一、前言
奈米材料指的是具有奈米量級（1—100 nm）的晶態或非晶態超微粒構成的固體物質。奈米材料真正納入材料科學殿堂應是德國科學家gleiter 等於2023年首用惰性氣體凝聚法成功地製備了鐵奈米微粒，並以它作為結構單元製成奈米塊體材料。由於奈米材料具有顯然不同於體材料和單個分子的獨特效能——表面效應、體積效應、量子尺寸效應和巨集觀隧道效應等及它在電子、光學、化工、陶瓷、生物和醫藥等諸多方面的重要應用而引起人們的高度重視。
然而奈米材料研究和發展的乙個重要環節就是材料的製備。新材料製備工藝和過程的研究與控制對奈米材料的微觀結構和效能具有重要的影響。文章敘述了目前奈米材料的製備與合成方法，包括物理方法和化學方法及其特點和各自的適用範圍。
二、正文
1 物理方法
主要用於金屬、合金等的奈米粒子的製備，具有操作簡單、成本低，但產品純度不高，顆粒分布不均勻，形狀難以控制等特點。
1.1 物理凝聚法
1.1.1 真空蒸發－冷凝法
在超高真空(10-6 pa)或惰性氣氛(ar、he，50~1 kpa)中，利用電阻、等離子體、電子束、雷射束加熱原料，使金屬、合金或化合物氣化、昇華，再冷凝形成奈米微粒。其粒徑可達1~100 nm。此方法的特點是表面清潔、粒度小、裝置要求高、產量低，適用於實驗室製備。
1.1.2 等離子體蒸發凝聚法
把一種或多種固體顆粒注入惰性的等離子體中，使之通過等離子體之間時完全蒸發，通過驟冷裝置使蒸氣凝聚制得奈米微粒。通常用於製備含有高熔點金屬、合金的奈米材料，如fe-al、nb-si 等。此法常以等離子體作為連續反應且製備奈米微粒。
1.2 濺射法
濺射法利用離子、等離子體或雷射濺射固體靶，即用兩塊金屬板分別作為陽極和陰極，陰極為蒸發用的材料，在兩電極間充入ar 氣，兩電極間施加電壓。粒子的大小及尺寸主要取決於兩電極間的電壓、電流和氣體壓力。靶材的表面積愈大，原子的蒸發速度愈高，超微粒的獲得量愈多。
1.3 噴霧熱解法
噴霧熱解法[1]是將含所需正離子的某種鹽類的溶液噴成霧狀，送入加熱至設定溫度的反應器內，通過反應生成微細的粉末顆粒。它綜合了氣相法和液相法的優點，可製備多種組分的複合材料，從溶液到粉末一步完成，且顆粒形狀好。噴霧熱解法可根據霧化和凝聚過程分為噴霧乾燥法、霧化水解法和霧化焙燒法。
1.4 高能球磨法
1988 年，日本京都大學shingu 等人首先報道了高能球磨法製備al-fe 奈米晶體材料，為奈米材料的製備找出一條實用化的途徑。近年來此法已成為製備與合成奈米材料的一種重要方法。高能球磨法是利用球磨機的轉動或振動使硬球對原料進行強烈的撞擊，研磨和攪拌，把金屬或合金粉末粉碎為奈米級微粒的方法。
它是乙個無外部熱能供給的、幹的高能球磨過程，是乙個由大晶粒變為小晶粒的過程。除了合成單質金屬奈米材料外，還可以通過顆粒間的固相反應直接合成化合物。
1.5 壓淬法
金屬或合金在高壓(5~8 gpa)下加熱、保溫，驟冷至液氮溫度，而後卸壓至室溫或稍高些，即可自發地轉變為奈米合金。此方法適用於金屬及合金的奈米材料的製備。此法特點是工藝簡單、效率高、成本低、粒度大而且不均勻、容易混入一些雜質。
1.6 固相法
固相法一般是把金屬氧化物或其鹽按照配方充分混合，研磨後煅燒，最終得到金屬及金屬氧化物的超微粒子。固相法簡便易行，適應面廣。但生成的粒子容易結團，必須經常依賴機械粉碎，而且配料不易準確，難免出現粉碎組成不均勻等現象，且能耗大，效率低、粒度差、雜質易於混入、粒子易於氧化或產生變形，因此一般較少採用。
1.7 超聲膨脹(也稱氣動霧化)法[2]
利用惰性氣體將熔融金屬吹散，在超聲分子束中形成ufp，主要用於製備一些鹼金屬及一些易揮發的體系。同樣適用於金屬及合金奈米微粒的製備。
1.8 液態金屬離子源法
這種方法的原理類似於墨滴印表機。尖端為幾微公尺的細鎢絲浸入在熔點以上的金屬液體，將該尖端加壓數千伏。由於靜電力大於液態金屬的表面張力，液態金屬被拉出形成錐體，在錐體末端產生大場強的電場，使離子通過場蒸發發射出來而形成離子化團簇或離子化液滴。
該方法適合於熔點蒸氣壓較低的金屬，如au、ca、in 等金屬奈米粒子。
2 化學方法
主要用於化合物尤其是多元化合物奈米粒子的製備，具有使用裝置簡易、反應條件比較緩和及使用原料廣等特點。
2.1 沉澱法
包含一種或多種離子的可溶性鹽溶液，當加入沉澱劑(如oh-1，c2o42-，co32-等)後，或於一定溫度下使溶液發生水解，形成不溶性的氫氧化物、水合氧化物或鹽類從溶液中析出，並將溶劑和溶液中原有的陰離子洗去，經熱分解或脫水即得到所需的氧化物粉料。該方法可分為共沉澱法、均勻沉澱法[和多元醇沉澱法。其中共沉澱法又可分為單相共沉澱法和混合物共沉澱法。
2.2 水解法
此法又稱高溫水解法[3]。通過在高溫高壓下的水溶液或水蒸氣等流體中進行有關化學反應，是製備和改善無機材料產物的先進而成熟的技術。自1982 年開始用水熱反應製備超細微粉的水熱法已引起國內外的重視。
目前水熱合成法製備晶體已經實現了工業化生產，並成為單晶生產的主要方法之一。水熱法可分為氧化水熱、沉澱水熱、合成水熱、還原水熱、分解水熱和結晶水熱等方法，適用於奈米金屬氧化物和金屬復合氧化物陶瓷粉末的製備與合成。
2.3 溶膠－凝膠法(膠體化學法)
溶膠－凝膠法是60 年代發展起來的一種製備玻璃、陶瓷等無機材料的新工藝，近年來許多人用此方法來製備奈米微粒。其基本原理是：將金屬醇鹽或無機鹽經水解直接形成溶膠或經解凝形成溶膠，然後使溶質聚合凝膠化，再將凝膠乾燥、焙燒去除有機成分，最後得到無機材料，適用於製備高純氧化物及多組分復合氧化物奈米粒子，特別適合於製備非晶態材料。
這種方法的特點是化學均勻性好，純度高，顆粒細，可容納不溶性組分或不沉澱組分，但體材料燒結性差，乾燥時收縮大。
2.4 熔融法
主要有玻璃化法[4]，直接將cu2o、cds、cd2se、sb2s3 等熔入玻璃，經熱處理形成奈米質點。
2.5 電化學法(電解法)
電化學法包括水溶液和熔鹽的電解[5]。利用電解過程，通過嚴格控制電極電位，去除雜質，可以得到優質高純的粉末。根據效能要求的改變電解引數，可製取不同形狀、不同粒度及分布、不同組分的金屬、合金以及氧化物粉末。
用此法能制得很多通常方法不能或難以製備的金屬粉末，尤其是負電性很大的金屬粉末，主要有：fe、co、ni 等。
三、結論
奈米材料的製備方法很多，其分類也各不相同。按照製備體系和狀態
可分為固相法、液相法和氣相法；按照反應性質、製備原理可分為物理法、化學法和綜合法。但無論採用哪一種方法，奈米材料中最基本的原則有二：一是將大塊固體**成奈米微粒；二是由單個基本微粒聚集形成微粒，並控制微粒的生長，使其維持在奈米尺寸。
4、參考文獻
[1]李敏,李盼,王維剛.氣相法製備奈米材料[d].大慶:大慶石油學院,2007.
[2]李剛，陳瑩.奈米材料製備方法的研究初探[d].松原:吉林省松原市前郭縣蒙古族中學,2011.
[3]蔡元霸,梁玉倉.奈米材料的概述、製備及其結構表徵[d].福州:中國科學院福建物質結構研究所,2001.
[4]程新峰,付雲芝,張小嬌.超聲法製備奈米材料的研究進展[d].海口:海南大學材料與化工學院,2010.
[5]許志雲.奈米材料的製備技術研究[d].金華:金華職業技術學院,2007.
奈米材料的製備方法
就熔點來說，奈米粉末中由於每一粒子組成原子少，表面原子處於不安定狀態，使其表面晶格震動的振幅較大，所以具有較高的表面能量，造成超微粒子特有的熱性質，也就是造成熔點下降，同時奈米粉末將比傳統粉末容易在較低溫度燒結，而成為良好的燒結促進材料。奈米粒子的粒徑 10奈米 100奈米 小於光波的長，因此將與入...
製備奈米材料的物理方法和化學方法
化學氣相沉積 cvd 是迄今為止氣相法製備奈米材料應用最為廣泛的方法，該方法是在乙個加熱的襯底上，通過一種或幾種氣態元素或化合物產生的化學元素反應形成奈米材料的過程，該方法主要可分成熱分解反應沉積和化學反應沉積。該法具有均勻性好，可對整個基體進行沉積等優點。其缺點是襯底溫度高。隨著其它相關技術的發展...
奈米材料製備
1.1 奈米材料的定義 奈米材料是指在三維空間中至少有一維處於奈米尺度範圍 1 100nm 或由它們作為基本單元構成的材料，這大約相當於10 100個原子緊密排列在一起的尺度。1.2 奈米材料的製備 1.2.1 水熱法 此法指在特製密閉的反應容器中，採用水溶液作為反應體系，通過對反應體系加熱產生高壓...