闡發(fā)了激光引誘化學(xué)氣相沉積法和激光燒蝕法制備納米粉體技能的特色、原理及其裝配,論述了激光法納米粉體系體例備的影響身分,綜述了激光技能在納米粉體系體例備中的利用研究近況,預(yù)測(cè)了該項(xiàng)技能的成長(zhǎng)遠(yuǎn)景。
納米粉體因?yàn)榫邆湫〕叽缧?yīng)、量子效應(yīng)、概況效應(yīng)、微觀量子地道效應(yīng)等特色,使其在機(jī)能上具備普通質(zhì)料所不能對(duì)比的良好性,如低熔點(diǎn)、低密度、高強(qiáng)度和較好的韌性和低溫抗氧化、抗腐化本領(lǐng)和精良的介電性子、聲學(xué)性子、光學(xué)不亂性等。納米質(zhì)料在催化劑、高聚乳液、水泥、陶瓷、碳纖維質(zhì)料、醫(yī)藥和光電子或微電子器件和火箭推動(dòng)器中已獲得了遍及的利用?。納米技能的成長(zhǎng)勢(shì)必引發(fā)質(zhì)料迷信成長(zhǎng)的一場(chǎng)新的反動(dòng),同時(shí)也勢(shì)必為人類供給一種極新的糊口方法和思惟方法[2]。今朝,納米質(zhì)料的開辟和利用愈來(lái)愈遭到人們的存眷,而今朝納米粉體系體例備的法子更是層見疊出,比力常見制備法子的有氣相法、液相法和固相法和機(jī)器合金化。激光制備法子作為一種新技能因?yàn)榫邆湟幌盗刑貏e的長(zhǎng)處,自從Haggerty等人在20世紀(jì)80年月初次提出以來(lái)獲得了敏捷成長(zhǎng),成為質(zhì)料迷信與凝集態(tài)物理研究的前沿范疇[3]。與別的納米質(zhì)料的制備法子比擬,激光法制備的納米粉體更好的合適Bowen提出的抱負(fù)粉末的前提,是一種更加抱負(fù)的納米粉體系體例備法子。
1激光法制備納米粉體技能的特色
激光是一種受激輻射的特別光源,加之激光器中諧振腔的感化,使激光具備很好的相干性和標(biāo)的目的性,因此激光的不亂性很好,聚焦度很高,能發(fā)生高能量密度的激光光束。作為加熱源的激光因?yàn)楸旧淼奶貏e性,在制備納米粉體和薄膜具備如下幾個(gè)特色L4.5J:(1)激光光源的輸入端可以置反響容器以外,輸入的激光經(jīng)由過程反響容器上的光鏡落后入反響室直接與感化物資感化,制備進(jìn)程操縱簡(jiǎn)潔,各類工藝參數(shù)易節(jié)制,特別激光功率巨細(xì)、功率密度的調(diào)理比力簡(jiǎn)略;
(2)反響時(shí)間短,加熱溫度高,導(dǎo)致加熱與冷卻速率快,這類“冷淬”的結(jié)果會(huì)按捺形核不會(huì)發(fā)展過大,易制備納米量級(jí)的微粒;(3)激光光束直徑小,感化地區(qū)面積小,反響區(qū)可與反響器壁斷絕,這類無(wú)壁反響防止了由反響壁釀成的凈化,可制得高純納米粉體;(4)可以制備出高品質(zhì)的納米粉體,制備的納米粉體具備顆粒小、形狀規(guī)矩、粒徑散布范疇窄、無(wú)緊張團(tuán)圓、無(wú)粘結(jié)、高純度、概況光亮等特色;
(5)合用范疇廣。在普通金屬、非金屬和氮化物、碳化物、氧化物和復(fù)合質(zhì)料中已獲得了遍及的利用,因?yàn)榧す獾母吣芰棵芏仍陔y熔質(zhì)料的納米化中更表現(xiàn)出龐大的良好性。
2激光法制備納米粉體的原理
激光制備納米粉體的根本法子有激光引誘化學(xué)氣相沉積法(LICVD)和激光燒蝕法(LAD)。激光
引誘制備納米粉體其實(shí)不是僅僅以激光為加熱源,而是操縱激光的引誘感化和感化物資對(duì)特定激光波長(zhǎng)的共振吸取制備出所請(qǐng)求的納米粉體J。LICVD制備納米粒子的根本原理是操縱反響氣體份子(或光敏份子)對(duì)特定波長(zhǎng)激光的共振吸取,引誘反響氣體份子的激光熱解、激光離解(如紫外光解、紅外多光子離解)、激光光敏化等化學(xué)反響,在必定工藝前提下(激光功率密度、反響池壓力、反響氣體配比、流速和反響溫度等)反響天生物成核和發(fā)展,經(jīng)由過程節(jié)制成核與發(fā)展進(jìn)程,便可得到納米粒子[。將反響氣體夾雜后,經(jīng)噴嘴噴入反響室構(gòu)成高速不亂的氣體射流,為防備射流分散并庇護(hù)光學(xué)透鏡,凡是在噴嘴外加設(shè)同軸庇護(hù)氣體。如反響物的紅外吸取帶與激光振蕩波波長(zhǎng)相立室,反響物將有用吸取激光光子能量,發(fā)生能量共振,溫度敏捷降低,構(gòu)成低溫、豁亮的反響火焰,反響物在剎時(shí)產(chǎn)生分化化合,形核長(zhǎng)大。它們?cè)跉饬鲬T性和同軸庇護(hù)氣體的感化下,分開反響區(qū)后,便疾速冷卻并遏制發(fā)展,末了將得到的納米粉體采集于采集器中]。激光燒蝕法是一個(gè)蒸發(fā)、分化分解、冷凝的進(jìn)程,其根本原理是:將作為質(zhì)料的耙材置于真空或布滿氬等庇護(hù)氣體的反響室中,耙材概況經(jīng)激光照耀后,與入射的激光束相感化。耙材吸取高能量激光束后敏捷升溫、蒸發(fā)構(gòu)成氣態(tài)。氣態(tài)物資可直接冷
凝沉積構(gòu)成納米微粒,氣態(tài)物資也可在激光感化下分化后再構(gòu)成納米微粒。若反響室中有反響氣體,則蒸發(fā)物可與反響氣體產(chǎn)生化學(xué)反響,顛末形核發(fā)展、冷凝后獲得復(fù)合化合物的納米粉體。激光燒蝕法同激光引誘化學(xué)氣相法比擬,其出產(chǎn)率更高,使用范疇更廣,并可分解更加微小的納米粉體。因?yàn)榧す獾奶貏e感化,激光燒蝕法可制得在均衡態(tài)下不能獲得的新相]。
激光燒蝕法中,激光重要感化于固體一真空(氣體)界面,跟著對(duì)質(zhì)料機(jī)能的新的請(qǐng)求,人們起頭測(cè)驗(yàn)考試激光燒蝕液一固界面。激光引誘液一固界面反響法與引誘固體一真空(氣體)界面原理類似,只是反響或庇護(hù)環(huán)境由真空或氣體變成液體。起首,激光與液一固界面互相感化構(gòu)成一個(gè)燒蝕區(qū),再促使正負(fù)粒子、原子、份子和別的粒子構(gòu)成的等離子體的構(gòu)成。等離子體構(gòu)成后,因處于低溫高壓高。
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