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现代纳米材料定义及比表面积测定方法

上一篇 / 下一篇  2010-07-12 20:29:19 / 个人分类:BET比表面积测试

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现 代 纳 米 材 料

  名称:超细粉末有奇能:现代纳米材料

  主题词或关键词:材料科学 纳米材料

  内容

  中国墨是由烟炱这种超细微粒作为重要原料,再加上黏结剂和添加剂按适当比例制成的。虽然还算不上现代所说的纯纳米材料,但的确开创了纳米材料的先河。现代的纳米材料是近一二十年才发展起来的。它的起源来自一个科学家在国外旅游中产生的联想。

  那是1980年的一天,一位叫格莱特的德国物理学家到澳大利亚旅游,当他独自驾车横穿澳大利亚的大沙漠时,空旷、寂寞和孤独的环境反而使他的思维特别活跃和敏锐。他长期从事晶体材料的研究,知道晶体中的晶粒大小对材料性能有极大影响,晶粒越小材料的强度就越高。这个道理其实不难理解,就说面粉吧,富强粉因比普通面粉细,和出的面就特别筋斗,能拉出细如丝的龙须面,用普通面粉就不成。

  格莱特一面在空旷的沙漠中开车,一面展开了无边无际的遐想。他想,如果组成材料的晶粒细到只有几个纳米那么大,材料会是什么样子呢?或许会发生天翻地覆的变化吧?在异国他乡旅行中冒出来的这个新想法使他兴奋不已。回国后他立即开始试验,经过近4年的努力,他终于在1984年得到了只有几个纳米大的超细粉末,而且他发现任何金属和无机或有机材料都可以制成纳米大小的超细粉末。更有趣的是,一旦变成纳米大小的粉末,无论是金属还是陶瓷,从颜色上看都是黑的,但其性能还真的发生了天翻地覆的变化。

  从此,由德国到美国,一大批科学家都着了迷似地研究起纳米材料来。比如,美国著名的阿贡国家实验室用纳米大小的超细粉末制成的金属材料,其硬度要比普通粗晶粒金属的硬度高24倍。在低温下,纳米金属竟然由导电体变成了绝缘体。一般的陶瓷很脆,但如果用只有纳米大小的陶土粉末烧结成陶瓷制品,却有良好的韧性。更有趣的是,纳米材料的熔点会随超细粉末的直径的减小而大大降低。例如,金的熔点本是1064,但制成10纳米左右的金粉末后,熔点降到940;而5纳米的金粉末熔点降至8302纳米的金粉末熔点只有33,你说神不神?这一特点对人们大有用处。例如,许多高熔点陶瓷材料很难用一般的方法生产出用于发动机的零件,但只要事先制成纳米大小的陶土粉末,就可以在较低的温度下烧结成高温发动机的耐热零件。

  1纳米只有11/109,人们要问,像纳米那么微小的粉末是怎样制造出来的呢?德国的材料科学家在90年代初发明了一种生产金属超细粉末的方法。即在一个封闭室内放进金属,然后充满惰性气体氦,再将金属加热变成蒸气,于是金属原子在氦气中冷却成金属烟雾,并使金属烟雾粘附在一个冷却棒上,再把棒上像碳黑一样的纳米大小的粉末刮到一个容器内。如果要用这些粉末做成零件,就可以将它们模压成零件形状,通过一道烧结工序,即可制成纳米材料零件。

  纳米材料的用处多得很。如高密度磁性记录带就是用纳米大的粉末制成的;有些新药物制成纳米颗粒,可以注射到血管内顺利进入微血管;纳米大的催化剂分散在汽油中可提高内燃机的效率,把纳米大的粉末加入到固体燃料中,可使固体火箭的速度增加,这是因为越细的粉末,表面积越大,能使表面活性增强,加大了燃烧的力度。总之,纳米材料前途无量,用途会越来越广。纳米材料表面积研究是非常重要的,纳米材料表面积检测数据只有采用BET方法检测出来的结果才是真实可靠的,国内有很多仪器只能做直接对比法的检测,现在国内也被淘汰了目前国内外比表面积测试统一采用多点BET法,国内外制定出来的比表面积测定标准都是以BET测试方法为基础的,请参看我国国家标准(GB/T 19587-2004)-气体吸附BET原理测定固态物质比表面积的方法比表面积检测其实是比较耗费时间的工作,由于样品吸附能力的不同,有些样品的测试可能需要耗费一整天的时间,如果测试过程没有实现完全自动化,那测试人员就时刻都不能离开,并且要高度集中,观察仪表盘,操控旋钮,稍不留神就会导致测试过程的失败,这会浪费测试人员很多的宝贵时间。国内几家生产比表面积测试仪厂商中,只有北京金埃谱科技有限公司F-Sorb 2400比表面积测试仪是真正能够实现BET法检测功能的仪器(兼备直接对比法),更重要的北京金埃谱科技有限公司F-Sorb 2400比表面积测试仪是迄今为止国内唯一完全自动化智能化的比表面积检测设备,其测试结果与国际一致性很高,稳定性也很好,同时减少人为误差,提高测试结果精确性

 

 

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