納米粉體制備方法有化學(xué)法和物理法兩大類。在粉體圈技術(shù)資料中，我們?cè)?jīng)介紹過(guò)“納米粉體的化學(xué)制備方法”，而物理法制備納米粉體技術(shù)目前尚未廣泛運(yùn)用，但是隨著材料科學(xué)的進(jìn)步，物理法制備納米粉體也取得明顯的進(jìn)步。由于物理法制備納米粉體有許多先天的優(yōu)勢(shì)和技術(shù)開發(fā)潛力，一直以來(lái)吸引著許多企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的注意力。不斷的投入人力物力，進(jìn)行廣泛而深入的研究。本文在此將給讀者簡(jiǎn)單的介紹目前已經(jīng)具備一定實(shí)用價(jià)值的物理法納米粉體技術(shù)。

納米銀粉高清照片

      1. 蒸發(fā)冷凝法

      蒸發(fā)冷凝法是指在高真空的條件下，金屬試樣經(jīng)蒸發(fā)后冷凝試樣蒸發(fā)方式包括電弧放電，產(chǎn)生高能電脈沖或高頻感應(yīng)等以產(chǎn)生高溫等離子體，使金屬蒸發(fā)。當(dāng)金屬蒸發(fā)后，金屬粒子被周圍氣體分子碰撞，凝聚在冷凝管上成10nm左右的納米顆粒，其尺寸可以通過(guò)調(diào)節(jié)蒸發(fā)溫度場(chǎng)、氣體壓力進(jìn)行控制，最小的可以制備出粒徑為2nm的顆粒蒸發(fā)冷凝法制備的超微顆粒具有如下特征：(1)高純度(2)粒徑分布窄(3)良好結(jié)晶和清潔表面(4)粒度易于控制等。這種方法可制得平均粒徑為3nm的Ag、Au、Cu、Pb等粒子。

　　2. 激光聚集原子沉積法

　　用激光控制原子束在納米尺度下的移動(dòng)，使原子平行沉積以實(shí)現(xiàn)納米材料的有目的的構(gòu)造激光作用于原子束通過(guò)兩個(gè)途徑，即瞬時(shí)力和偶合力在接近共振的條件下，原子束在沉積過(guò)程中被激光駐波作用而聚集，逐步沉積在硅襯底上，形成指定形狀如線形。

　　3. 非晶晶化法

      通過(guò)晶化過(guò)程的控制，將非晶材料轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米材料例如，將Ni80P20非晶合金條帶在不同溫度下進(jìn)行等溫?zé)崽幚恚蛊洚a(chǎn)生納米尺寸的合金晶粒納米晶粒的長(zhǎng)大與其中的晶界類型有關(guān)。這種方法在制作納米永磁體研究中發(fā)揮了積極作用。

      4. 機(jī)械球磨法

　　機(jī)械球磨法以粉碎與研磨為主體來(lái)實(shí)現(xiàn)粉末的納米化，可以制備納米純?cè)睾秃辖鸶吣芮蚰タ梢灾苽渚哂衎cc結(jié)構(gòu)(如Cr、Nb、W等)和hcp結(jié)構(gòu)(如Zr, Hf, Ru等)的金屬納米晶，但會(huì)有相當(dāng)?shù)姆蔷С煞郑欢鴮?duì)于fcc結(jié)構(gòu)的金屬(如Cu)則不易形成納米晶體。

　　機(jī)械合金化法是美國(guó)INCO公司為制備Ni基氧化物粒子彌散強(qiáng)化合金而研制成的一種技術(shù)。該法工藝簡(jiǎn)單，制備效率高，能制備出常規(guī)方法難以獲得的高熔點(diǎn)金屬合金納米材料近年來(lái)，發(fā)展出助磨劑物理粉碎法、及超聲波粉碎法，可制得粒徑小于100nm的微粒。

　　5. 離子注入法

　　用同位素分離器使具有一定能量的離子硬嵌在某一與它固態(tài)不相溶的襯底中，然后加熱退火，讓它偏析出來(lái)它形成的納米微晶在襯底中深度分布和顆粒大小可通過(guò)改變注入離子的能量和劑量，以及退火溫度來(lái)控制在一定注入條件下，經(jīng)一定含量氫氣保護(hù)的熱處理后獲得了在Cu、Ag, Al, SiO2中的a-Fe納米微晶Fe和C雙注入，F(xiàn)e和雙注入制備出在SiO2和Cu中的Fe3O4和Fe-N納米微晶納米微晶的形成和熱擴(kuò)散系數(shù)以及擴(kuò)散長(zhǎng)度有關(guān)。

 
　　6. 原子法

　　科學(xué)界曾設(shè)想“如果有一天能按人的意愿安排一個(gè)個(gè)原子和分子將會(huì)產(chǎn)生什么樣的奇跡”？人類發(fā)明了掃描隧道顯微鏡(STM)后，以空前的分辨率為我們揭示了一個(gè)“可見”的原子、分子世界。STM已發(fā)展成為一個(gè)可排布原子的工具，從1990年人們首次用STM進(jìn)行了原子、分子水平的操作起，用原子法制造納米級(jí)超細(xì)微粉成為現(xiàn)實(shí)。

 
　　綜上所述，目前納米材料的物理制備方法中，物理粉碎法及機(jī)械合金化法工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)量高，但制備過(guò)程中易引入雜質(zhì)；蒸發(fā)冷凝法使用范圍十分廣泛,制備裝置容易實(shí)現(xiàn)，但影響粉體粒徑的工藝參數(shù)多、粉體的產(chǎn)率低,這些問(wèn)題一直制約著該方法的發(fā)展；總體而言物理方法制備納米材料技術(shù)無(wú)論是普及程度和實(shí)際應(yīng)用到生產(chǎn)中的效益都不及化學(xué)法，但是物理制備納米粉體的前景是廣闊的，值得持續(xù)的深入研究探索。

（粉體圈  作者：敬之）