材料复合设计复合材料第9章.pdf

复合材料 向 平 (博士/研究员) 海南 材料与化工学院 材料系

TEL ： 976681649

E-mail dpxiang@hainu.edu.cn 1 第9章纳米复合材料

9.1 引言

9.2 纳米粉体的分散

9.3 纳米粉体的制备

9.4 纳米复合材料

9.5 陶瓷基纳米复合材料 2 9.1 引言

▶纳米材料：是指超微粒经压制、烧结或溅射而形

成晶粒尺度为1~100nm 的凝聚态固体。 它具有断裂强度高、韧性好、耐磨等特性。

▶纳米复合材料(nanocomposites)：是指分散相尺度

至少有一维小于100nm的复合材料。 从基体和分散相的粒径大小关系，纳米复合材

料可分为微米-纳米、纳米-纳米复合。 3 9.2 纳米粉体的分散

9.2.1 吸附 吸附是相接触的不同相之间产生的结合现象，可

分为物理吸附和化学吸附 。 物理吸附 ：以范德华力之类的弱的物理力结合 化学吸附 ：以化学键相结合 纳米微粒的吸附性与被吸附物质的性质、溶剂 的性质以及溶液的性质有关。 4

9.2.2 纳米粉体的团聚与分散 团聚 ▶晶粒：指单晶颗粒，即晶粒内为单相，无晶 界。 ▶一次颗粒 ：指含有低气孔率的一种独立的粒 子，颗粒内部可以有界面，如相界、晶界。 ▶团聚体：一次颗粒通过表面力形成的更大的 颗粒。 ▶二次颗粒 ：人为制造的粉料团簇粒子。 5

分散

▶超声波分散

▶机械搅拌分散

▶分散剂分散

加入反絮凝剂形成双电层

加表面活性剂包裹微粒

▶化学改性分散 6 9.3 纳米粉体的制备

9.3.1 气相法制备纳米微粒

低压气体中蒸发法 在低压的氩、氮等惰性气体中加热金属，使其

蒸发后形成纳米微粒。包括电阻加热法、等离子

喷射法、高频感应法、电子束法、激光法等。 7

图9-1 气体冷凝法制备纳米微粒的原理图 8