淺析納米材料制備方法的研究現狀

劉倩

[摘要]納米技術水平的高低直接影響著世界發展的進程，是現階段最有前途的決定性技術。因此，必須對其予以高度的重視，加大納米材料制備方法的研究力度，從而滿足各行業的多樣化需求。文章以納米材料的特性為切入點，系統闡述了納米材料制備的方法以及未來的發展趨勢，旨在為納米材料制備的進步奠定相應的理論基礎。

[關鍵詞]納米材料；制備方法；液相法；氣相法

[DOI]1013939/jcnkizgsc201615049

很多人都曾預言在21世紀納米技術將成為一項最有前途的技術，主要原因在于它具有網絡技術和基因技術所不可比擬的優勢。正因如此，世界各個國家加大了對納米技術的研究，投入了大量的人力物力，并相繼啟動了納米計劃，進一步推動了納米制備方法的創新。在這種大環境下，我國相關研究者也應當順時而變，不斷提高納米材料制備水平，創造出多種多樣的制備方法。

1納米材料的性質

納米材料具有大量界面以及高度的彌散性，它能夠為原子提供轉成擴散途徑。除此之外，納米材料所表現的力、熱等性質，與傳統經濟材料相比，還具有其自身獨特的特性，因此被應用到各個領域。

11力學性質

結構材料開發一直以來都以高韌、高硬、高強為主題。材料制作如果融進了納米材料的話，其強度就會與粒徑成反比。納米材料的位錯密度相對較低，不僅如此，其臨界位錯圈的直徑要遠遠高于納米晶粒粒徑，通常情況下，增值后位錯塞積的平均間距與晶粒相比，略微大一些，這種現象使得納米材料不會發生位錯滑移和增值等相關現象，這就是我們眾所周知的納米晶強化效應。[1]作為一種刀具，金屬陶瓷已經有很多年的歷史了，然而，其力學強度卻一直沒有突破，主要原因在于一是金屬陶瓷的混合燒結，二是晶粒粗大。如果將納米技術制成超細或納米晶粒材料的時候，金屬陶瓷的硬度等基本性質就有了大幅度提高，從而在加工材料刀具領域占據了非常重要的位置。現階段，使用納米技術制作纖維和陶瓷等產品已經應用到各行各業的領域當中。

12磁學性質

近些年來，計算機硬盤系統的磁記錄密度得到了極大地提高，現階段已經超過了155Gb/cm2，也就是說，感應法讀出磁頭等已經難以滿足社會的需求，然而，如果我們將納米多層膜系統應用到計算機硬盤系統中，則可以有效提高巨磁電阻效應，其低噪聲和靈敏度都能夠滿足需求。與此同時，我們還可以將其應用在新型的磁傳感材料當中。高分子復合納米材料能夠很好地投射可見光，與傳統的粗晶材料相比，對可見光的吸收系數要高出很多，然而，該種材料對紅外波段的吸收系數則相對較少，正是這個原因，使其能夠在光磁系統、光磁材料中被廣泛應用。

13電學性質

眾所周知，納米材料的電阻在晶界面上原子體積分數增大情況下要遠遠高于同類粗晶材料，甚至還會產生絕緣體轉變。通過充分利用納米粒子效應我們可以制作成超高速、超容量、超微型低能耗的納米電子器具，從長遠角度來看，這種做法在不久的將來會有很大的成就，甚至還有可能超過現階段半導體器件。[2]2001年，相關研究者用碳納米管制成了納米晶體管，這種納米晶體管將晶體三極管的放大屬性充分地體現出來。不僅如此，根據碳納米管在低溫下的三極管放大特性，研究者還將室溫下的單電子晶體管研制出來。筆者相信，隨著研究的不斷深入，我們還能夠研制出更多的符合社會需求的物品。

14熱學性質

與一般非晶體和粗晶材料相比，納米材料的比熱和熱膨脹系數值都非常高，界面原子排列相對比較混亂、原子的密度較低等綜合作用變弱是導致這種現象的主要原因。正因如此，我們可以將其廣泛應用在儲熱材料等領域，相信會有一個更為廣闊的市場。

15光學性質

納米粒子的粒徑要遠遠低于光波波長。其與入射光之間的作用為交互作用，通過控制粒徑和氣孔率等途徑，光透性可以得到更為精準的控制，這也是其為什么能夠在光感應和光過濾中得到大范圍應用的主要原因。[3]納米半導體微粒的吸收光譜由于受量子尺寸效應的影響，通常都會存在一種藍移現象，它的光吸收率非常大，因此，我們可以將其廣泛應用在紅外線感測器材料。

16生物醫藥材料應用

與紅血細胞相比，納米粒子相對較小，它能夠在血液中運動自如，那么，如果我們將納米粒子應用到機器人制作當中，并將其注入人體血管內，就可以實現全方位的檢查人體，將人體腦血管中的血栓清除干凈，甚至還可以將心臟動脈脂肪沉積物等消除，除此之外，還可以將這種機器人應用到吞噬病毒，殺死癌細胞。納米材料也可以應用到醫藥領域，能夠極大地促進藥物運輸。

2納米材料的制備方法

21液相法

液相法其實就是指在一定的方法下將潛在溶液中的溶劑和溶質通過一定的方法進行分離，在這種情況下，溶劑中的溶質就能夠逐步形成一種顆粒，不僅如此，這些顆粒的大小甚至這些顆粒的形狀都是一定的，在此基礎上，我們可以熱解處理這些前軀體，經過上述步驟，就可以制備一定的納米微粒。液相法的有點數不勝數，包括制備的設備相對簡單，制備材料容易獲得等。現階段，液相法的發展情況相對較為廣泛，得到了大家的普遍關注。具體來說，可以包括沉淀法和溶膠—凝膠法。這兩種方法是液相法中比較常用的方法，方便、簡單，是很多研究者進行納米材料制備時候的首選方法。

22氣相法

所謂氣相法主要是與液相法相對來說的一種納米制備方法，其應用范圍要略微低于液相法。該種方法是指通過一定的手段，在一定條件下直接將物質轉變為氣體，然后再使氣態物質在氣體的條件下逐步發生物化反應，最后，我們就可以通過凝聚處理等方式，形成一定量的納米微粒。[4]從該種納米材料制備方法的制備過程和制備的條件來看，其具有其他制備方法無法比擬的優勢，具體來說，主要包括以下幾個方面：

一是制備的納米微粒粒徑存在較小的差異，且能夠實現均勻分布；二是我們能夠輕易地控制納米微粒的力度；三是微粒的分散性要遠遠高于其他同類制備方法。如果將氣相法和液相法放在一起進行比較，我們不難發現，氣相法能夠以自身獨有的優勢將那些液相法所不能夠生產出來的納米微粒生產出來，由此可見，該種制備方法的優勢非常明顯。[5]

化學氣相法的應用范圍非常廣泛，其又被相關研究者稱之為氣相沉淀法，英文名稱簡稱為CVD，它能夠充分利用金屬化合物的揮發屬性，并通過化學反應等途徑，使所需要的化合物在保護氣體環境下迅速冷凝，這樣才能夠制作出各類物質的納米微粒，在氣相法中，該種方法是一種比較典型的應用，當然，其也是一種運用比較廣泛的制備方法。[6]運用該種方法所制備的納米微粒顆粒比較均勻，且具有較高的純度，分散性也相對較強。根據加熱的方式方法不同，我們可以將該種方法進行分類，例如可以將其分為熱化學氣相沉積法、激光誘導沉積法等。

3結論

深入分析現階段納米材料的應用現狀，我們可以發現其應用范圍已經得到了較大幅度的擴展，其在各行各業中的作用得到了一定的發揮。在這種形勢下，我們必須加大研究力度，制作出更多更好的制備方法，筆者通過長期的研究與實踐認為，未來的制備方法的發展也將逐步趨向于在納米微粒的結構、尺寸等方面上，可以說，將納米材料不斷應用到各行各業，能夠滿足各行業的多樣化需求，從而將納米材料的優勢充分體現出來。當然，研制工作并不是一蹴而就的，它需要廣大科研工作者齊心協力，眾志成城才能夠實現。

參考文獻：

[1]吳子健，張虎寅，呂艷紅熱噴涂納米涂層制備方法及材料的研究現狀和展望[J].材料保護，2005（10）：44-47，76

[2]唐一科，許靜，韋立凡納米材料制備方法的研究現狀與發展趨勢[J].重慶大學學報：自然科學版，2005（1）：5-10

[3]黃燁，張玲榕納米材料制備方法的研究現狀及其發展趨勢[J].科技創新導報，2015（10）：248

[4]葉永慶淺談納米材料應用前景及制備方法[J].建材世界，2009（3）：62-64

[5]馮曉苗，侯文華，朱俊杰導電高分子納米材料的制備方法研究現狀[J].化工進展，2009（12）：2173-2179

[6]周冰淺談納米材料的化學制備方法[J].黑龍江科技信息，2008（7）：14，88