納米晶塊體材料由納米級尺寸(1~100nm)的晶體所組成的三維塊狀材料。相比傳統(tǒng)的塊體材料,納米晶塊體材料的晶粒細小,使得塊體金屬納米晶材料中晶粒所占比例很小,晶界所占的比例很大,可占整個材料的50%或更多,因而具有很高的晶界能。此外,晶粒進入納米尺寸后,出現(xiàn)了量子隧道效應(yīng)和小尺寸效應(yīng),再加上材料結(jié)構(gòu)規(guī)整缺陷較少,這使得塊體納米晶材料呈現(xiàn)出特殊的物理、化學(xué)和力學(xué)性能(如高強度、高硬度、高韌性、超塑性等),在電子器件、醫(yī)學(xué)和健康、航天、航空和空間探索、環(huán)境、資源和能量、生物技術(shù)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

納米晶材料的二維模型
粉末冶金法作為一種利用粉末固結(jié)并燒結(jié)得到塊體材料的一種近凈成形新工藝,可制備各種復(fù)合材料和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零部件,且材料利用率高、零件尺寸精度高。一般來說,粉末冶金法需要經(jīng)過長時間的高溫?zé)Y(jié)才能實現(xiàn)塊體材料的致密化,但高的燒結(jié)溫度不僅易帶來巨大的能源消耗,還會促進陶瓷晶粒的粗化,導(dǎo)致性能的下降,難以制備出晶粒細小的納米晶塊體材料。因此,為有效降低塊體材料的燒結(jié)溫度,制備出平均晶粒尺細小的納米晶塊體材料,東華大學(xué)羅維教授經(jīng)過多年研究,利用微米級介孔粉體的空間限域以及可坍塌成納米級高燒結(jié)活性碎片的特性,成功實現(xiàn)低溫?zé)Y(jié)可控制備結(jié)構(gòu)-功能一體化塊體材料。
該方法采用的微米級介孔材料孔徑一般介于2 ~ 50 nm之間,孔道結(jié)構(gòu)排列有序,且具有較高比表面積的多孔材料,利用其作為骨架,可在空間上限制材料內(nèi)部的晶粒生長,有助于形成更細小的晶粒。而在特定條件下,介孔粉體又可以坍塌形成納米級碎片,這些納米級碎片具有較高燒結(jié)活性,可以原位產(chǎn)生燒結(jié)驅(qū)動力,因此在較低的溫度下(可在1000℃以下)就能開始燒結(jié)并形成致密的納米晶塊體材料。既大大降低了制備的能耗,還在無燒結(jié)助劑的情況下,為納米晶塊體材料的制備提供了一種低溫?zé)Y(jié)的新思路,有望進一步拓展介孔材料的應(yīng)用領(lǐng)域。
6月12日,在廣州日航酒店舉辦的“中國粉體工業(yè)百人論壇”上,粉體圈特別邀請東華大學(xué)的羅維教授來到現(xiàn)場,屆時他將分享報告《高活性介孔粉體的控制合成與燒結(jié)應(yīng)用探索》,為您揭開這個新型工藝的神秘面紗,內(nèi)容包括:
(1)利用兩親性嵌段共聚物模板劑的自組裝特性,結(jié)合輔助組裝策略和限域空間效應(yīng),有效的調(diào)控了有序介孔材料的各項結(jié)構(gòu)參數(shù),開發(fā)了新的合成方法。
(2)為了賦予介孔材料更多的功能性,探索了功能基元的負載和保護方式,合成了一系列新型功能化介孔材料,為后續(xù)功能性高溫塊體材料的低溫制備奠定了堅實的基礎(chǔ)。
(3)研究了高比表面積以及高能態(tài)介孔粉體的低溫?zé)Y(jié)過程,揭示了多孔骨架的致密化機理,在低溫下獲得了性能優(yōu)異的功能性塊體材料
報告人介紹

羅維,纖維材料改性國家重點實驗室、東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師。國家杰出青年基金獲得者,獲第十四屆中國硅酸鹽學(xué)會青年科技獎、第十一屆上海青年科技英才、國際材聯(lián)前沿材料青年科學(xué)家獎等獎項。主持國家自然科學(xué)基金(面上、青年),上海市自然科學(xué)基金,參與國家自然科學(xué)基金重點項目、國家重點研發(fā)計劃、上海市教委科研創(chuàng)新計劃等重要科研項目。
粉體百人論壇會務(wù)組
作者:粉體工業(yè)百人論壇
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