納米晶材料由納米級尺寸(1~10nm)的晶體所組成的材料。由於晶體極細，故晶界可占整個材料的50%或更多。其原子排列既不同於有序的結晶態，也不同於無序的非晶態(玻璃態)。其性能也不同於相同成分的晶體或非晶體。
製備過程包括：在惰性氣體中(0.1~1kPa)將材料熱蒸發，而後凝聚成納米級尺寸的晶體，將此種細小粉末括下，壓實。也可用噴濺法、電子槍或雷射法代替熱蒸發法。也可用球磨、氣相合成或凝膠分解等方法製備納米級晶體。是當前材料科學的一個熱點。納米晶材料由於超細的特點，具有常規材料無法比擬的性能。由於尺寸導致的金屬絕緣體轉變效應，使納米晶金屬粉末為絕緣體。納米粉末可用於厚膜技術製備細長的導電隧道，也可用作在高頻技術領域中廣泛套用的以陶瓷或高分子材料為基體的高彌散材料的彌散相。多孔的納米材料燒結體具有極強的活性，適合於做催化劑和大功率的電容器。緻密的納米材料是在室溫下用很高的壓力將納米粉末壓製成緻密壓坯，然後在100~200℃下燒結而得，殘留氣孔可趨於零。由於其高的晶界密度，可使強度提高一個數量級。
基本介紹
- 中文名：納米晶材料
- 外文名：nanocrystalline materials
- 性能：不同於相同成分的晶體或非晶體
- 製備方法：噴濺法、電子槍、球磨、氣相合成
- 原理：納米效應
- 套用：電容器、高頻技術領域
納米材料的特性,分類,製備方法,電化學法的優點,
納米材料的特性
當超微米粒子尺寸不斷減小，在一定條件下，會引起材料巨觀物理、化學、機械等性質上的變化，通常稱為小尺寸效應。另外，由於納米微粒尺寸小，表面能高，這稱為納米微粒的表面效應，它是指納米粒子的表面原子數與總原子數之比，隨著納米粒子尺寸的減小，而大幅度的增加，於是粒子的表面能和表面張力也隨著增加，從而引起納米粒子的性質變化。由於納米晶材料組成和結構的特殊性，其性能比傳統材料有明顯的改善和提高，尤其是具有超硬度、超模量效應等的特殊性。
分類
納米材料的組成一般分為兩種類型：一類是由納米粒子組成的；；另一類納米材料是在納米粒子間有較多的孔隙或無序原子或另一種材料。或者納米粒子鑲嵌在另一種基質材料中，就屬於第二類稱為複合材料，由於納米材料在光學電學、催化、敏感等方面具有很多特殊性能，因此得到廣闊的套用。
製備方法
約有200名種方法能製取不同形式的納米結構材料，最基本的可歸納為以下五種類型:
(1)氣相法(如物理或化學氣相沉積惰性氣體凝聚等)；
(2)液相法(如快速固化、霧化等)；
(3)固相法(如機械研磨、非晶態初始晶化等)；
(4)化學法(如溶膠、凝膠法、沉積法等)；
(5)電化學法(如電沉積法、複合電沉積法、化學鍍法等)。
電化學法的優點
(1)電沉積層具有獨特的高密度和低孔隙率，結晶組織取決於電沉積參數。通過控制電流電壓、電解液組分和工藝參數，就能精確地控制膜層的厚度、化學組分、晶粒組織、晶粒大小和孔隙率等；
(2)適合於製備純金屬納米晶膜、合金膜及複合材料膜等各種類型膜層；
(3)電沉積過程，過電勢是主要推動力，容易實現、工藝靈活、易轉化；
(4)可在常溫常壓下操作，節約了能源，避免了高溫引入的熱應力；
(5)電沉積易使沉積原子在單晶基質上外延生長，易得到較好的外延生長層；
(6)有很好的經濟性和較高的生產率，初始投資低。
