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（完稿）电弧法制备金属纳米粉研究设计（CAD全套）

茂源化工有限公司上东正元纳米材料工程有限公司石家庄华泰纳米材料公司江苏五菱常泰纳米材料有限公司浙江省上虞市正奇化工有限公司尊业纳米材料科技有限公等很多的厂家。而纯金属纳米粉体国内的生长厂家就有尊业纳米材料有限公司长春铁鑫金属材料有限责任公司四平市高斯达纳米材料设备有限公司。而长春铁鑫金属材料有限公司的设备是从高斯达纳米材料设备有限公司购进。纳米粉体制备及应用的国外现状当今世界纳米技术研发最强劲的国家分别为美国日本和德国。年美国国防部把纳米技术提高到战略研究高度,年推出国家纳米技术主导权计划,并成立全国领导机构。年美国政府发表关于纳米技术报告,标题为“面对第二次产业革命”，将纳米科技提高到二次产业革命的高度,使世界震惊。日本接受了信息时代落后于美国的教训,早在上世纪年代就投资纳米技术,其投入不低于美国,并于年以后分别成立了全国研究机构,将纳米技术列为重点研究项目,以望重整昔日辉煌。德国把纳米技术作为世纪科研创新的领域争取世界领先地位。法国投资亿法郎建立微纳米发展中心。英国在机械光学电子学等领域选取了个纳米技术项目进行研发。纳米科技已经成为世界科技的潮流与新经济的希望，身为世界科技龙头的美国于年制定了“国家纳米技术创新计划”，并投资.亿美元，年美国政府将“国家纳米技术创新计划”实施机构改为政府的个部门，且继续投资.亿美元用于纳米科技的发展。美国总统布什提出年“国家纳米技术创新计划”预算书，投资金额再创新高，达到.亿美元，投资分布于各部门的情况，如表.所示。从预算书来看，美国的纳米科技的投资主要还是在基础科研部分，国家科学基金会就占了.亿美元。优先发展的课题有发展有效的纳米产业生化放射易爆物质的侦测与防护新代工业劳工的教育与训练纳米科技产业革命的劳资关系与政策。美国纳米科技的投入不断加大，是对纳米技术未来发展的潜力和影响力的高度认识正确判断与选择，为美国在本世纪前几十年社会经济的快速发展奠定了基础。由于美国积极发展纳米科技，让欧洲各国深感压力，年月日欧美高峰会谈，加强欧美科技合作是其议题，而纳米科技为双方共同认定的重点发展科技。欧盟发展纳米科技主要是通过“欧盟研发基金会”的第五第六框架来加快发展的。“第五框架专案”计划从年至年，投资金额高达.亿欧元约亿美金。第五框架专案的目的是发展自己的纳米科技，并且重点是发展纳米生物科技纳米电子元件等项目。欧盟为了加强与美国的竞争，成立“国际协会”并结合独联体的科技力量，重点发展纳米科技。年月日“欧盟研发基金会”于“第六框架”计划中，决定年至年投资纳米科技的经费为亿欧元。欧盟通过第五第六框架确定了纳米科技发展目标。资金上加大投入，技术上联合俄罗斯逐步地壮大自己的纳米科技研发力量，以达到和美国抗衡的地步。日本发展纳米科技的时间，几乎与纳米发展史同步，并已经取得了良好的成绩。日本第个超微细粒子的五年研究计划是在年由尖端技术探索研究计划启动的，年日本又启动了与纳米技术相关的“原子与分子终极利用技术计划”，从年起实施了为期年的“纳米材料工程”计划，预计每年的计划投资额为亿日元。日本政府资助纳米科技主要通过“通产省”“科技厅”“文部省”个机构。其中“科技厅”和“文部省”主要资助各大学与国立研究所的纳米科技发展计划。日本政府很早成立“科学促进会”，年预算中就有.亿美元用于纳米科技研究。最近日本又加快了发展纳米科技的步伐，年日本政府用于纳米科技的研究经费达到了.亿美元，建立了“纳米材料中心”，该中心集中了数百位专家进行纳米材料的开发应用研究，并与企业和大学合作推广应用。美国科学技术委员会曾对美日欧三方的纳米技术进行比较,得出美国在合成技术化学技术生物技术和信息技术等方面有优势日本在电子元器件设备装置开发微纳米复合材料及其强化材料的制备及微加工技术等方面有优势欧洲在纳米材料弥散材料设计与生物工程结合的程序编制及尖端设备的制造等方面有优势。对日本美国欧洲在金银青铜三种纳米材料上比较也得出相似结论。环境先进制造技术和国防的高速发展必然对材料提出新的需求，元件的小型化智能化高集成高密度存储和超快传输等对材料的尺寸要求越来越小航空航天新型军事装备及先进制造技术等对材料性能要求越来越高。新材料的创新，以及在此基础上诱发的新技术新产品的创新是未来年对社会发展经济振兴国力增强最有影响力的战略研究领域，纳米材料将是起重要作用的关键材料之。纳米材料和纳米结构是当今新材料研究领域中最富有活力对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象，也是纳米科技中最为活跃最接近应用的重要组成部分。近年来，纳米材料和纳米结构取得了引人注目的成就。例如，存储密度达到每平方厘米的磁性纳米棒阵列的量子磁盘成本低廉发光频段可调的高效纳米阵列激光器价格低廉高能量转化的纳米结构太阳能电池和热电转化元件用作轨道炮道轨的耐烧蚀高强高韧纳米复合材料等的问世，充分显示了它在国民经济新型支柱产业和高技术领域应用的巨大潜力。正像美国科学家估计的“这种人们肉眼看不见的极微小的物质很可能给予各个领域带来场革命”。纳米材料和纳米结构的应用将对如何调整国民经济支柱产业的布局设计新产品形成新的产业及改造传统产业注入高科技含量提供新的机遇。研究纳米材料和纳米结构的重要科学意义在于它开辟了人们认识自然的新层次，是知识创新的源泉。由于纳米结构单元的尺度与物质中的许多特征长度，如电子的德布洛意波长超导相干长度隧穿势垒厚度铁磁性临界尺寸相当，从而导致纳米材料和纳米结构的物理化学特性既不同于微观的原子分子，也不同于宏观物体，从而把人们探索自然创造知识的能力延伸到介于宏观和微观物体之间的中间领域。在纳米领域发现新现象，认识新规律，提出新概念，建立新理论，为构筑纳米材料科学体系新框架奠定基础，也将极大丰富纳米物理和纳米化学等新领域的研究内涵。世纪之交高韧性纳米陶瓷超强纳米金属等仍然是纳米材料领域重要的研究课题。纳米结构设计，异质异相和不同性质的纳米基元零维纳米微粒维纳米管纳米棒和纳米丝的组合，纳米尺度基元的表面修饰改性等形成了当今纳米材料研究新热点，人们可以有更多的自由度按自己的意愿合成具有特殊性能的新材料。利用新物理特性新原理新方法设计纳米结构器件以及纳米复合传统材料改性正孕育着新的突破。金属纳米粉作为纳米材料中的员，有着其独特的材料特性，常用来制备金属纳米粉的材料有钴铜铁镍锌，另外还有它们的合金以及氧化物等等。钴粉具有记录密度高矫顽力高可达.信噪比高和抗氧化性好等优点，可大幅度改善磁带和大容量软硬磁盘的性能。用铁钴镍及其合金粉末生产的磁流体性能优异，可广泛应用于密封减震医疗器械声音调节光显示等。金属纳米粉体对电磁波有特殊的吸收作用，铁钴氧化锌粉末及碳包金属粉末可作为军事用高性能毫米波隐形材料可见光红外线隐形材料和结构式隐形材料，以及手机辐射屏蔽材料。纳米铝铜镍粉体有高活化表面，在无氧条件下可以在低于粉体熔点的温度实施涂层，铜及其合金纳米粉体用作催化剂，效率高选择性强，可用于二氧化碳和氢合成甲醇等反应过程中的催化剂，同样的铁，锌等金属有着自己的特性，这些特性为材料科学的发展打开了另外扇窗。第.节金属纳米粉的制备方法概述金属纳米粉末的制备涉及到物理化学材料等学科的交叉，所以制备方法的分类目前有不同的观点。般分为机械法物理法和化学法等。机械法机械法就是指用机械力将大块固体破碎成所需粒径的加工方法。机械法制备纳米粉通常用研磨冲击气流液流超声作为加工手段。按机械力的不同可分为机械冲击式粉碎法气流粉碎法球磨法和超声波粉碎法等。但目前用于制备金属纳米粉末的主要采用球磨法和超声波粉碎法。球磨法是制备金属纳米粉末最常用的方法，其制备机理是在中低应变速率下，塑性变形由滑移及孪生产生。而在高应变速率下，产生剪切带，由高密度错网构成。超声波粉碎法用于制备脆性金属材料比较有效，它是将几十微米的细粉装入盛有有机溶液的不锈钢容器里，通入几十个大气压的惰性气体，以定功率和频率的超声波进行粉碎得到。物理法物理法是指在粉末的制备过程中不发生化学变化,通过高压高热的方式使块状材料蒸发形成细微颗粒的气态粒子，冷凝在收集器上而得到纳米粉末。使用该法可以制备高纯纳米金属粉末。低压气体中蒸发法低压气体中蒸发法是在低压的惰性气体如氩气氮气中加热金属，使其蒸发后形成纳米粉末，加热源般有以下几种，电阻加热等离子喷射加热高频感应加热电子束加热激光和辉光等。电阻加热蒸发法是比较传统的方法，适用于熔点不太高的金属，目前有人采用石墨电阻加热器，在的氩气中蒸发了等金属，可以得到左右的金属粉末。等离子喷射加热法根据不同工艺方法可以又分为熔融蒸发法粉末蒸发法和活性等离子弧蒸发法。运用粉末蒸发法可以制备几乎所有的金属纳米粉末。现在有人用活性等离子弧蒸发法制备了粒径在范围内变化的高纯纳米粉末。清华大学的王加龙等人用直流等离子法，采用的粉作为原料制备了粒径小于的粉末。激光加热法是由日本人提出的，该法是将连续的高能量密度激光通过窗户照射到金属样品上使其蒸发来制备纳米粉末，在.的气氛中，用的激光束，就可以制得金属氧化物的纳米粉末。溅射法溅射法是用两块金属板分别作为阳极和阴极，阴极为蒸发用的材料，在两极间充入氩气，在定的电压下，两极间的辉光放电形成氩离子，在电场作用下氩离子冲击阴极靶材表面，使靶材原子从其表面蒸发出来形成纳米粒子。用这种方法可以制备多种纳米金属，而且可以通过加大被溅射的阴极表面来提高纳米微粒的获得量，缺点就是投资比较大。雾化法雾化法分为普通雾化法和快速凝固雾化法，前者主要用于传统工业中生产些普通铁钢粉，而采用快速凝固工艺是由金属熔体直接雾化获得金属粉末来制备金属纳米粉末，尤其适用于不锈钢纳米粉末的制备。该制备方法分为三个阶段首先将金属熔融成为液态，然后使液态金属在雾化室里雾化分散为微小的液滴，再将液滴迅速冷凝形成固体粉末。化学法化学法是指在粉末的制备过程中要发生化学变化，般是通过氧化还原水解等方式获得纳米粉末。使用该方法可制备出高纯纳米金属粉末，但粉末收集难度较大。应用于制备纳米金属粉末的化学法很多，对常用的作简单的介绍。溶胶凝胶法溶胶凝胶法是世纪年代发展起来的种制备玻璃陶瓷等无机材料的新工艺，近年来许多人用来制备纳米粉末。其基本原理是将金属醇盐或无机盐在定条件下控制水解，不产生沉淀而形成溶胶，然后使溶质聚合凝胶化，再将凝胶干燥焙烧去除有机成分，最后得到金属纳米粉末。该法的优点是化学均匀性好纯度高粉末细可容纳不溶性组分或不沉淀组分。缺点是粉末之间的烧结性差干燥时收缩大。激光诱导化学气相沉积制备金属纳米粉末是近几年来兴起来的种制备金属纳米粉方法。以激光为加热热源，诱发气相反应来合成纳米粉末，主要用于合成些用常规办法难以获得的化合物纳米粉末,如,等，但也可以用来制备单质金属粉末，如银粉和铜粉等。激光制备纳米粉的基本原理是利用反应气体分子或光敏剂分子对特定波长激光束的吸收，引起反应气体分子激光光解紫外光解或红外光子光解激光热解激光光敏化和激光诱导化学合成反应，在定工艺条件下激光功率密度反应池压力反应气体配比和流速反应温度等，获得纳米粉末，该制备方法具有清洁表面粒子大小可精确控制无粘结，粒度分布均匀等优点，并容易制备出粒径几纳米至几十微米的非晶态或晶态粉末，缺点是制备成本高，产率低。水热法高温水解法水热法是指在高温高压下，在水水溶液或水蒸汽等流体中进行有关化学反应来达到制备纳米粉末的方法。用该方法制备的超细粉末已经达到几个纳米的水平。根据反应类型的不同可以分为水解氧化水热沉淀水热合成水热还原水热分解水热结晶。该法工艺简单，易于控制且纯度高粒度细，近年来备受关注。目前用此法制备纳米粉末的实际例子很多，有报道说,用碱式碳酸镍及氢氧化镍水热还原工艺，可以成功的制备出最小粒径的镍粉。液相化学还原法液相化学还原法是制备金属纳米粉的常用方法，它主要通过液相氧化还原反应来制备金属纳米材料。该法具有制粉成本低设备要求不高工艺参数容易控制等优点，易于