2 粉体尺寸及其表征 颗粒按尺寸大小分为以下几类: 粗颗粒:150~500m ·中颗粒:44~150um ·细颗粒:10~44m ·极细颗粒:0.5~10m ·纳米颗粒:<0.1μm(100nm)
2 粉体尺寸及其表征 颗粒按尺寸大小分为以下几类: • 粗颗粒:150 ~ 500 µm • 中颗粒:44 ~ 150 µm • 细颗粒:10 ~ 44 µm • 极细颗粒:0.5 ~ 10 µm • 纳米颗粒: < 0.1 µm (100 nm)
随着颗粒的逐渐细化,大量的内部原 子移至表面,也就是说表面原子数在总原 子数中所占比例逐渐增大,因此颗粒表层 结构对材料性能的影响程度加剧,直至产 生所谓的纳米效应。 纳米尺度通常是指1~100纳米这个范围 纳米尺度 1米10米10米 10米10米10米10米10 10米 0米10米 足球 跳蚤 头发 红血球 病毒 DNA 富勒烯 (~22厘米) (一1毫米) (80微米) (一7微米)(~100纳米)(一2纳米)(~0.7纳米)
随着颗粒的逐渐细化,大量的内部原 子移至表面,也就是说表面原子数在总原 子数中所占比例逐渐增大,因此颗粒表层 结构对材料性能的影响程度加剧,直至产 生所谓的纳米效应
考虑一个边长为1cm的立方体细化为边长为5um的小立 方体。细化前后的有关数据如下 项目 破碎前 破碎后 倍数 个数 1 80亿 80亿 总体积 1000mm3 1000mm3 1 总面积 600mm2 1200000mm2 2000 棱边数 12 960亿条 80亿 顶角数 8 640亿个 80亿 显然,细化过程就是总面积增加的过程,同时立方 体的棱边数和顶角数也增加了
考虑一个边长为 1 cm 的立方体细化为边长为 5 µm 的小立 方体。细化前后的有关数据如下 显然,细化过程就是总面积增加的过程,同时立方 体的棱边数和顶角数也增加了
颗粒细化-比表面积-表面能 比表面积/ 表面能/ 粒径nm 表面能结合能 m2.g-1 J.mol-1 104 6.7×10-2 5.9 7.1×10~5 103 6.7×10-1 5.9×10 7.1×10-4 102 6.7 5.9×102 7.1×103 10 6.7×10 5.9×103 7.1×10-2 1 6.7×102 5.9×104 7.1×10-1 铜颗粒的粒径与比表面积、表面能的数据
颗粒细化-比表面积-表面能 铜颗粒的粒径与比表面积、表面能的数据
当细化到纳米尺度时,颗粒就会表现出 一些异常的特性 ·纳米金属的熔,点比块体金属低得多。 ·金的熔,点为1337K,2nm的金颗粒的熔,点600K ·纳米粉体在很宽的频谱范围内都呈现出黑体 现象,不仅吸收可见光,对电磁波也完全吸 收。 ·纳米粉体基本上都是黑色的 纳米磁性粉体已经成为单磁畴结构,具有很 高的矫顽力 ·纳米磁性金属的磁化率是普通金属的20倍,饱和磁矩则是普 通的二分之一。 ·一些纳米颗粒的导电性能明显改善,甚至成 为高T(的超导体
当细化到纳米尺度时,颗粒就会表现出 一些异常的特性 • 纳米金属的熔点比块体金属低得多。 • 金的熔点为 1337 K,2 nm 的金颗粒的熔点 600 K • 纳米粉体在很宽的频谱范围内都呈现出黑体 现象,不仅吸收可见光,对电磁波也完全吸 收。 • 纳米粉体基本上都是黑色的 • 纳米磁性粉体已经成为单磁畴结构,具有很 高的矫顽力 • 纳米磁性金属的磁化率是普通金属的20倍,饱和磁矩则是普 通的二分之一。 • 一些纳米颗粒的导电性能明显改善,甚至成 为高 TC 的超导体