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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划球磨法用于制备纳米功能材料无机功能材料课程论文(工程硕士)纳米陶瓷的研究现状及发展趋势姓名赖福东专业化学工程与技术学号指导教师完成时间XX年1月2日摘要20世纪80年代中期发展起来的纳米陶瓷,对陶瓷材料的性能产生了重要的影响,为陶瓷材料的利用开拓了一个新的领域,已成为材料科学研究的热点之一。综述了纳米陶瓷材料近年来的发展与应用,重点论述了纳米陶瓷的制备、性能及应用现状,并对纳米陶瓷的未来发展进行了展望。关键词纳米陶瓷性能表征制备技术AbstractNanometerceramicsw
2、hicharedevelopedinthemid-eightiesofthetwentiethcenturyhaveanimportantaffectonthepropertiesofceramicmaterials.Theyhaveformedpromisingfieldsfortheutilizationofmaterialswhichhasbeenoneofthemostpopularfieldsofmaterialresearch.Thepreparationandcharacterizationofnanometerceramicpowdersandthepropertiesanda
3、pplicationofnanometerceramicsarefuturedevelopmentofnanometerceramicswerediscussed.Keywordsnanometerceramics，property，characterization，manufacturingtechnology1前言.12纳米陶瓷的概念及其发展.23纳米陶瓷的制备.3纳米陶瓷粉体的物理法制备.3惰性气体冷凝法.3高能机械球磨法.4纳米陶瓷粉体的化学法制备.4湿化学方法.4化学气相法.64纳米陶瓷粉体的表征.9化学成分表征.9晶态表征.9颗粒度表征.10团聚体表征.105纳米陶瓷的性能.10纳
4、米陶瓷的致密化.10纳米陶瓷的力学性能.116纳米陶瓷的应用及其展望.127纳米陶瓷生产、使用中存在的问题.13参考文献：.141前言纳米陶瓷是纳米科学技术的重要分支,是纳米材料科学的一个重要领域。纳米陶瓷的研究是当前陶瓷材料发展的重大课题之一。陶瓷是一种多晶体材料,是由晶粒和晶界所组成的烧结体,由于工艺上的原因,很难避免材料中存在气孔和微小裂纹。决定陶瓷材料性能的主要因素有:组成和显微结构,即晶粒、晶界、气孔或裂纹的组合性状,其中最主要的是晶粒尺寸问题,晶粒尺寸的减小将对陶瓷材料的力学性能产生重大影响。图1是陶瓷晶粒尺寸与强度的关系图1。图1中的实线部分是现在已经达到的,而延伸的虚线部分是希
5、望达到的。从图1中可见,晶粒尺寸的减小将使材料的力学性能有数量级的提高,同时由于晶界数量的大大增加,使可能分布于晶界处的第二相物质的数量减小,晶界变薄使晶界物质对材料性能的负影响减少到最低程度;其次晶粒的细化使材料不易造成穿晶断裂,有利于提高材料的断裂韧性;再次,晶粒的细化将有助于晶粒间的滑移,使材料具有塑性行为。纳米材料的问世将使材料的强度、韧性和超塑性大大提高。纳米陶瓷由于是介于宏观和微观原子、分子的中间研究领域,它的出现开拓了人们认识物质世界的新层次,将给传统陶瓷工艺、性能及陶瓷学的研究带来更多更新的科学内涵。2纳米陶瓷的概念及其发展所谓纳米陶瓷,是指显微结构中的物相具有纳米级尺度的陶瓷
6、材料,也就是说晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、缺陷尺寸等都是在纳米量级的水平上。陶瓷材料的脆性大、不耐热冲击、不均匀、强度差、可靠性低、加工困难等缺点大大地限制了陶瓷的应用。随着纳米技术的广泛应用,希望以纳米技术来克服陶瓷材料的这些缺点,如降低陶瓷材料的脆性,使陶瓷具有像金属一样的柔韧性和可加工性。因此纳米陶瓷被认为是解决陶瓷脆性的战略途径2。同时,纳米陶瓷也为改善陶瓷材料的烧结性和可加工性提供了一条崭新的途径。正是由于纳米科学和陶瓷工艺学的发展与完善,使纳米陶瓷概念的提出有了理论基础。再加之研究手段和设备的进步,比如电子显微镜,透射电子显微镜以及高分辨电镜和分析电镜等现代表征技术的发展,使纳
7、米陶瓷的研究、分析成为可能。另外由于纳米材料的特殊性能,其与陶瓷材料磁性纳米功能材料研究进展摘要:磁性纳米材料是纳米科技的重要研究领域之一。本文综述了磁性纳米材料的分类、特性及若干磁性功能材料在研究和应用方面的新进展。主要内容包括:永磁纳米材料、软磁纳米材料、磁性液体、磁性生物高分子微球、纳米磁波材料等。关键词:磁性;纳米;功能材料纳米材料的颗粒尺度大致处在1100nm之间,处在原子簇和宏观物体交界过渡区域。由于其极细的晶粒,大量处于晶界和晶粒内缺陷的中心原子以及晶粒本身具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等,使纳米材料与相同组成的体相材料相比具有一系列新异的物理、化学特性
8、,在宇航、电子、冶金、化学、生物和医学等领域展示了广泛的应用前景。人类很早就认识到物质的磁性,并利用物质的磁性为人类造福。现代文明更是离不开磁性材料,从发电站、粒子加速器、火箭卫星,到大大小小的家用电器,磁性无不在起重要作用。近年来,纳米材料的磁性研究也得到了国内外研究者的关注。本文着重评述磁性纳米材料的最新研究成果及进展。1磁性纳米材料的分类物质的磁性来源于物质内部电子和核的磁性质。任何带电体的运动都必然在它周围产生磁场,磁性是所有物质的最普遍的属性之一,即自然界任何宏观物体都具有某种程度的磁性。根据物质的磁性,磁性纳米材料大致可分为:永磁(硬磁)纳米材料、软磁纳米材料、半硬磁纳米材料、旋磁
9、纳米材料、矩磁纳米材料和压磁纳米材料等1。根据其结构大小分为:纳米颗粒型,如一些磁记录介质、磁性液体、磁性药物及吸波材料等;纳米微晶型,如纳米微晶永磁材料、纳米微晶软磁材料等;纳米结构型,有人工纳米结构材料(薄膜、颗粒膜、多层膜、隧道膜)和天然纳米结构材料(钙钛矿型化合物)等。根据磁性材料的物相可分:固相磁性纳米材料和液相磁性纳米材料等。根据应用的角度,磁性纳米材料可分为:纳米微晶软磁材料、纳米微晶永磁材料、纳米磁记录材料、磁性液体、颗粒膜磁性材料、巨磁电阻材料等。2磁性纳米材料的磁性质及应用磁性纳米材料的特性不同于常规的磁性材料,其原因是关联于磁相关的特征物理长度恰好处于纳米数量级。例如,磁
10、单畴尺寸、超顺磁临界尺寸、交换作用长度以及电子平均自由路程等大致处于1100nm数量级,当磁性体的尺寸与这些特征物理长度相当时,就会呈现出反常的磁性质。永磁纳米材料对于永磁材料,要求磁性强,保持磁性的能力也强,而且磁性要稳定,不受或不易受外界环境条件的影响。即要求永磁材料具有高的最大磁能积(BH)max、高的剩余磁通密度(简称剩磁Br)、和高的矫顽力(Hc),当然也同时要求这三个磁学量具有较高的对温度等环境条件的稳定性。在实际情况中,要求(BH)max、Br和Hc三者都较高是困难的,特别是大颗粒材料更是如此,所以只能根据不同的需要来选择适当的永磁材料。目前永磁材料研究较多的是稀土永磁材料,一些
11、稀土元素具有高的原子磁矩、高的磁晶各向异性、高的磁致伸缩系数、高的磁光效应及低的磁转变点(居里点)。由高的原子磁矩可以得到高的剩磁,由高的磁晶各向异性可以得高的矫顽力。钴和铁的居里点很高,分别为1131和770。选取适当的稀土元素和Co或Fe的金属间化合物,可制得永磁性能良好的永磁材料2。例如在间隙C原子加入112型的NdFe10.5Mo1.5Cx化合物可导致单胞体积膨胀,磁体积效应和化学键效应的共同结果会使其超精细场增加,可作为高磁能积的新型永磁材料3,可以吸起比自身重几十倍的钢铁材料。纳米级的永磁材料其磁性能更优越,其永磁性能可以随合金的组元、含量和制造工艺等不同而有显著的变化。目前研究较多的主要是Nd2Fe2B系、Fe2Cr2Co系和Fe2Co2V系。这些合金加少量其他元素如Ti、Cu、Co、W等还可进一步改善其永
