梁春生-纳米材料的物理性质.ppt

第三章纳米微粒的结构与物理特性
2021/3/10
1
讲解：XX
第一节
纳米微粒的结构与形貌
2021/3/10
2
讲解：XX
纳米微粒一般为球形或类球形，也有其他各种形状。纳米微粒的形状与所用的物质成分和制备方法有关。
由气相蒸发法合成的纳米铬微粒，当铬粒子尺寸小于20nm时，为球形并链条状结合在一起。当铬粒子（α—Cr）尺寸较大时，其二维形态为正方形或矩形。实际粒子的形态是由6个{100}晶面围成的立方体或正方体。
镁的纳米微粒成六角条状或六角等轴形。
2021/3/10
3
讲解：XX
第二节
纳米微粒的物理特性
2021/3/10
4
讲解：XX
一 热学性质
纳米微粒的熔点、开始烧结的温度和晶化温度均比常规粉体低得多。
2021/3/10
5
讲解：XX
1 纳米微粒熔点比常规粉体低得多
由于纳米微粒颗粒小，表面能高、表面原子数多，这些表面原子近邻配位不全，活性大以及体积远小于大块材料，因此纳米粒子融化时所需增加的内能小得多，这就使得纳米微粒熔点急剧下降。
例如：
（1）大块Pb的熔点为600K，而直径为20nm的球状Pb的熔点为288K。
（2）常规Ag的熔点为1173K，而纳米Ag的初始熔点不高于373K。
2021/3/10
6
讲解：XX
2 纳米微粒的开始烧结温度也比常规粉体低得多，同时烧结后可获得更高的致密度。
例如：常规Al2O3的烧结温度为2073-2173K，而纳米Al2O3的烧结温度为1423-1673K，%以上。
2021/3/10
7
讲解：XX
3 非晶纳米微粒的晶化温度低于常规粉体。
如传统非晶氮化硅在1793K加热晶化为α—相，纳米非晶氮化硅在1673K加热4小时全部转变为α—相，比常规情况下降超过100K。
纳米微粒的上述性质主要来自于纳米微粒的巨大界面，这些界面为原子提供了短程扩散途径和较高的扩散率。通过对Cu纳米晶扩散率的测定发现，其数值是普通晶格的1014~1020倍。利用这一性质可以在较低温度下使不混溶金属形成新的合金相。
2021/3/10
8
讲解：XX
二 磁学性能
纳米微粒的主要磁特性可归纳为以下几方面：
1 磁性和超顺磁性
(1) 纳米磁性金属的磁化率比常规金属高出数十倍。
(2) 纳米微粒的尺寸小到一定临界值时进入超顺磁状态。
2021/3/10
9
讲解：XX
如：α-Fe、Fe3O4、α-Fe2O3粒径分别为5、16、20nm时成为顺磁体。
又如纳米Ni微粒，当粒径为85nm时，矫顽力很高，磁化率服从居里-外斯定律，而当粒径小于15nm时，矫顽力趋于0，进入超顺磁状态。
2021/3/10
10
讲解：XX