈現為黑色。尺寸越小，顏色愈黑，銀白色的鉑（白金）變成鉑黑，金屬鉻變成鉻黑。由此可見，金屬超微顆粒對光的反射率很低，通常可低於l％，大約幾微米的厚度就能完全消光。利用這個特性可以作為高效率的光熱、光電等轉換材料，可以高效率地將太陽能轉變為熱能、電能。此外又有可能應用於紅外敏感元件、紅外隱身技術等。

（2） 特殊的熱學性質固態物質在其形態為大尺寸時，其熔點是固定的，超細微化後卻發現其熔點將顯著降低，當顆粒小於10納米量級時尤為顯著。例如，金的常規熔點為1064C℃，當顆粒尺寸減小到10納米尺寸時，則降低27℃，2納米尺寸時的熔點僅為327℃左右；銀的常規熔點為670℃，而超微銀顆粒的熔點可低於100℃。因此，超細銀粉製成的導電漿料可以進行低溫燒結，此時元件的基片不必採用耐高溫的陶瓷材料，甚至可用塑料。採用超細銀粉漿料，可使膜厚均勻，覆蓋面積大，既省料又具高質量。日本川崎制鐵公司採用0．1～1微米的銅、鎳超微顆粒製成導電漿料可代替鈀與銀等貴金屬。超微顆粒熔點下降的性質對粉末冶金工業具有一定的吸引力。例如，在鎢顆粒中附加0.1％～0.5％重量比的超微鎳顆粒後，可使燒結溫度從3000℃降低到1200～1300℃，以致可在較低的溫度下燒製成大功率半導體管的基片。

（3） 特殊的磁學性質人們發現鴿子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趨磁細菌等生物體中存在超微的磁性顆粒，使這類生物在地磁場導航下能辨別方向，具有回歸的本領。磁性超微顆粒實質上是一個生物磁羅盤，生活在水中的趨磁細菌依靠它游向營養豐富的水底。通過電子顯微鏡的研究表明，在趨磁細菌體內通常含有直徑約為 2′10-2微米的磁性氧化物顆粒。小尺寸的超微顆粒磁性與大塊材料顯著的不同，大塊的純鐵矯頑力約為 80安／米，而當顆粒尺寸減小到 2′10-2微米以下時，其矯頑力可增加1千倍，若進一步減小其尺寸，大約小於 6′10-3微米時，其矯頑力反而降低到零，呈現出超順磁性。利用磁性超微顆粒具有高矯頑力的特性，已作成高貯存密度的磁記錄磁粉，大量應用於磁帶、磁碟、磁卡以及磁性鑰匙等。利用超順磁性，人們已將磁性超微顆粒製成用途廣泛的磁性液體。

（4）特殊的力學性質陶瓷材料在通常情況下呈脆性，然而由納米超微顆粒壓製成的納米陶瓷材料卻具有良好的韌性。因為納米材料具有大的界面，界面的原子排列是相當混亂的，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此表現出甚佳的韌性與一定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力學性質。美國學者報道氟化鈣納米材料在室溫下可以大幅度彎曲而不斷裂。研究表明，人的牙齒之所以具有很高的強度，是因為它是由磷酸鈣等納米材料構成的。呈納米晶粒的金屬要比傳統的粗晶粒金屬硬3～5倍。至於金屬一陶瓷等復合納米材料則可在更大的范圍內改變材料的力學性質，其應用前景十分寬廣。超微顆粒的小尺寸效應還表現在超導電性、介電性能、聲學特性以及化學性能等方面。

宏觀量子隧道效應
各種元素的原子具有特定的光譜線，如鈉原子具有黃色的光譜線。原子模型與量子力學已用能級的概念進行了合理的解釋，由無數的原子構成固體時，單獨原子的能級就並合成能帶，由於電子數目很多，能帶中能級的間距很小，因此可以看作是連續的，從能帶理論出發成功地解釋了大塊金屬、半導體、絕緣體之間的聯系與區別，對介於原子、分子與大塊固體之間的超微顆粒而言，大塊材料中連續的能帶將分裂為分立的能級；能級間的間距隨顆粒尺寸減小而增大。當熱能、電場能或者磁場能比平均的能級間距還小時，就會呈現一系列與宏觀物體截然不同的反常特性，稱之為量子尺寸效應。例如，導電的金屬在超微顆粒時可以變成絕緣體，磁矩的大小和顆粒中電子是奇數還是偶數有關，比熱亦會反常變化，光譜線會產生向短波長方向的移動，這就是量子尺寸效應的宏觀表現。因此，對超微顆粒在低溫條件下必須考慮量子效應，原有宏觀規律已不再成立。電子具有粒子性又具有波動性，因此存在隧道效應。近年來，人們發現一些宏觀物理量，如微顆粒的磁化強度、量子相干器件中的磁通量等亦顯示出隧道效應，稱之為宏觀的量子隧道效應。量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應將會是未來微電子、光電子器件的基礎，或者它確立了現存微電子器件進一步微型化的極限，當微電子器件進一步微型化時必須要考慮上述的量子效應。例如，在製造半導體集成電路時，當電路的尺寸接近電子波長時，電子就通過隧道效應而溢出器件，使器件無法正常工作，經典電路的極限尺寸大概在0．25微米。目前研製的量子共振隧穿晶體管就是利用量子效應製成的新一代器件。

納米效應的應用
納米材料具有一定的獨特性，當物質尺度小到一定程度時，則必須改用量子力學取代傳統力學的觀點來描述它的行為，當粉末粒子尺寸由10微米降至10納米時，其粒徑雖改變為1000倍，但換算成體積時則將有10的9次方倍之巨，所以二者行為上將產生明顯的差異。

納米粒子異於大塊物質的理由是在其表面積相對增大，也就是超微粒子的表面布滿了階梯狀結構，此結構代表具有高表面能的不安定原子。這類原子極易與外來原子吸附鍵結，同時因粒徑縮小而提供了大表面的活性原子。

就熔點來說，納米粉末中由於每一粒子組成原子少，表面原子處於不安定狀態，使其表面晶格震動的振幅較大，所以具有較高的表面能量，造成超微粒子特有的熱性質，也就是造成熔點下降，同時納米粉末將比傳統粉末容易在較低溫度燒結，而成為良好的燒結促進材料。

一般常見的磁性物質均屬多磁區之集合體，當粒子尺寸小至無法區分出其磁區時，即形成單磁區之磁性物質。因此磁性材料製作成超微粒子或薄膜時，將成為優異的磁性材料。

納米粒子的粒徑（10納米～100納米）小於光波的長，因此將與入射光產生復雜的交互作用。金屬在適當的蒸發沉積條件下，可得到易吸收光的黑色金屬超微粒子，稱為金屬黑，這與金屬在真空鍍膜形成高反射率光澤面成強烈對比。納米材料因其光吸收率大的特色，可應用於紅外線感測器材料。

納米材料分類
納米材料就是具有納米尺度的粉末、纖維、膜或塊體。科學實驗證實，當常態物質被加工到極其微細的納米尺度時，會出現特異的表面效應、體積效應和量子效應，其光學、熱學、電學、磁學、力學乃至化學性質也就相應地發生十分顯著的變化。因此納米材料具備其它一般材料所沒有的優越性能，可廣泛應用於電子、醫葯、化工、軍事、航空航天等眾多領域，在整個新材料的研究應用方面占據著核心的位置。
納米材料大致可分為納米粉末、納米纖維、納米膜、納米塊體等四類。其中納米粉末開發時間最長、技術最為成熟，是生產其他三類產品的基礎。
納米粉末： 又稱為超微粉或超細粉，一般指粒度在100納米以下的粉末或顆粒，是一種介於原子、分子與宏觀物體之間處於中間物態的固體顆粒材料。可用於：高密度磁記錄材料；吸波隱身材料；磁流體材料；防輻射材料；單晶硅和精密光學器件拋光材料；微晶元導熱基片與布線材料；微電子封裝材料；光電子材料；先進的電池電極材料；太陽能電池材料；高效催化劑；高效助燃劑；敏感元件；高韌性陶瓷材料（摔不裂的陶瓷，用於陶瓷發動機等）；人體修復材料；抗癌制劑等。
納米纖維： 指直徑為納米尺度而長度較大的線狀材料。可用於：微導線、微光纖（未來量子計算機與光子計算機的重要元件）材料；新型激光或發光二極體材料等。
納米膜： 納米膜分為顆粒膜與緻密膜。顆粒膜是納米顆粒粘在一起，中間有極為細小的間隙的薄膜。緻密膜指膜層緻密但晶粒尺寸為納米級的薄膜。可用於：氣體催化（如汽車尾氣處理）材料；過濾器材料；高密度磁記錄材料；光敏材料；平面顯示器材料；超導材料等。
納米塊體： 是將納米粉末高壓成型或控制金屬液體結晶而得到的納米晶粒材料。主要用途為：超高強度材料；智能金屬材料等。
專家指出，對納米材料的認識才剛剛開始，目前還知之甚少。從個別實驗中所看到的種種奇異性能，說明這是一個非常誘人的領域，對納米材料的開發，將會為人類提供前所未有的有用材料。

納米科技大事記
1959年，著名物理學家、諾貝爾獎獲得者理查德· 費曼預言，人類可以用小的機器製作更小的機器，最後將變成根據人類意願，逐個地排列原子，製造產品，這是關於納米技術最早的夢想；
70年代，科學家開始從不同角度提出有關納米科技的構想，1974年，科學家唐尼古奇最早使用納米技術一詞描述精密機械加工；
1982年，科學家發明研究納米的重要工具——掃描隧道顯微鏡，為我們揭示一個可見的原子、分子世界，對納米科技發展產生了積極促進作用；
1990年7月，第一屆國際納米科學技術會議在美國巴爾的摩舉辦，標志著納米科學技術的正式誕生；
1991年，碳納米管被人類發現，它的質量是相同體積鋼的六分之一，強度卻是鋼的10倍，成為納米技術研究的熱點，諾貝爾化學獎得主斯莫利教授認為，納米碳管將是未來最佳纖維的首選材料，也將被廣泛用於超微導線、超微開關以及納米級電子線路等；
1993年，繼1989年美國斯坦福大學搬走原子團「寫」下斯坦福大學英文、1990年美國國際商用機器公司在鎳表面用36個氙原子排出「IBM」之後，中國科學院北京真空物理實驗室自如地操縱原子成功寫出「 中國」二字，標志著我國開始開始在國際納米科技領域佔有一席之地；
1997年，美國科學家首次成功地用單電子移動單電子，利用這種技術可望在20年後研製成功速度和存貯容量比現在提高成千上萬倍的量子計算機；
1999年，巴西和美國科學家在進行納米碳管實驗時發明了世界上最小的「秤」，它能夠稱量十億分之一克的物體，即相當於一個病毒的重量；此後不久，德國科學家研製出能稱量單個原子重量的秤，打破了美國和巴西科學家聯合創造的紀錄；
到1999年，納米技術逐步走向市場，全年基於納米產品的營業額達到500億美元；
近年來，一些國家紛紛制定相關戰略或者計劃，投入巨資搶占納米技術戰略高地。日本設立納米材料研究中心，把納米技術列入新5年科技基本計劃的研發重點；德國專門建立納米技術研究網；美國將納米計劃視為下一次工業革命的核心，美國政府部門將納米科技基礎研究方面的投資從1997年的1．16億美元增加到2001年的4．97億美元。

③ 納米材料是如何製成的

納米材料
從尺寸大小來說，通常產生物理化學性質顯著變化的細小微粒的尺寸在０.１微米以下（注１米＝１００厘米，１厘米＝１００００微米，１微米＝１０００納米，１納米＝１０埃），即１００納米以下。因此，顆粒尺寸在１～１００納米的微粒稱為超微粒材料，也是一種納米材料。

納米金屬材料是２０世紀８０年代中期研製成功的，後來相繼問世的有納米半導體薄膜、納米陶瓷、納米瓷性材料和納米生物醫學材料等。

納米級結構材料簡稱為納米材料(nano material)，是指其結構單元的尺寸介於1納米～100納米范圍之間。由於它的尺寸已經接近電子的相干長度，它的性質因為強相干所帶來的自組織使得性質發生很大變化。並且，其尺度已接近光的波長，加上其具有大表面的特殊效應，因此其所表現的特性，例如熔點、磁性、光學、導熱、導電特性等等，往往不同於該物質在整體狀態時所表現的性質。

納米顆粒材料又稱為超微顆粒材料，由納米粒子(nano particle)組成。納米粒子也叫超微顆粒，一般是指尺寸在1～100nm間的粒子，是處在原子簇和宏觀物體交界的過渡區域，從通常的關於微觀和宏觀的觀點看，這樣的系統既非典型的微觀系統亦非典型的宏觀系統，是一種典型的介觀系統，它具有表面效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應。當人們將宏觀物體細分成超微顆粒（納米級）後，它將顯示出許多奇異的特性，即它的光學、熱學、電學、磁學、力學以及化學方面的性質和大塊固體時相比將會有顯著的不同。

納米技術的廣義范圍可包括納米材料技術及納米加工技術、納米測量技術、納米應用技術等方面。其中納米材料技術著重於納米功能性材料的生產（超微粉、鍍膜、納米改性材料等），性能檢測技術（化學組成、微結構、表面形態、物、化、電、磁、熱及光學等性能）。納米加工技術包含精密加工技術（能量束加工等）及掃描探針技術。

納米材料具有一定的獨特性，當物質尺度小到一定程度時，則必須改用量子力學取代傳統力學的觀點來描述它的行為，當粉末粒子尺寸由10微米降至10納米時，其粒徑雖改變為1000倍，但換算成體積時則將有10的9次方倍之巨，所以二者行為上將產生明顯的差異。

納米粒子異於大塊物質的理由是在其表面積相對增大，也就是超微粒子的表面布滿了階梯狀結構，此結構代表具有高表面能的不安定原子。這類原子極易與外來原子吸附鍵結，同時因粒徑縮小而提供了大表面的活性原子。

就熔點來說，納米粉末中由於每一粒子組成原子少，表面原子處於不安定狀態，使其表面晶格震動的振幅較大，所以具有較高的表面能量，造成超微粒子特有的熱性質，也就是造成熔點下降，同時納米粉末將比傳統粉末容易在較低溫度燒結，而成為良好的燒結促進材料。

一般常見的磁性物質均屬多磁區之集合體，當粒子尺寸小至無法區分出其磁區時，即形成單磁區之磁性物質。因此磁性材料製作成超微粒子或薄膜時，將成為優異的磁性材料。

納米粒子的粒徑（10納米～100納米）小於光波的長，因此將與入射光產生復雜的交互作用。金屬在適當的蒸發沉積條件下，可得到易吸收光的黑色金屬超微粒子，稱為金屬黑，這與金屬在真空鍍膜形成高反射率光澤面成強烈對比。納米材料因其光吸收率大的特色，可應用於紅外線感測器材料。

納米技術在世界各國尚處於萌芽階段，美、日、德等少數國家，雖然已經初具基礎，但是尚在研究之中，新理論和技術的出現仍然方興未艾。我國已努力趕上先進國家水平，研究隊伍也在日漸壯大。

納米材料分類

納米材料大致可分為納米粉末、納米纖維、納米膜、納米塊體等四類。其中納米粉末開發時間最長、技術最為成熟，是生產其他三類產品的基礎。

納米粉末： 又稱為超微粉或超細粉，一般指粒度在100納米以下的粉末或顆粒，是一種介於原子、分子與宏觀物體之間處於中間物態的固體顆粒材料。可用於：高密度磁記錄材料；吸波隱身材料；磁流體材料；防輻射材料；單晶硅和精密光學器件拋光材料；微晶元導熱基片與布線材料；微電子封裝材料；光電子材料；先進的電池電極材料；太陽能電池材料；高效催化劑；高效助燃劑；敏感元件；高韌性陶瓷材料（摔不裂的陶瓷，用於陶瓷發動機等）；人體修復材料；抗癌制劑等。

納米纖維： 指直徑為納米尺度而長度較大的線狀材料。可用於：微導線、微光纖（未來量子計算機與光子計算機的重要元件）材料；新型激光或發光二極體材料等。

納米膜： 納米膜分為顆粒膜與緻密膜。顆粒膜是納米顆粒粘在一起，中間有極為細小的間隙的薄膜。緻密膜指膜層緻密但晶粒尺寸為納米級的薄膜。可用於：氣體催化（如汽車尾氣處理）材料；過濾器材料；高密度磁記錄材料；光敏材料；平面顯示器材料；超導材料等。

納米塊體： 是將納米粉末高壓成型或控制金屬液體結晶而得到的納米晶粒材料。主要用途為：超高強度材料；智能金屬材料等。

④ 納米金屬粉的研究歷史

納米材料研究始於60年代，日本Kimoto、Wad等人在低壓惰性氣體的氣氛中，制備了幾乎所有常用金屬的超細微晶。
80年代中期，已有研究人員將超細微粉的制備及成型結合起來，在不受污染的情況下，將超細粉體原位壓製成固體材料，開展了對超細材料的微觀結構、性能的研究，使納米材料越來越受到人們的重視，從而逐漸發展成為目前材料科學與工程研究的熱點。納米材料具有量子尺寸效應、表面效應、宏觀量子隧道效應，庫侖阻塞效應，介電限域效應等物理效應。
自1963年日本上田良二教授首創氣體冷凝法制備超微金屬納米粒子以來，世界上對金屬納米粉體的研究蓬勃開展，並取得了很大的進展，例如用於電子器件中導電塗層的銀納米粒子在100℃下即可燒結，使電路基板的材料從陶瓷轉變為樹脂、塑料等。再如用銀納米粒子製作的超低溫稀釋致冷機的熱交換壁、Fe-Ni納米粒子製作的高密度金屬磁帶，目前都已進入實用階段，它們的年需量可達噸級以上。金屬納米粒子及其復合材料已在冶金、機械、化工、電子、國防、核技術、航空航天等研究領域呈現出極其重要的應用價值。目前，中國已在金屬納米粉體材料產業化方面具備一定的技術基礎，產品質量幾乎都達到國際水平。

⑤ 祖國的納米技術簡介

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中國納米材料產必現狀
(此文為調研報告摘要)
一、中國納米材料產業研發現狀
1.中國納米材料的研發力f分布
中國政府對納米材料及納米技術的研究一直給予高度
重視，國家和各地方通過「國家攻關計劃」、「863計劃」、
「973計劃」的實施，積極投入力量和資金，使中國納米的
研發水平獲得了很大發展。
中國納米材料和納米技術的研究，已初步形成以各具
特色的兩大納米研發中心—北方中心和南方中心為核
心，輻射四周的格局。
北方納米研究開發中心以北京為中心，包括中科院的
納米科技中心、化學所、物理所、金屬所、化冶所、感光
所、半導體所，以及北大、清華、北京建材科研院、北京
鋼鐵研究總院、北京科技大學、北京化工大學、北京理工
大學、天津大學、南開大學、吉林大學等;南方納米研究
開發中心以上海為中心，包括中科院的冶金所、硅酸鹽
所、原子核所、固體物理所、上海技術物理所，以及上海
交大、復旦、同濟、華東理工大學、華東師范大學、中科
大、浙江大學、南京大學、山東大學等單位。除上述兩大
中心外，西北的西安、蘭州，西南的成都，以及中南的武
漢等，也在該領域有所建樹。
北方中心的主要研究領域包括:納米碳管、納米磁性
液體材料、納米半導體、納米隱身材料、高聚物納米復合
材料、納米界面材料、納米功能塗層、納米材料的制備技
術、納米功能薄膜;南方中心則在納米醫學、納米電子、
納米微機械、納米生物、納米材料、納米材料制備與應用及產業化等領域，具有較強的優勢。
從地域分布上分析約80%的納米研發力量，集中在
經濟較發達的華東和華北地區。但表面上相對集中，實際
仍很分散，比如以上海為中心的南方納米研究開發中心，
有相當一部分的研究力量又分散在合肥、南京等地，尚未
形成規模優勢。
從系統分布上分析納米研發的主要力量，集中在高
等院校和中科院系統，這兩部分的科研力量占整個中國納
米研發力量的90%以上;另外，也有部分企業介入了納米
材料及技術的研發領域，但力量薄弱(約佔5%)，而且層
次不高。
從人員結構上分析中國現有納米材料及納米技術的
研究人員共有4500餘人，其年齡結構比較合理，學歷背景
也非常過硬，70%以上的納米科研人員擁有碩士以上學位，
擁有博士、高級職稱的約佔30%，擁有碩士、中級職稱的
約佔40%a
從研究的領域分析現有納米材料的研究，主要以金
屬和無機物非金屬納米材料為主，佔80%左右;高分子和
化學合成材料，也是一個重要方面。但在較低層次的納米
材料領域，集中了一半以上的研發力量，而在納米電子、
納米生物醫葯方面，則力量薄弱。
從研究的成果分析十年來，中國納米基礎理論的研究
人員在國內外學術刊物上共發表有關納米材料和納米結構
的論文2400篇，其中發表在《自然》和《科學》等世界頂
級學術雜志上的論文共6篇，影響因子在6以上的學術論文
近20篇，影響因子在3以上的引篇，被SCI和EI收錄的文章
占整個發表論文的59%a
費大都只在百萬數量級，絕大多數高等院校的納米項目經
費，不超過100萬元。
值得欣喜的是，隨著企業越來越多的介入，尤其是風
險投資的興起，中國納米研究機構已經開始越來越多地注
意與市場結合，不僅在研究經費支持方面開拓了渠道，也
為科研體制的改革進行了有益探索。一些民營研究所和公
司制運作的研究機構也應運而生。
2.納米研發的科技經費來源分析
根據19%年至2000年中國納米科技的資金投入強度統
計，納米研發經費呈逐年增長態勢，其中，國家自然科學
基金的資助投入佔70%以上，實行產學研相結合的社會企
業資助投入則增長較快。
在過去的十多年裡，納米基金項目保持平穩增長趨
勢，年平均增長率在20-30%, 2000年批準的納米基金項目
明顯增多。本次調研，就課題帶有「納米」字樣的項目作
了統計:1990至2000年間、至少有536個題目帶有「納米」
字樣的項目;在1999年和2000年中，科學基金新批准和資
助的在研納米基金項目，總經費達8000萬元左右;基礎研
究起步較早的領域是納米材料和納米化學須域。
根據對20所高等院校和14家科研單位正在研究的納米
項目的抽樣比較分析，絕大多數正在研發的項目，研發時
間僅在一年左右，屬啟動階段，而且有頗多重復;科研經
3.中國納米材料及技術專利現狀
1985年至2000年，中國超細材料、納米技術領域已公
開的專利數共L024項，其中已授權專刊的465項，占
45.4%，公開尚未授權的559項，佔54.6%。在所有1024項
超細材料和納米技術領域的專利中，涉及納米材料領域已
經公開的專利數共有582項，其中已授權的107項，占
18.4%，公開尚未授權的475項，佔81.6%e
從申報的數f分析納米材料和超細材料領域的專利
總數比較相近，但納米材料已獲得授權的專利數，遠遠低
於超細材料，僅為其1/3;在「已公開尚未授權」的專利
中，納米材料又遠遠高於超細材料，超過其5.65倍。
從申報的時間分析大致可分為三個階段:19851990
年為初期介入階段，這個階段專利數量少，發展速度緩
慢;1990-1998年是快速發展階段，這個階段專利數量快
速增長，至19971998年達到發展的相對高峰;隨後，主
要因為近兩年申請的專利尚未到公開期，呈現出驟降現
象。
這與中國納米材料的發展步伐基本一致:20世紀80年
代中後期，中國納米材料剛剛起步，199219%年，國家
加大了納米材料和納米技術研發力度，各研究院校紛紛涉
足納米領域，納米材料和納米技術取得長足進展，1997年
以後達到顛峰。
從申報的主體分析在所有涉及納米材料領域的582
項專利中，由大學及科研院所申報的有366項，佔62.9%
由企業申報的有154項，佔26.5%;由個人申報的有62項，
佔10.6%。在所有1024項超細材料和納米技術領域專利中，
國外來華申請的專利共166項，佔16.2%，這部分專利以個
人申請為主，其中納米材料的專利申請遠遠大於超細材
料，比例約為2:10
可見，高等院校及科研機構依然是推動中國納米材料
與納米技術研究發展的主力軍。
從切入的領域分析在所有1024項超細材料和納米技
術領域專利中，涉及材料的專利數量多達827項，占
80.8%，居於絕對優勢地位;電子類28項，佔2.7%;醫葯
類41項，佔4.0%;其他128項，佔12.5%。說明對納米材料
研究的力度較大，而納米電子學及納米醫葯學的研究力量
相當薄弱。涉及超細材料與納米材料制備技術的專利共
528項，佔51.6%;涉及超細材料與納米材料制備裝置的專
利共241項，佔23.5%，而且主要以超細材料的制備裝置為
主;涉及超細材料與納米材料應用技術的專利共276項，
佔26.9% o
4.中國納米科技成果的轉化途徑
中國納米科技成果的轉化方式主要有技術轉讓、技術
入股，以及自行生產等，但產業化率普遍較低，不足
20% e造成這種現象的主要原因，一是技術成果本身不具
備產業化條件，二是由於信息不通，造成科研成果轉化的
渠道不暢通，缺少資金的有力支持。
如果將中國納米產品的成熟程度按中試、批量生產和
規模化生產劃分，明顯呈劇烈遞減態勢。研究開發和規模
化生產的距離較大，大量成果在實驗室小試已經完成，大
約只有5%的實驗室成果最終能夠轉化為規模化生產。
根據對上述加所高等院校和14家科研單位較為成熟的
納米項目的抽樣比較分析:這些較成熟項目的平均研發時
間為3.12年，已成功轉讓或著手進行轉化工作的約為I/3 0
在被抽樣統計的54個項目中，希望通過「技術轉讓」
方式轉化的項目約佔1/2，希望通過「技術入股」方式轉
化的項目約佔I/3，而希望「自行組織生產」的項目只有
約10%。但在已成功轉讓或著手進行轉化土作的18個項目
中，實現技術入股的佔55%，實現技術轉讓的佔28%，著
手自行組織生產的佔17%，顯示科研人員的主觀願望與實
際存在一定的差距。
技術入股和技術轉讓兩種方式正好換位，既反映出實
施項目轉化的公司一般都希望與科技發明人員形成長久合
作的關系，同時也反映出現在一般企業後續科研力量的ll}
乏。
二、中目納米材料產業相現狀
1.中國納米企業的基本概況
從地域分布分析截止2001年5月底，全國現共有納
米企業323家，其中，以納米字樣注冊的企業共57家，社
會投入資金約30億元，並已形成以北京(包括北京、天
津、東北等地區)、上海(上海、浙江、山東、江蘇、安
徽等地區)、深圳(包括深圳、廣州、福建等地區)為中
心的三大納米材料及納米技術產業帶。經濟實力雄厚的華
東、華北及華南地區的納米材料企業，佔全國納米企業的
80%左右。
從企業類型分析主要分為納米材料應用型企業和納
米材料生產型企業兩類。納米材料生產型企業主要從事各
種納米粉體的生產，全國共有這類生產型企業30家，占所
有納米企業的15%，大都分布於上海、浙江、江蘇、廣
東、山東等地;由於納米粉體應用范圍很廣，主要側重於
各種納米粉體應用的納米應用型企業分布也較為廣泛，但
集中在北京、上海、浙江、江蘇、廣東、山東、安徽等地
的有200家，約占整個納米企業的84%左右。
從成立時間分析目前323家從事納米材料業務的納
米企業中，有一半以上成立於1995年以後。許多1995年以
前成立的納米企業，實際上也是在1998年、1999年前後，
從其它或相關行業轉入開始涉足納米材料的開發生產的;
2000年則是中國納米材料企業驟增的一年，而且絕大多數
就是為納米產業而「生」的。
從企業性質分析各種性質的企業對納米材料及納米
領域均有所涉足，但主要的還是以有限責任公司形式出
現。值得注意的是，最早涉足納米材料開發生產領域的，
有不少是民營和私營企業，其中不少還投入了巨資;國有
和集體企業投資納米，則大都出於將其作為改造傳統產業
極好途徑的目的;另外，外來資本也開始搶奪中國的納米
「大蛋糕"。
從人員結構分析就企業員工人數而言，50人以下的
小規模企業佔70%;就科研人員占員工總數的比例，超過
5%以上的佔75%左右。顯示中國納米材料企業大都科技含
量較高，符合高科技公司的特徵。
從資產規模分析注冊資本在5000萬以下的佔90%左
右，1000萬的佔65%，說明大多數納米企業尚屬初創期。
我們對全國各地69家納米及應用企業(京滬地區13
家，南方地區5家，華東地區23家，東北地區4家，華北地
區10家，中西部地區14家)，進行了抽樣分析:從1億元以
上至500萬元以下，呈明顯遞減趨勢一總資產超過1億元占
8.7%，大都是運用納米技術對其原有傳統產業進行改造的
企業，也有相對成立較早的納米企業;0.5-1億元的占
13.0%, 3000-5000萬元的佔17.4%, 1000-3000萬元的占
18.8%, 500-1000萬元的佔20.30%;總資產在500萬元以下
的也占據了相當的比例(21.7%，這些公司大都是近兩年
才剛剛成立的，或者是由科研單位與企業合作開發某項技
術或產品，或者是因為獲得了某項國家資金的支持。
從產品種類分析目前，中國已建立了納米材料生產
線30多條，生產的產品大多集中於納米氧化物、納米金屬
粉末、納米復合粉體等;納米半導體、硅、納米鐵酸鋇、
欽酸泌、欽酸鋸、鐵酸鋼、鐵酸鋅等，也相繼研製成功，
具備了小批量生產能力;單一粉體的應用已在全國展開。
納米材料的主要應用領域有紡織、塑料、陶瓷、塗
料、橡膠等領域，而其主要也是用於產品的表面改性。
從資產效益分析中國近幾年納米材料產業的資金投
入強度逐漸增長，但產出效益並未同步增長。在被抽樣比
較的69家納米及應用企業中，1999年和2000年的主營收入
大都只在5000萬元以下一1999年為51.85%, 2000年為
42.22%;主營收入逾億元的企業，大都是老的傳統企業，
其主要利潤來源也並非來自納米產品。凈利潤則大部分處
於100萬元以下的微利狀態一1999年為47.62%, 2000年為
39.39%;經營虧損的企業所佔比例也不在少數一1999年為
23.81 %, 2000年為15.15%0
2.涉足納米領域的上市公司分析
從涉足的時間分析上市公司公布的涉足納米材料產
業的時間，主要集中在2000年7月之後。據不完全統計，
2000年下半年之前，僅有6家上市公司公布了涉足納米領
域的相關信息，占現已公告「觸納」上市公司總數的
12.40%; 2000年下半年，半年內公告投資納米的上市公司
則驟增了20家，佔41.66%; 2001年上半年，又有22家上市
公司宣布加盟納米領域，佔45.84%a
從投資力度上分析截止2001年6月巧日，已明確公
告涉足納米材料領域的上市公司共48家，其中有36家明確
公布了擬投入的資金額，但實際已投入資金的只有22家，
不足公告涉足納米領域上市公司總數的一半。從投資力度
看，投資額在1000萬元以下、1000-5000萬元、5000萬元
以上的，分別佔36.11%} 33.34%, 30.55%}而從已投資的
力度來看，投資在1000萬元以下的占據了相當比重，超過
了54.54%，投資在5000萬從上的(包括涉及納米概念的相
關投資)則不足13.64%0
顯然，許多上市公司在發展戰略上都已開始關注納
米，但實際投資時則依然帶有許多試探和試驗的色彩。
從資金的來源分析已公布投資額的36家涉足納米的
上市公司中，以公司自有資金投入的共有19家，占所有公
布納米投資額的上市公司總數的52.78%;利用直接融資獲
得的資金投入的16家，佔44.45%，其中，以2000年度公發
上市或配股募集資金投入的8家、以2001年度擬配股或增
發募集資金投入的5家、以改變以前年度募集資金投入的2
家、以擬發行可轉換債券募集資金投入的1家，分別占
22.24%, 13.88%, 5.56%和2.78%;另外，利用國債貼息
資金投入的有1家，佔2.78%0
可見，「觸納」上市公司大都借納米概念，充分利用
了本身所獨具的在資本市場上的融資功能。
從涉足的領域分析在所有已公告投資納米的上市公
司中，公告投資納米材料應用的上市公司22家，佔全部公
告家數的45.84%;公告投資納米材料制備的上市公司21
家，佔43.75%;公告投資納米技術應用的上市公司共11
家，佔22.92%。大量投資集中在較低層次的納米粉體制備
和簡單應用等方面，如投入納米氧化物制備及應用的共24
家，占據了全部公告投資納米的上市公司的1/2，其中不
乏缺乏認真調研分析一哄而起的現象。
從投資的動因分析上市公司投資納米項目的基本動
因，有相當一部分是出於為給自己已有的傳統產業，注入
新的高科技含量，以鞏固自己的傳統產業;也有不少上市
公司想藉助新興的前景廣闊的納米科技，涉足高新技術產
業，尋找公司新印利潤增長點;還有少數上市公司則純粹
是借題發揮，「項庄舞劍，意在沛公」，實際用意是在二
級市場，或者，想借高科技項目之名，順利通過配股或增
發新股「圈錢」。
3.涉足納米材料領域的模式分析
根據對已公告的48家涉足納米領域的上市公司的初步
分析，可以大致將其涉足納米領域的方式分為四種模
式—
試探性投資模式採用這一模式的上市公司，大都帶
有明顯的種子期風險投資的色彩，或者，以下屬企業或投
資組建的風險投資公司，試探性地涉足納米領域;或者，
與專業從事納米研發生產的科研院所，聯合設立納米研究
所，資助並藉以滲入最前沿的納米技術和產品領域，但這
一方式的投資額一般都不超過500萬元。
試驗性投資模式採用這一模式的上市公司，要麼直
接參股或控股已擁有技術和產品的現有納米公司，要麼與
擁有技術或產品的公司或技術方發起設立新的納米公司。
這類投資有一些明顯特徵:一是上市公司的投資額一般在
1000-3000萬元之間，帶有一定試驗性質，二是上市公司
一般都相對控股，有時是幾家上市公司聯合投資;三是所
涉足或新成立的納米公司一般都有明確的產品，而且一般
都是按照可在創業板上市的模式進行構建的。
直接投資的模式採用這一模式的上市公司，一般擁
有很強的傳統主業，希望通過投資納米來改造自己的傳統
產業。其中，青島海爾、美菱電器、小鴨電器三家上市公
司在納米家電領域展開的激烈競爭，尤為引人注目。而一
些房地產開發公司等，則採用了創建納米技術園區的辦
法，既盤活了存量資產，又藉以介入納米領域;一些投資
納米獲得初步成功的上市公司，也逐步拓展到納米基地的
創建。
解化嫁接的模式採用這一模式的上市公司，大都是
通過與大股東之問的關聯交易，涉足納米領域並化解風險。
或者，由控股股東先期投入納米項目，孵化成熟後再轉給
上市公司;或者，採用與控股股東聯合投資的方式，我中
有你，你中有我。還有不少上市的控股或參股大股東已經
涉足納米領域，為上市公司涉足納米提供了諸多便利。
三、存在問題介析及其對策建議
1.中國納米產業存在的問題和制約因素
科研缺乏孟點，信息溝通缺乏據調研，中國有一半
以上的省市把「納米技術及納米材料」列為地方「十五」
發展重點。一些地方忽視市場因素及當地的客觀條件，一
哄而上，結果造成低水平重復和資源浪費。在此次調研回
收的211份調查問卷中，認為制約中國納米材料產業發展
的主要因素是「市場需求』，的，佔41.23%0
另外，中國從事納米材料和納米技術研究的人員，分
屬不同的行業、部門，條塊分割，由於信息交流不暢，從
事納米科研的人員缺乏相互交流，更缺乏與一線企業的交
流與合作，納米應用研究力量分散、重復的現象嚴重;企
業間應用成果壁壘森嚴，難以推廣，也致使不少低水平重
復，重點不突出，阻礙了整體優勢的發揮。
科研經費不足.專業人才厄乏在此次調研回收的
211份調查問卷中，普遍認為制約中國納米材料產業發展
的主要因素是「資金支持」，佔100%!而中國傳統分門別
類教育體制培養的「專業人才」，也遠遠不能適應擁有多
學科知識復合型納米研發人才的需要。據測算，為推動中
國納米材料產業的發展，近期就至少需要10000名復合型
納米科研人員，人才缺口非常明顯，納米經營管理人才更
是缺乏。
成果先天不足，轉化介面不暢與高水平納米科技論
文形成鮮明反差的是，中國的納米材料產業化並不理想。
雖然已建立了幾十條納米材料和技術的生產線，但產品主
要集中在納米粉體的制備方面，生產規模一般在年產百噸
左右;另外，納米科研與產業化的介面並不暢一科研院所
往往認識不到或者力不從心，去獨立完成從實驗室研製一
直做到實施產業化這一復雜的工程化、系統化工作，往往
是試管燒杯的成果一出來，就匆忙「交貨」，沒有潛心於
後續的應用開發和技術支持，科研成果成熟度不夠，先天
不足，與企業產業化的介面十分靠前;而絕大部分企業都
是生產型的，缺乏持續創新和應用開發能力，只能接受非
常成熟的技術，其接受成果的是產業化鏈條中十分靠後的
階段。二者介面的差異，導致納米技術成果不能順利實現
轉化。
產權意識淡薄，行業標准缺乏中國納米材料技術近幾
年有了突破性的發展，專利數量也有所增加，但知識產權
意識在科學界尤其是開發應用領域仍然淡薄;另外，納米
行業標准和技術規范缺乏，也有少數科研工作者缺乏科學
精神和科技道德，不是真正沉下心來深入地研究和解決科
學難題，只做了很少工作，就開始熱衷於炒作納米概念、
炒自己的「成果」，拿一些低水平「科技成果」甚至只是
一些概念性的東西，就四處合作重復轉讓，造成初級產品
過剩，浪費了社會整體資源;一些生產微米材料的企業，
在其產品性能、用途完全沒變的情況下，貼上納米標簽，
搖身一變成了納米材料企業，誤導納米概念;甚至還有一
些企業在投入少量資金注冊了納米材料公司或納米材料應
用公司後，就開始在經營業績上做文章，蓄意編造是專門
從事納米科研、生產和應用的實力企業的假象，最終達到
圈資、騙政策的目的。
3.發展納米產業的對策建議
制訂發展規劃，確定切入盆點堅持「有所為，有所
不為」，國家應對納米基礎研究有整體規劃，應根據國家
產業發展戰略和「十五」發展目標，制訂全國納米材料產
業的發展規劃;按照市場需求，確定國家近、中期納米材
料技術的開發重點，集中力量優先研究、開發和發展具有
自主知識產權、市場潛力大、技術可行的項目和對未來有
重大影響的關鍵領域。各省市地區應該結合自身的資源優
勢，選擇科研院校、企業，根據國內急需的產品，在各自
分散研究的基礎上，有系統地進行協調，形成地方特色。
建立創新體系，吸引多元投資國家應鼓勵科研單
位、高等院校與生產企業，共建納米材料技術創新基地、
開放式研究開發中心等，對共性關鍵技術進行聯合攻關，
建立以企業為主體、產學研結合的納米材料創新體系，加
速納米材料研究開發與產業化步伐。另外，應重視以政府
政策資金為導向，建立多元投資融資體系，吸引風險投資
及民間投資，使其大規模地介入納米材料產業並和科技界
融合，同時，鼓勵納米科技型企業在資本市場上融資，加
速納米成果的轉化和產業推進。
抓好人才培養。強化專利保護以人為本，把納米科
技人才隊伍建設放在突出位置:設立納米科技專業的新課
程，培養擁有多學科背景的納米人才;採取切實措施，從
國外引進優秀的納米人才;開展MBA教育，培訓技術型
市場策劃及營銷人員，通過安排項目和基地建設，培養和
鍛煉一支具有綜合能力、創新能力、懂科技、會經營、善
管理的納米科技帥才。同時，注重納米技術的原始創新，
強化專利保護意識，提高知識產權在企業發展中的重要作用！

希望對你有用！

⑥ 粉末冶金的制備方法都有哪些

（1）生產粉末。粉末的生產過程包括粉末的製取、粉料的混合等步驟。為改善粉末的成型性和可塑性通常加入機油、橡膠或石蠟等增塑劑。
（2）壓製成型。粉末在15-600MPa壓力下，壓成所需形狀。
（3）燒結。在保護氣氛的高溫爐或真空爐中進行。燒結不同於金屬熔化，燒結時至少有一種元素仍處於固態。燒結過程中粉末顆粒間通過擴散、再結晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化學過程，成為具有一定孔隙度的冶金產品。
（4）後處理。一般情況下，燒結好的製件可直接使用。但對於某些尺寸要求精度高並且有高的硬度、耐磨性的製件還要進行燒結後處理。後處理包括精壓、滾壓、擠壓、淬火、表面淬火、浸油、及熔滲等。
粉末的製取方法：
製取粉末是粉末冶金的第一步。粉末冶金材料和製品不斷的增多，其質量不斷提高，要求提供的粉末的種類愈來愈多。例如，從材質范圍來看，不僅使用金屬粉末，也使用合金粉末，金屬化合物粉末等；從粉末外形來看，要求使用各種形狀的粉末，如產生過濾器時，就要求形成粉末；從粉末粒度來看，要求各種粒度的粉末，粗粉末粒度有500~1000微米超細粉末粒度小於0.5微米等等。
為了滿足對粉末的各種要求，也就要有各種各樣生產粉末的方法這些方法不外乎使金屬、合金或者金屬化合物呈固態、液態或氣態轉變成粉末狀態。製取粉末的各種方法以及各種方法制的粉末。
呈固態使金屬與合金或者金屬化合物轉變成粉末的方法包括：
（1）從固態金屬與合金製取金屬與合金粉末的有機械粉碎法和電化腐蝕法：
（2）從固態金屬氧化物及鹽類製取金屬與合金粉末的還原法從金屬和合金粉末、金屬氧化物和非金屬粉末製取金屬化合物粉末的還原-化合法。
呈液態使金屬與合金或者金屬化合物轉變成粉末方法包括：
（1）從液態金屬與合金製取與合金粉末的有霧化法。
（2）從金屬鹽溶液置換和還原製取金屬合金以及包覆粉末的有置換法、溶液氫還原法；從金屬熔鹽中沉澱製取金屬粉末的有熔鹽陳定法；從輔助金屬浴中析出製取金屬化合物粉末的有金屬浴法。
（3）從金屬鹽溶液電解製取金屬與合金粉末的有水溶液電解法；從金屬熔鹽電解製取金屬和金屬化合物粉末的有熔鹽電解法。
呈氣態使金屬或者金屬化合物轉變成粉末的方法：
（1）從金屬蒸汽冷凝製取金屬粉末的有蒸汽冷凝法；
（2）從氣態金屬碳基物離解製取金屬、合金以及包覆粉末的有碳基物熱離解法。
（3）從氣態金屬鹵化物氣相還原製取金屬、合金粉末以及金屬、合金塗層的有氣相氫還原法；從氣態金屬鹵化物沉積製取金屬化合物粉末以及塗層的有化學氣相沉積法。
但是，從過程的實質來看，現有制粉方法大體上可歸納為兩大類，即機械法和物理化學法。機械法是將原材料機械的粉碎，而化學成分基本上不發生變化的工藝過程；物理化學法是藉助化學的或物理的作用，改變原料的化學成分或聚集狀態而獲得粉末的工藝過程，粉末的生產方法很多從工業規模而言，應用最廣泛的漢斯還原法、霧化法和電解法有些方法如氣相沉積法和液相沉積法在特殊應用時亦很重要。

⑦ 納米材料的特性是什麼

假如給你一塊橡皮，你把它切成兩半，那麼它就會增加露在外面的表面，假如你不斷地分割下去，那麼這些小橡皮總的表面積就會不斷增大，表面積增大，那麼露在外面的原子也會增加。如果我們把一塊物體切到只有幾納米的大小，那麼一克這樣的物質所擁有的表面積就有幾百平方米，就像一個籃球場那麼大。隨著粒子的減小，有更多的原子分布到了表面，據估算當粒子的直徑為10納米時，約有20％的原子裸露在表面。而平常我們接觸到的物體表面，原子所佔比例還不到萬分之一。當粒子的直徑繼續減小時，表面原子所佔的分數還會繼續增大。如此看來，納米粒子真是敞開了胸懷，不像我們所看到的宏觀物體那樣，把大部分原子都包裹在內部。
正是由於納米粒子敞開了胸懷，才使得它具有了各種各樣的特殊性質。我們知道原子之間相互連接靠的是化學鍵，表面的原子由於沒能和足夠的原子連接，所以它們很不穩定，具有很高的活性。用高倍率電子顯微鏡對金的納米粒子進行電視攝像，觀察發現這些顆粒沒有固定的形態，隨著時間的變化會自動形成各種形狀，它既不同於一般固體，也不同於液體；在電子顯微鏡的電子束照射下，表面原子彷彿進入了「沸騰」狀態，尺寸大於10納米後才看不到這種顆粒結構的不穩定性，這時微顆粒具有穩定的結構狀態。超微顆粒的表面具有很高的活性，在空氣中金屬顆粒會迅速氧化和燃燒。如果要防止自燃，可採用表麵包覆或者有意識地控制氧化速率，使其緩慢氧化生成一層極薄而緻密的氧化層。
概括一下，納米顆粒具有如下一些的特殊性質：
光學性質
納米粒子的粒徑(10～100納米)小於光波的波長，因此將與入射光產生復雜的交互作用。納米材料因其光吸收率大的特點，可應用於紅外線感測材料。當黃金被細分到小於光波波長的尺寸時，即失去了原有的富貴光澤而呈黑色。事實上，所有的金屬在超微顆粒狀態都呈現為黑色。尺寸越小，顏色愈黑，銀白色的鉑(白金)變成鉑黑，金屬鉻變成鉻黑。由此可見，金屬超微顆粒對光的反射率很低，通常可低於1％，大約幾微米的厚度就能完全消光。利用這個特性，可以將納米粒子製成光熱、光電等轉換材料，從而高效率地將太陽能轉變為熱能、電能。此外，又有可能應用於紅外敏感元件、紅外隱身技術等。
熱學性質
固態物質在其形態為大尺寸時，其熔點往往是固定的，超細微化後，卻發現其熔點將顯著降低，當顆粒小於10納米量級時尤為顯著。例如，金的常規熔點為1064℃，當顆粒尺寸減小到10納米時，熔點則降低27℃，2納米時的熔點僅為327℃左右；銀的常規熔點為670℃，而超微銀顆粒的熔點則可低於100℃。因此，超細銀粉製成的導電漿料可以進行低溫燒結，此時元件的基片不必採用耐高溫的陶瓷材料，甚至可用塑料。採用超細銀粉漿料，可使膜厚均勻，覆蓋面積大，既省料又具有高質量。日本川崎制鐵公司採用0.1～1微米的銅、鎳超微顆粒製成導電漿料可代替鈀與銀等貴金屬。超微顆粒熔點下降的性質對粉末冶金工業具有一定的吸引力。例如，在鎢顆粒中附加0.1％～0.5％重量比的超微鎳顆粒後，可使燒結溫度從3000℃降低到1200～1300℃，以致可在較低的溫度下燒製成大功率半導體管的基片。
磁學性質
人們發現鴿子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趨磁細菌等生物體中存在超微的磁性顆粒，使這類生物在地磁場導航下能辨別方向，具有回歸的本領。磁性超微顆粒實質上是一個生物磁羅盤，生活在水中的趨磁細菌依靠它游向營養豐富的水底。通過電子顯微鏡的研究表明，在趨磁細菌體內通常含有直徑約為2納米的磁性氧化物顆粒。這些納米磁性顆粒的磁性要比普通的磁鐵強很多。生物學家研究指出，現在只能「橫行」的螃蟹，在很多年前也是可以前後運動的。億萬年前螃蟹的祖先就是靠著體內的幾顆磁性納米微粒走南闖北、前進後退、行走自如，後來地球的磁極發生了多次倒轉，使螃蟹體內的小磁粒失去了正常的定向作用，使它失去了前後進退的功能，螃蟹就只能橫行了。
力學性質
陶瓷材料在通常情況下呈脆性，然而由納米超微顆粒壓製成的納米陶瓷材料卻具有良好的韌性。因為納米材料具有大的界面，界面的原子排列是相當混亂的，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此納米陶瓷材料能表現出甚佳的韌性與一定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力學性質。美國學者報道氟化鈣納米材料在室溫下可以大幅度彎曲而不斷裂。研究表明，人的牙齒之所以具有很高的強度，是因為它是由磷酸鈣等納米材料構成的。至於金屬一陶瓷等復合納米材料，則可在更大的范圍內改變材料的力學性質，其應用前景十分寬廣。

⑧ 納米的納米金屬

高密度磁記錄材料。利用納米鈷粉記錄密度高、矯頑力高（可達119.4KA/m）、信噪比高和抗氧化性好等優點，
可大幅度改善磁帶和大容量軟硬磁碟的性能。
磁流體。用鐵、鈷、鎳及其合金粉末生產的磁流體性能優異
，可廣泛應用於密封減震、醫療器械、聲音調節、光顯示等。
吸波材料。金屬納米粉體對電磁波有特殊的吸收作用。鐵、鈷、氧化鋅粉末及碳包金屬粉末可作為軍事用高性能毫米波隱形材料、可見光——紅外線隱形材料和結構式隱形材料，以及手機輻射屏蔽材料。 金屬和非金屬的表面導電塗層處理。
高效催化劑。銅及其合金納米粉體用作催化劑，效率高、選擇性強，可用於二氧化碳和氫合成甲醇等反應過程中的催化劑。
導電漿料。用納米銅粉替代貴金屬粉末制備性能優越的電子漿料，可大大降低成本。此技術可促進微電子工藝的進一步優化。 高性能磁記錄材料。利用納米鐵粉的矯頑力高、飽和磁化強度大（可達1477k㎡/kg）、信噪比高和抗氧化性好等優點，
可大幅度改善磁帶和大容量軟硬磁碟的性能。
磁流體。用鐵、鈷、鎳及其合金粉末生產的磁流體性能優異
，可廣泛應用於密封減震、醫療器械、聲音調節、光顯示等領域。
導磁漿料。利用納米鐵粉的高飽和磁化強度和高磁導率的特性，可製成導磁漿料，用於精細磁頭的粘結結構等。
納米導向劑。一些納米顆粒具有磁性，以其為載體製成導向劑，可使葯物在外磁場的作用下聚集於體內的局部，從而對病理位置進行高濃度的葯物治療，特別適於癌症、結核等有固定病灶的疾病。 磁流體。用鐵、鈷、鎳及其合金粉末生產的磁流體性能優異，廣泛應用於密封減震、醫療器械、聲音調節、光顯示等。
高效催化劑。由於比表面巨大和高活性，納米鎳粉具有極強的催化效果，可用於有機物氫化反應、汽車尾氣處理等。
高效助燃劑。將納米鎳粉添加到火箭的固體燃料推進劑中可大幅度提高燃料的燃燒熱、燃燒效率，改善燃燒的穩定性。
導電漿料。電子漿料廣泛應用於微電子工業中的布線、封裝、連接等，對微電子器件的小型化起著重要作用。用鎳、銅、鋁納米粉體製成的電子漿料性能優越，有利於線路進一步微細化。
高性能電極材料。用納米鎳粉輔加適當工藝，能製造出具有巨大表面積的電極，可大幅度提高放電效率。
活化燒結添加劑。納米粉末由於表面積和表面原子所佔比例都很大，所以具有高的能量狀態，在較低溫度下便有強的燒結能力，是一種有效的燒結添加劑，可大幅度降低粉末冶金產品和高溫陶瓷產品的燒結溫度。
金屬和非金屬的表面導電塗層處理。由於納米鋁、銅、鎳有高活化表面，在無氧條件下可以在低於粉體熔點的溫度實施塗層。此技術可應用於微電子器件的生產。 高效催化劑。鋅及其合金納米粉體用作催化劑。
硬質合金
普通結構硬質合金的耐磨性與韌性相互排斥，協調這種矛盾一直是硬質合金研究方面焦點。研究發現，在硬質合金粘結相含量一定的情況下，當碳化鎢(WC)晶粒度減小到0.8μm以下時，不僅合金的硬度提高，而且強度也有提高，隨著晶粒度的進一步減小，提高幅度更加明顯。這種兼有高硬度和高強度的硬質合金刀具在加工硬而脆的材料(如冷鑄鐵等)時顯示出優異的使用性能。WC-10Co超細硬質合金的硬度(HRA)可達到93，橫向斷裂強度大於5000MPa。納米及超細晶粒硬質合金具有普通硬質合金不可比擬的優越性能，滿足現代加工工業以及特種應用領域對新材料加工要求的能力大副提高。納米及超細結構硬質合金的這種「雙高」(高耐磨性、高韌性)性能，特別適用於製造適應高負荷、高應力磨損、銳利、剛性好工具和模具，如印刷電路板(PCB)微鑽、V-CUT刀、銑刀等。關於納米及超細結構硬質合金的晶粒度問題，目前沒有統一的標准。一般認為，晶粒度小於0.5μm的硬質合金為超細硬質合金，晶粒度小於0.2μm的硬質合金為納米硬質合金。在這方面，瑞典Sandvik和德國粉末冶金協會的分級標准相對權威。20世紀90年代以來，圍繞細化晶粒，製取超細乃至納米結果硬質合金的研究開發已經成為世界硬質合金技術領域的一大熱點。美國Rutgers大學於1989年率先研製成功納米結構硬質合金並取得專利。納米結構硬質合金的問世，是硬質合金領域中具有劃時代意義的重大突破，為解決硬質合金強度和硬度之間的矛盾開辟了新的途徑。 北京化工大學的段雪院士領導的團隊在超短碳納米管的研究上取得了重大進展。他們基於長期以來對插層材料的堅實研究和深刻認識，利用層狀雙羥基金屬氫氧化物(LDH)的層間空間限域作用，合成了十二烷基磺酸陰離子(DSO)插層的Co-Al LDH。而後以LDH層間的甲基丙烯酸甲酯(MMA)為碳源，通過還原得到的活性金屬Co的催化作用，合成生長了長度小於1 nm(分子尺度)，外徑和壁厚分別約為20 nm和3.5 nm的碳納米環。
來自美國賓夕法尼亞大學的研究人員於近日發明了一種由碳納米管(由石墨原子構成的管狀物，重量輕，六邊形結構連接完美)構成的低密度、超強韌的氣凝膠(一種固體物質形態，是世上密度最小的固體)，能夠在清潔石油泄漏領域起到關鍵作用。
斯坦福大學發布了首款由碳納米晶體管組成的電腦晶元。硅晶體管早晚會走到道路的盡頭。晶體管越做越小，以至於它不能夠容納下足夠的硅原子來展示硅的特性。碳納米管(CNT)，鍺化硅(SiGe)，砷化物(GaAs)都是可能的替代品。碳纖維納米管具有良好的傳導性，體積小，並且能在剎那間開關。它擁有比肩石墨烯的電氣屬性，但是製造半導體的難度卻小很多。
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南風化工：南風化工與清華大學合作開發碳納米管，目前納米粉體產業化中心開發的15千克/小時碳納米管批量生產技術已通過了教育部的專家鑒定。 中國寶安：碳納米管的龍頭，麻省理工學院的化學工程師通過使用碳納米管製成的太陽能天線，其利用的太陽能是普通太陽能光伏電池的100倍。 「納米機器人」的研製屬於分子仿生學的范疇，它根據分子水平的生物學原理為設計原型，設計製造可對納米空間進行操作的「功能分子器件」。納米生物學的近期設想，是在納米尺度上應用生物學原理，發現新現象，研製可編程的分子機器人，也稱納米機器人。合成生物學對細胞信號傳導與基因調控網路重新設計，開發「體內」（in vivo）或「濕」的生物計算機或細胞機器人，從而產生了另種方式的納米機器人技術。我國著名學者周海中教授1990年在《論機器人》一文中預言：到二十一世紀中葉，納米機器人將徹底改變人類的勞動和生活方式。

⑨ 納米金屬粉末的特點有什麼，有哪些制備方法

納米金屬粉末的特點：

1.高效催化劑：納米粉末所具有的高活性、比表面積大的特點使其常適於用作為催化劑。實驗研究表明，納米鈷粉、粉、鋅粉等具有極強的催化效果。利用這些納米粉末製成的催化劑在一些有機物的化學合成方面，催化效率比傳統催化劑要高出數十倍，可用於有機物氫化反應、汽車尾氣處理等。（納米鈷粉，納米鎳粉，納米鋅粉）
2.高效助燃劑：納米粉末具有極強的儲能特性，將其作為添加劑加入燃料中可大大提高燃燒率。將一些納米粉末添加到火箭的固體燃料推進劑中， 可大幅度提高燃料的燃燒熱、燃燒效率，改善燃穩定性。有研究表明，向火箭固體燃料中加入0.5%納米鋁粉或鎳粉，可使燃燒效率提高10%-25%，燃燒速度加快數十倍。（納米鋁粉，納米鎳粉）

納米金屬粉末的制備方法：

1.傳統制備方法：氣相法、液相法、固相法。
2.新型制備方法：等離子氣化法、金屬噴霧燃燒法。

⑩ CVD與PCVD的異同點

CVD與PCVD的異同點如下：
1、工件表面超硬化處理方法主要有物理氣相沉積（PVD），化學氣相沉積（CVD），物理化學氣相沉積（PCVD），擴散法金屬碳化物履層技術，其中，CVD法具有膜基結合力好，工藝繞鍍性好等突出優點，因此其應用主要集中在硬質合金等材料上。PCVD法的沉積溫度低，膜基結合力及工藝繞鍍性均較PVD法有較大改進，但與擴散法相比，膜基結合力有較大的差距，PVD法具有沉積溫度低，工件變形小的優點，但由於膜層與基體的結合力較差，工藝繞鍍性不好，往往難以發揮超硬化合物膜層的性能優勢。此外由於PCVD法是等離子體成膜，雖然繞鍍性較PVD法有所改善，不過沒有辦法消除。
2、由擴散法金屬碳化物覆層技術形成的金屬碳化物覆層，與基體形成冶金結合，具有PVD、PCVD無法比擬的膜基結合力，因此該技術真正能夠發揮超硬膜層的性能優勢，此外，該技術沒有繞鍍性問題，後續基體硬化處理方便，並可多次重復處理，使該技術的適用性更加廣泛。

3、CVD是在高溫遠高於臨界溫度下，產物蒸汽形成過飽和蒸氣壓，自動凝聚成晶核，在聚集成顆粒，在低溫區得到納米粉體。可以選擇條件來控制粉體的大小形狀等。對於PCVD，它是利用電弧產生高溫，將氣體等離子化，然後這些離子逐漸長大聚合，形成超細粉體，該方法反應溫度高，升溫冷卻速率較快。