光波冶金制备贵金属纳米粉体外汇培训
① 纳米材料有哪些性能
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸(0.1-100 nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。
特性与应用
表面与界面效应
指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。表现为直径减少，表面原子数量增多。
超微颗粒的表面具有很高的活性，在空气中金属颗粒会迅速氧化而燃烧。如要防止自燃，可采用表面包覆或有意识地控制氧化速率，使其缓慢氧化生成一层极薄而致密的氧化层，确保表面稳定化。利用表面活性，金属超微颗粒可望成为新一代的高效催化剂、贮气材料和低熔点材料。
小尺寸效应
当纳米微粒尺寸与光波波长，传导电子的德布罗意波长及超导态的相干长度、透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，它的周期性边界被破坏，从而使其声、光、电、磁，热力学等性能呈现出“新奇”的现象。随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会引起颗粒性质的质变。由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。对超微颗粒而言，尺寸变小，同时其比表面积亦显著增加，从而产生如下性质：
1、特殊的光学性质
所有的金属在超微颗粒状态都呈现为黑色。尺寸越小，颜色愈黑，银白色的铂（白金）变成铂黑，金属铬变成铬黑。由此可见，金属超微颗粒对光的反射率很低，通常可低于l％，大约几微米的厚度就能完全消光。利用这个特性可以制造高效率的光热、光电转换材料，以很高的效率将太阳能转变为热能、电能。另外还有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等。
2、特殊的热学性质
固态物质在其形态为大尺寸时，其熔点是固定的，超细微化后却发现其熔点将显著降低，当颗粒小于10纳米量级时尤为显著。超微颗粒熔点下降的性质对粉末冶金工业具有一定的吸引力。
3、特殊的磁学性质
在研究纳米材料过程中科学家发现鸽子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趋磁细菌等生物体中存在超微的磁性颗粒，使这类生物在地磁场导航下能辨别方向，具有回归的本领。
小尺寸的磁性超微颗粒与大块材料显著不同。大块的纯铁矫顽力约为 80安／米，而当颗粒尺寸减小到 2×10-2微米以下时，其矫顽力可增加1000倍。若进一步减小其尺寸，大约小于 6×10-3微米时，其矫顽力反而降低到零，呈现出超顺磁性。
利用磁性超微颗粒具有高矫顽力的特性，已作成高储存密度的磁记录磁粉，大量应用于磁带、磁盘、磁卡以及磁性钥匙等。利用超顺磁性，人们已将磁性超微颗粒制成用途广泛的磁性液体。
4、特殊的力学性质
美国学者报道氟化钙纳米材料在室温下可以大幅度弯曲而不断裂。研究表明，人的牙齿之所以具有很高的强度，是因为它是由磷酸钙等纳米材料构成的。呈纳米晶粒的金属要比传统的粗晶粒金属硬3～5倍。金属—陶瓷复合纳米材料则可在更大的范围内改变材料的力学性质，其应用前景十分宽广。
超微颗粒的小尺寸效应还表现在超导电性、介电性能、声学特性以及化学性能等方面。
量子尺寸效应
当粒子的尺寸达到纳米量级时，费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级。当能级间距大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能或超导态的凝聚能时，会出现纳米材料的量子效应，从而使其磁、光、声、热、电、超导电性能变化。
纳米粉末中由于每一粒子组成原子少，表面原子处于不安定状态，使其表面晶格震动的振幅较大，所以具有较高的表面能量，造成超微粒子特有的热性质，也就是造成熔点下降，同时纳米粉末将比传统粉末容易在较低温度烧结，而成为良好的烧结促进材料。
宏观量子隧道效应
微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。纳米粒子的磁化强度等也有隧道效应，它们可以穿过宏观系统的势垒而产生变化，这种被称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。
② 纳米效应是什么
纳米是长度单位，原称毫微米，就是10^-9米（10亿分之一米）。纳米科学与技术，有时简称为纳米技术，是研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。纳米效应就是指纳米材料具有传统材料所不具备的奇异或反常的物理、化学特性，如原本导电的铜到某一纳米级界限就不导电，原来绝缘的二氧化硅、晶体等，在某一纳米级界限时开始导电。这是由于纳米材料具有颗粒尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子所占比例大等特点，以及其特有的三大效应：表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。
表面效应
球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积（表面积／体积）与直径成反比。随着颗粒直径变小，比表面积将会显著增大，说明表面原子所占的百分数将会显著地增加。对直径大于 0.1微米的颗粒表面效应可忽略不计，当尺寸小于 0.1微米时，其表面原子百分数激剧增长，甚至1克超微颗粒表面积的总和可高达100平方米，这时的表面效应将不容忽略。
超微颗粒的表面与大块物体的表面是十分不同的，若用高倍率电子显微镜对金超微颗粒（直径为 2*10^-3微米）进行电视摄像，实时观察发现这些颗粒没有固定的形态，随着时间的变化会自动形成各种形状（如立方八面体，十面体，二十面体多李晶等），它既不同于一般固体，又不同于液体，是一种准固体。在电子显微镜的电子束照射下，表面原子仿佛进入了“沸腾”状态，尺寸大于10纳米后才看不到这种颗粒结构的不稳定性，这时微颗粒具有稳定的结构状态。超微颗粒的表面具有很高的活性，在空气中金属颗粒会迅速氧化而燃烧。如要防止自燃，可采用表面包覆或有意识地控制氧化速率，使其缓慢氧化生成一层极薄而致密的氧化层，确保表面稳定化。利用表面活性，金属超微颗粒可望成为新一代的高效催化剂和贮气材料以及低熔点材料。
小尺寸效应
随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会引起颗粒性质的质变。由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。对超微颗粒而言，尺寸变小，同时其比表面积亦显著增加，从而产生如下一系列新奇的性质。
（1） 特殊的光学性质当黄金被细分到小于光波波长的尺寸时，即失去了原有的富贵光泽而呈黑色。事实上，所有的金属在超微颗粒状态都呈现为黑色。尺寸越小，颜色愈黑，银白色的铂（白金）变成铂黑，金属铬变成铬黑。由此可见，金属超微颗粒对光的反射率很低，通常可低于l％，大约几微米的厚度就能完全消光。利用这个特性可以作为高效率的光热、光电等转换材料，可以高效率地将太阳能转变为热能、电能。此外又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等。
（2） 特殊的热学性质固态物质在其形态为大尺寸时，其熔点是固定的，超细微化后却发现其熔点将显著降低，当颗粒小于10纳米量级时尤为显著。例如，金的常规熔点为1064C℃，当颗粒尺寸减小到10纳米尺寸时，则降低27℃，2纳米尺寸时的熔点仅为327℃左右；银的常规熔点为670℃，而超微银颗粒的熔点可低于100℃。因此，超细银粉制成的导电浆料可以进行低温烧结，此时元件的基片不必采用耐高温的陶瓷材料，甚至可用塑料。采用超细银粉浆料，可使膜厚均匀，覆盖面积大，既省料又具高质量。日本川崎制铁公司采用0．1～1微米的铜、镍超微颗粒制成导电浆料可代替钯与银等贵金属。超微颗粒熔点下降的性质对粉末冶金工业具有一定的吸引力。例如，在钨颗粒中附加0.1％～0.5％重量比的超微镍颗粒后，可使烧结温度从3000℃降低到1200～1300℃，以致可在较低的温度下烧制成大功率半导体管的基片。
（3） 特殊的磁学性质人们发现鸽子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趋磁细菌等生物体中存在超微的磁性颗粒，使这类生物在地磁场导航下能辨别方向，具有回归的本领。磁性超微颗粒实质上是一个生物磁罗盘，生活在水中的趋磁细菌依靠它游向营养丰富的水底。通过电子显微镜的研究表明，在趋磁细菌体内通常含有直径约为 2′10-2微米的磁性氧化物颗粒。小尺寸的超微颗粒磁性与大块材料显著的不同，大块的纯铁矫顽力约为 80安／米，而当颗粒尺寸减小到 2′10-2微米以下时，其矫顽力可增加1千倍，若进一步减小其尺寸，大约小于 6′10-3微米时，其矫顽力反而降低到零，呈现出超顺磁性。利用磁性超微颗粒具有高矫顽力的特性，已作成高贮存密度的磁记录磁粉，大量应用于磁带、磁盘、磁卡以及磁性钥匙等。利用超顺磁性，人们已将磁性超微颗粒制成用途广泛的磁性液体。
（4）特殊的力学性质陶瓷材料在通常情况下呈脆性，然而由纳米超微颗粒压制成的纳米陶瓷材料却具有良好的韧性。因为纳米材料具有大的界面，界面的原子排列是相当混乱的，原子在外力变形的条件下很容易迁移，因此表现出甚佳的韧性与一定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力学性质。美国学者报道氟化钙纳米材料在室温下可以大幅度弯曲而不断裂。研究表明，人的牙齿之所以具有很高的强度，是因为它是由磷酸钙等纳米材料构成的。呈纳米晶粒的金属要比传统的粗晶粒金属硬3～5倍。至于金属一陶瓷等复合纳米材料则可在更大的范围内改变材料的力学性质，其应用前景十分宽广。超微颗粒的小尺寸效应还表现在超导电性、介电性能、声学特性以及化学性能等方面。
宏观量子隧道效应
各种元素的原子具有特定的光谱线，如钠原子具有黄色的光谱线。原子模型与量子力学已用能级的概念进行了合理的解释，由无数的原子构成固体时，单独原子的能级就并合成能带，由于电子数目很多，能带中能级的间距很小，因此可以看作是连续的，从能带理论出发成功地解释了大块金属、半导体、绝缘体之间的联系与区别，对介于原子、分子与大块固体之间的超微颗粒而言，大块材料中连续的能带将分裂为分立的能级；能级间的间距随颗粒尺寸减小而增大。当热能、电场能或者磁场能比平均的能级间距还小时，就会呈现一系列与宏观物体截然不同的反常特性，称之为量子尺寸效应。例如，导电的金属在超微颗粒时可以变成绝缘体，磁矩的大小和颗粒中电子是奇数还是偶数有关，比热亦会反常变化，光谱线会产生向短波长方向的移动，这就是量子尺寸效应的宏观表现。因此，对超微颗粒在低温条件下必须考虑量子效应，原有宏观规律已不再成立。电子具有粒子性又具有波动性，因此存在隧道效应。近年来，人们发现一些宏观物理量，如微颗粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等亦显示出隧道效应，称之为宏观的量子隧道效应。量子尺寸效应、宏观量子隧道效应将会是未来微电子、光电子器件的基础，或者它确立了现存微电子器件进一步微型化的极限，当微电子器件进一步微型化时必须要考虑上述的量子效应。例如，在制造半导体集成电路时，当电路的尺寸接近电子波长时，电子就通过隧道效应而溢出器件，使器件无法正常工作，经典电路的极限尺寸大概在0．25微米。目前研制的量子共振隧穿晶体管就是利用量子效应制成的新一代器件。
纳米效应的应用
纳米材料具有一定的独特性，当物质尺度小到一定程度时，则必须改用量子力学取代传统力学的观点来描述它的行为，当粉末粒子尺寸由10微米降至10纳米时，其粒径虽改变为1000倍，但换算成体积时则将有10的9次方倍之巨，所以二者行为上将产生明显的差异。
纳米粒子异于大块物质的理由是在其表面积相对增大，也就是超微粒子的表面布满了阶梯状结构，此结构代表具有高表面能的不安定原子。这类原子极易与外来原子吸附键结，同时因粒径缩小而提供了大表面的活性原子。
就熔点来说，纳米粉末中由于每一粒子组成原子少，表面原子处于不安定状态，使其表面晶格震动的振幅较大，所以具有较高的表面能量，造成超微粒子特有的热性质，也就是造成熔点下降，同时纳米粉末将比传统粉末容易在较低温度烧结，而成为良好的烧结促进材料。
一般常见的磁性物质均属多磁区之集合体，当粒子尺寸小至无法区分出其磁区时，即形成单磁区之磁性物质。因此磁性材料制作成超微粒子或薄膜时，将成为优异的磁性材料。
纳米粒子的粒径（10纳米～100纳米）小于光波的长，因此将与入射光产生复杂的交互作用。金属在适当的蒸发沉积条件下，可得到易吸收光的黑色金属超微粒子，称为金属黑，这与金属在真空镀膜形成高反射率光泽面成强烈对比。纳米材料因其光吸收率大的特色，可应用于红外线感测器材料。
纳米材料分类
纳米材料就是具有纳米尺度的粉末、纤维、膜或块体。科学实验证实，当常态物质被加工到极其微细的纳米尺度时，会出现特异的表面效应、体积效应和量子效应，其光学、热学、电学、磁学、力学乃至化学性质也就相应地发生十分显著的变化。因此纳米材料具备其它一般材料所没有的优越性能，可广泛应用于电子、医药、化工、军事、航空航天等众多领域，在整个新材料的研究应用方面占据着核心的位置。
纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。其中纳米粉末开发时间最长、技术最为成熟，是生产其他三类产品的基础。
纳米粉末： 又称为超微粉或超细粉，一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒，是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。可用于：高密度磁记录材料；吸波隐身材料；磁流体材料；防辐射材料；单晶硅和精密光学器件抛光材料；微芯片导热基片与布线材料；微电子封装材料；光电子材料；先进的电池电极材料；太阳能电池材料；高效催化剂；高效助燃剂；敏感元件；高韧性陶瓷材料（摔不裂的陶瓷，用于陶瓷发动机等）；人体修复材料；抗癌制剂等。
纳米纤维： 指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。可用于：微导线、微光纤（未来量子计算机与光子计算机的重要元件）材料；新型激光或发光二极管材料等。
纳米膜： 纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于：气体催化（如汽车尾气处理）材料；过滤器材料；高密度磁记录材料；光敏材料；平面显示器材料；超导材料等。
纳米块体： 是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料。主要用途为：超高强度材料；智能金属材料等。
专家指出，对纳米材料的认识才刚刚开始，目前还知之甚少。从个别实验中所看到的种种奇异性能，说明这是一个非常诱人的领域，对纳米材料的开发，将会为人类提供前所未有的有用材料。
纳米科技大事记
1959年，著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德· 费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后将变成根据人类意愿，逐个地排列原子，制造产品，这是关于纳米技术最早的梦想；
70年代，科学家开始从不同角度提出有关纳米科技的构想，1974年，科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工；
1982年，科学家发明研究纳米的重要工具——扫描隧道显微镜，为我们揭示一个可见的原子、分子世界，对纳米科技发展产生了积极促进作用；
1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着纳米科学技术的正式诞生；
1991年，碳纳米管被人类发现，它的质量是相同体积钢的六分之一，强度却是钢的10倍，成为纳米技术研究的热点，诺贝尔化学奖得主斯莫利教授认为，纳米碳管将是未来最佳纤维的首选材料，也将被广泛用于超微导线、超微开关以及纳米级电子线路等；
1993年，继1989年美国斯坦福大学搬走原子团“写”下斯坦福大学英文、1990年美国国际商用机器公司在镍表面用36个氙原子排出“IBM”之后，中国科学院北京真空物理实验室自如地操纵原子成功写出“ 中国”二字，标志着我国开始开始在国际纳米科技领域占有一席之地；
1997年，美国科学家首次成功地用单电子移动单电子，利用这种技术可望在20年后研制成功速度和存贮容量比现在提高成千上万倍的量子计算机；
1999年，巴西和美国科学家在进行纳米碳管实验时发明了世界上最小的“秤”，它能够称量十亿分之一克的物体，即相当于一个病毒的重量；此后不久，德国科学家研制出能称量单个原子重量的秤，打破了美国和巴西科学家联合创造的纪录；
到1999年，纳米技术逐步走向市场，全年基于纳米产品的营业额达到500亿美元；
近年来，一些国家纷纷制定相关战略或者计划，投入巨资抢占纳米技术战略高地。日本设立纳米材料研究中心，把纳米技术列入新5年科技基本计划的研发重点；德国专门建立纳米技术研究网；美国将纳米计划视为下一次工业革命的核心，美国政府部门将纳米科技基础研究方面的投资从1997年的1．16亿美元增加到2001年的4．97亿美元。
③ 纳米材料是如何制成的
纳米材料
从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在０.１微米以下（注１米＝１００厘米，１厘米＝１００００微米，１微米＝１０００纳米，１纳米＝１０埃），即１００纳米以下。因此，颗粒尺寸在１～１００纳米的微粒称为超微粒材料，也是一种纳米材料。
纳米金属材料是２０世纪８０年代中期研制成功的，后来相继问世的有纳米半导体薄膜、纳米陶瓷、纳米瓷性材料和纳米生物医学材料等。
纳米级结构材料简称为纳米材料(nano material)，是指其结构单元的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性，例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。
纳米颗粒材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子(nano particle)组成。纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在1～100nm间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，是一种典型的介观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。当人们将宏观物体细分成超微颗粒（纳米级）后，它将显示出许多奇异的特性，即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著的不同。
纳米技术的广义范围可包括纳米材料技术及纳米加工技术、纳米测量技术、纳米应用技术等方面。其中纳米材料技术着重于纳米功能性材料的生产（超微粉、镀膜、纳米改性材料等），性能检测技术（化学组成、微结构、表面形态、物、化、电、磁、热及光学等性能）。纳米加工技术包含精密加工技术（能量束加工等）及扫描探针技术。
纳米材料具有一定的独特性，当物质尺度小到一定程度时，则必须改用量子力学取代传统力学的观点来描述它的行为，当粉末粒子尺寸由10微米降至10纳米时，其粒径虽改变为1000倍，但换算成体积时则将有10的9次方倍之巨，所以二者行为上将产生明显的差异。
纳米粒子异于大块物质的理由是在其表面积相对增大，也就是超微粒子的表面布满了阶梯状结构，此结构代表具有高表面能的不安定原子。这类原子极易与外来原子吸附键结，同时因粒径缩小而提供了大表面的活性原子。
就熔点来说，纳米粉末中由于每一粒子组成原子少，表面原子处于不安定状态，使其表面晶格震动的振幅较大，所以具有较高的表面能量，造成超微粒子特有的热性质，也就是造成熔点下降，同时纳米粉末将比传统粉末容易在较低温度烧结，而成为良好的烧结促进材料。
一般常见的磁性物质均属多磁区之集合体，当粒子尺寸小至无法区分出其磁区时，即形成单磁区之磁性物质。因此磁性材料制作成超微粒子或薄膜时，将成为优异的磁性材料。
纳米粒子的粒径（10纳米～100纳米）小于光波的长，因此将与入射光产生复杂的交互作用。金属在适当的蒸发沉积条件下，可得到易吸收光的黑色金属超微粒子，称为金属黑，这与金属在真空镀膜形成高反射率光泽面成强烈对比。纳米材料因其光吸收率大的特色，可应用于红外线感测器材料。
纳米技术在世界各国尚处于萌芽阶段，美、日、德等少数国家，虽然已经初具基础，但是尚在研究之中，新理论和技术的出现仍然方兴未艾。我国已努力赶上先进国家水平，研究队伍也在日渐壮大。
纳米材料分类
纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。其中纳米粉末开发时间最长、技术最为成熟，是生产其他三类产品的基础。
纳米粉末： 又称为超微粉或超细粉，一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒，是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。可用于：高密度磁记录材料；吸波隐身材料；磁流体材料；防辐射材料；单晶硅和精密光学器件抛光材料；微芯片导热基片与布线材料；微电子封装材料；光电子材料；先进的电池电极材料；太阳能电池材料；高效催化剂；高效助燃剂；敏感元件；高韧性陶瓷材料（摔不裂的陶瓷，用于陶瓷发动机等）；人体修复材料；抗癌制剂等。
纳米纤维： 指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。可用于：微导线、微光纤（未来量子计算机与光子计算机的重要元件）材料；新型激光或发光二极管材料等。
纳米膜： 纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于：气体催化（如汽车尾气处理）材料；过滤器材料；高密度磁记录材料；光敏材料；平面显示器材料；超导材料等。
纳米块体： 是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料。主要用途为：超高强度材料；智能金属材料等。
④ 纳米金属粉的研究历史
纳米材料研究始于60年代，日本Kimoto、Wad等人在低压惰性气体的气氛中，制备了几乎所有常用金属的超细微晶。
80年代中期，已有研究人员将超细微粉的制备及成型结合起来，在不受污染的情况下，将超细粉体原位压制成固体材料，开展了对超细材料的微观结构、性能的研究，使纳米材料越来越受到人们的重视，从而逐渐发展成为目前材料科学与工程研究的热点。纳米材料具有量子尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应，库仑阻塞效应，介电限域效应等物理效应。
自1963年日本上田良二教授首创气体冷凝法制备超微金属纳米粒子以来，世界上对金属纳米粉体的研究蓬勃开展，并取得了很大的进展，例如用于电子器件中导电涂层的银纳米粒子在100℃下即可烧结，使电路基板的材料从陶瓷转变为树脂、塑料等。再如用银纳米粒子制作的超低温稀释致冷机的热交换壁、Fe-Ni纳米粒子制作的高密度金属磁带，目前都已进入实用阶段，它们的年需量可达吨级以上。金属纳米粒子及其复合材料已在冶金、机械、化工、电子、国防、核技术、航空航天等研究领域呈现出极其重要的应用价值。目前，中国已在金属纳米粉体材料产业化方面具备一定的技术基础，产品质量几乎都达到国际水平。
⑤ 祖国的纳米技术简介
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中国纳米材料产必现状
(此文为调研报告摘要)
一、中国纳米材料产业研发现状
1.中国纳米材料的研发力f分布
中国政府对纳米材料及纳米技术的研究一直给予高度
重视，国家和各地方通过“国家攻关计划”、“863计划”、
“973计划”的实施，积极投入力量和资金，使中国纳米的
研发水平获得了很大发展。
中国纳米材料和纳米技术的研究，已初步形成以各具
特色的两大纳米研发中心—北方中心和南方中心为核
心，辐射四周的格局。
北方纳米研究开发中心以北京为中心，包括中科院的
纳米科技中心、化学所、物理所、金属所、化冶所、感光
所、半导体所，以及北大、清华、北京建材科研院、北京
钢铁研究总院、北京科技大学、北京化工大学、北京理工
大学、天津大学、南开大学、吉林大学等;南方纳米研究
开发中心以上海为中心，包括中科院的冶金所、硅酸盐
所、原子核所、固体物理所、上海技术物理所，以及上海
交大、复旦、同济、华东理工大学、华东师范大学、中科
大、浙江大学、南京大学、山东大学等单位。除上述两大
中心外，西北的西安、兰州，西南的成都，以及中南的武
汉等，也在该领域有所建树。
北方中心的主要研究领域包括:纳米碳管、纳米磁性
液体材料、纳米半导体、纳米隐身材料、高聚物纳米复合
材料、纳米界面材料、纳米功能涂层、纳米材料的制备技
术、纳米功能薄膜;南方中心则在纳米医学、纳米电子、
纳米微机械、纳米生物、纳米材料、纳米材料制备与应用及产业化等领域，具有较强的优势。
从地域分布上分析约80%的纳米研发力量，集中在
经济较发达的华东和华北地区。但表面上相对集中，实际
仍很分散，比如以上海为中心的南方纳米研究开发中心，
有相当一部分的研究力量又分散在合肥、南京等地，尚未
形成规模优势。
从系统分布上分析纳米研发的主要力量，集中在高
等院校和中科院系统，这两部分的科研力量占整个中国纳
米研发力量的90%以上;另外，也有部分企业介入了纳米
材料及技术的研发领域，但力量薄弱(约占5%)，而且层
次不高。
从人员结构上分析中国现有纳米材料及纳米技术的
研究人员共有4500余人，其年龄结构比较合理，学历背景
也非常过硬，70%以上的纳米科研人员拥有硕士以上学位，
拥有博士、高级职称的约占30%，拥有硕士、中级职称的
约占40%a
从研究的领域分析现有纳米材料的研究，主要以金
属和无机物非金属纳米材料为主，占80%左右;高分子和
化学合成材料，也是一个重要方面。但在较低层次的纳米
材料领域，集中了一半以上的研发力量，而在纳米电子、
纳米生物医药方面，则力量薄弱。
从研究的成果分析十年来，中国纳米基础理论的研究
人员在国内外学术刊物上共发表有关纳米材料和纳米结构
的论文2400篇，其中发表在《自然》和《科学》等世界顶
级学术杂志上的论文共6篇，影响因子在6以上的学术论文
近20篇，影响因子在3以上的引篇，被SCI和EI收录的文章
占整个发表论文的59%a
费大都只在百万数量级，绝大多数高等院校的纳米项目经
费，不超过100万元。
值得欣喜的是，随着企业越来越多的介入，尤其是风
险投资的兴起，中国纳米研究机构已经开始越来越多地注
意与市场结合，不仅在研究经费支持方面开拓了渠道，也
为科研体制的改革进行了有益探索。一些民营研究所和公
司制运作的研究机构也应运而生。
2.纳米研发的科技经费来源分析
根据19%年至2000年中国纳米科技的资金投入强度统
计，纳米研发经费呈逐年增长态势，其中，国家自然科学
基金的资助投入占70%以上，实行产学研相结合的社会企
业资助投入则增长较快。
在过去的十多年里，纳米基金项目保持平稳增长趋
势，年平均增长率在20-30%, 2000年批准的纳米基金项目
明显增多。本次调研，就课题带有“纳米”字样的项目作
了统计:1990至2000年间、至少有536个题目带有“纳米”
字样的项目;在1999年和2000年中，科学基金新批准和资
助的在研纳米基金项目，总经费达8000万元左右;基础研
究起步较早的领域是纳米材料和纳米化学须域。
根据对20所高等院校和14家科研单位正在研究的纳米
项目的抽样比较分析，绝大多数正在研发的项目，研发时
间仅在一年左右，属启动阶段，而且有颇多重复;科研经
3.中国纳米材料及技术专利现状
1985年至2000年，中国超细材料、纳米技术领域已公
开的专利数共L024项，其中已授权专刊的465项，占
45.4%，公开尚未授权的559项，占54.6%。在所有1024项
超细材料和纳米技术领域的专利中，涉及纳米材料领域已
经公开的专利数共有582项，其中已授权的107项，占
18.4%，公开尚未授权的475项，占81.6%e
从申报的数f分析纳米材料和超细材料领域的专利
总数比较相近，但纳米材料已获得授权的专利数，远远低
于超细材料，仅为其1/3;在“已公开尚未授权”的专利
中，纳米材料又远远高于超细材料，超过其5.65倍。
从申报的时间分析大致可分为三个阶段:19851990
年为初期介入阶段，这个阶段专利数量少，发展速度缓
慢;1990-1998年是快速发展阶段，这个阶段专利数量快
速增长，至19971998年达到发展的相对高峰;随后，主
要因为近两年申请的专利尚未到公开期，呈现出骤降现
象。
这与中国纳米材料的发展步伐基本一致:20世纪80年
代中后期，中国纳米材料刚刚起步，199219%年，国家
加大了纳米材料和纳米技术研发力度，各研究院校纷纷涉
足纳米领域，纳米材料和纳米技术取得长足进展，1997年
以后达到颠峰。
从申报的主体分析在所有涉及纳米材料领域的582
项专利中，由大学及科研院所申报的有366项，占62.9%
由企业申报的有154项，占26.5%;由个人申报的有62项，
占10.6%。在所有1024项超细材料和纳米技术领域专利中，
国外来华申请的专利共166项，占16.2%，这部分专利以个
人申请为主，其中纳米材料的专利申请远远大于超细材
料，比例约为2:10
可见，高等院校及科研机构依然是推动中国纳米材料
与纳米技术研究发展的主力军。
从切入的领域分析在所有1024项超细材料和纳米技
术领域专利中，涉及材料的专利数量多达827项，占
80.8%，居于绝对优势地位;电子类28项，占2.7%;医药
类41项，占4.0%;其他128项，占12.5%。说明对纳米材料
研究的力度较大，而纳米电子学及纳米医药学的研究力量
相当薄弱。涉及超细材料与纳米材料制备技术的专利共
528项，占51.6%;涉及超细材料与纳米材料制备装置的专
利共241项，占23.5%，而且主要以超细材料的制备装置为
主;涉及超细材料与纳米材料应用技术的专利共276项，
占26.9% o
4.中国纳米科技成果的转化途径
中国纳米科技成果的转化方式主要有技术转让、技术
入股，以及自行生产等，但产业化率普遍较低，不足
20% e造成这种现象的主要原因，一是技术成果本身不具
备产业化条件，二是由于信息不通，造成科研成果转化的
渠道不畅通，缺少资金的有力支持。
如果将中国纳米产品的成熟程度按中试、批量生产和
规模化生产划分，明显呈剧烈递减态势。研究开发和规模
化生产的距离较大，大量成果在实验室小试已经完成，大
约只有5%的实验室成果最终能够转化为规模化生产。
根据对上述加所高等院校和14家科研单位较为成熟的
纳米项目的抽样比较分析:这些较成熟项目的平均研发时
间为3.12年，已成功转让或着手进行转化工作的约为I/3 0
在被抽样统计的54个项目中，希望通过“技术转让”
方式转化的项目约占1/2，希望通过“技术入股”方式转
化的项目约占I/3，而希望“自行组织生产”的项目只有
约10%。但在已成功转让或着手进行转化土作的18个项目
中，实现技术入股的占55%，实现技术转让的占28%，着
手自行组织生产的占17%，显示科研人员的主观愿望与实
际存在一定的差距。
技术入股和技术转让两种方式正好换位，既反映出实
施项目转化的公司一般都希望与科技发明人员形成长久合
作的关系，同时也反映出现在一般企业后续科研力量的ll}
乏。
二、中目纳米材料产业相现状
1.中国纳米企业的基本概况
从地域分布分析截止2001年5月底，全国现共有纳
米企业323家，其中，以纳米字样注册的企业共57家，社
会投入资金约30亿元，并已形成以北京(包括北京、天
津、东北等地区)、上海(上海、浙江、山东、江苏、安
徽等地区)、深圳(包括深圳、广州、福建等地区)为中
心的三大纳米材料及纳米技术产业带。经济实力雄厚的华
东、华北及华南地区的纳米材料企业，占全国纳米企业的
80%左右。
从企业类型分析主要分为纳米材料应用型企业和纳
米材料生产型企业两类。纳米材料生产型企业主要从事各
种纳米粉体的生产，全国共有这类生产型企业30家，占所
有纳米企业的15%，大都分布于上海、浙江、江苏、广
东、山东等地;由于纳米粉体应用范围很广，主要侧重于
各种纳米粉体应用的纳米应用型企业分布也较为广泛，但
集中在北京、上海、浙江、江苏、广东、山东、安徽等地
的有200家，约占整个纳米企业的84%左右。
从成立时间分析目前323家从事纳米材料业务的纳
米企业中，有一半以上成立于1995年以后。许多1995年以
前成立的纳米企业，实际上也是在1998年、1999年前后，
从其它或相关行业转入开始涉足纳米材料的开发生产的;
2000年则是中国纳米材料企业骤增的一年，而且绝大多数
就是为纳米产业而“生”的。
从企业性质分析各种性质的企业对纳米材料及纳米
领域均有所涉足，但主要的还是以有限责任公司形式出
现。值得注意的是，最早涉足纳米材料开发生产领域的，
有不少是民营和私营企业，其中不少还投入了巨资;国有
和集体企业投资纳米，则大都出于将其作为改造传统产业
极好途径的目的;另外，外来资本也开始抢夺中国的纳米
“大蛋糕"。
从人员结构分析就企业员工人数而言，50人以下的
小规模企业占70%;就科研人员占员工总数的比例，超过
5%以上的占75%左右。显示中国纳米材料企业大都科技含
量较高，符合高科技公司的特征。
从资产规模分析注册资本在5000万以下的占90%左
右，1000万的占65%，说明大多数纳米企业尚属初创期。
我们对全国各地69家纳米及应用企业(京沪地区13
家，南方地区5家，华东地区23家，东北地区4家，华北地
区10家，中西部地区14家)，进行了抽样分析:从1亿元以
上至500万元以下，呈明显递减趋势一总资产超过1亿元占
8.7%，大都是运用纳米技术对其原有传统产业进行改造的
企业，也有相对成立较早的纳米企业;0.5-1亿元的占
13.0%, 3000-5000万元的占17.4%, 1000-3000万元的占
18.8%, 500-1000万元的占20.30%;总资产在500万元以下
的也占据了相当的比例(21.7%，这些公司大都是近两年
才刚刚成立的，或者是由科研单位与企业合作开发某项技
术或产品，或者是因为获得了某项国家资金的支持。
从产品种类分析目前，中国已建立了纳米材料生产
线30多条，生产的产品大多集中于纳米氧化物、纳米金属
粉末、纳米复合粉体等;纳米半导体、硅、纳米铁酸钡、
钦酸泌、钦酸锯、铁酸钢、铁酸锌等，也相继研制成功，
具备了小批量生产能力;单一粉体的应用已在全国展开。
纳米材料的主要应用领域有纺织、塑料、陶瓷、涂
料、橡胶等领域，而其主要也是用于产品的表面改性。
从资产效益分析中国近几年纳米材料产业的资金投
入强度逐渐增长，但产出效益并未同步增长。在被抽样比
较的69家纳米及应用企业中，1999年和2000年的主营收入
大都只在5000万元以下一1999年为51.85%, 2000年为
42.22%;主营收入逾亿元的企业，大都是老的传统企业，
其主要利润来源也并非来自纳米产品。净利润则大部分处
于100万元以下的微利状态一1999年为47.62%, 2000年为
39.39%;经营亏损的企业所占比例也不在少数一1999年为
23.81 %, 2000年为15.15%0
2.涉足纳米领域的上市公司分析
从涉足的时间分析上市公司公布的涉足纳米材料产
业的时间，主要集中在2000年7月之后。据不完全统计，
2000年下半年之前，仅有6家上市公司公布了涉足纳米领
域的相关信息，占现已公告“触纳”上市公司总数的
12.40%; 2000年下半年，半年内公告投资纳米的上市公司
则骤增了20家，占41.66%; 2001年上半年，又有22家上市
公司宣布加盟纳米领域，占45.84%a
从投资力度上分析截止2001年6月巧日，已明确公
告涉足纳米材料领域的上市公司共48家，其中有36家明确
公布了拟投入的资金额，但实际已投入资金的只有22家，
不足公告涉足纳米领域上市公司总数的一半。从投资力度
看，投资额在1000万元以下、1000-5000万元、5000万元
以上的，分别占36.11%} 33.34%, 30.55%}而从已投资的
力度来看，投资在1000万元以下的占据了相当比重，超过
了54.54%，投资在5000万从上的(包括涉及纳米概念的相
关投资)则不足13.64%0
显然，许多上市公司在发展战略上都已开始关注纳
米，但实际投资时则依然带有许多试探和试验的色彩。
从资金的来源分析已公布投资额的36家涉足纳米的
上市公司中，以公司自有资金投入的共有19家，占所有公
布纳米投资额的上市公司总数的52.78%;利用直接融资获
得的资金投入的16家，占44.45%，其中，以2000年度公发
上市或配股募集资金投入的8家、以2001年度拟配股或增
发募集资金投入的5家、以改变以前年度募集资金投入的2
家、以拟发行可转换债券募集资金投入的1家，分别占
22.24%, 13.88%, 5.56%和2.78%;另外，利用国债贴息
资金投入的有1家，占2.78%0
可见，“触纳”上市公司大都借纳米概念，充分利用
了本身所独具的在资本市场上的融资功能。
从涉足的领域分析在所有已公告投资纳米的上市公
司中，公告投资纳米材料应用的上市公司22家，占全部公
告家数的45.84%;公告投资纳米材料制备的上市公司21
家，占43.75%;公告投资纳米技术应用的上市公司共11
家，占22.92%。大量投资集中在较低层次的纳米粉体制备
和简单应用等方面，如投入纳米氧化物制备及应用的共24
家，占据了全部公告投资纳米的上市公司的1/2，其中不
乏缺乏认真调研分析一哄而起的现象。
从投资的动因分析上市公司投资纳米项目的基本动
因，有相当一部分是出于为给自己已有的传统产业，注入
新的高科技含量，以巩固自己的传统产业;也有不少上市
公司想借助新兴的前景广阔的纳米科技，涉足高新技术产
业，寻找公司新印利润增长点;还有少数上市公司则纯粹
是借题发挥，“项庄舞剑，意在沛公”，实际用意是在二
级市场，或者，想借高科技项目之名，顺利通过配股或增
发新股“圈钱”。
3.涉足纳米材料领域的模式分析
根据对已公告的48家涉足纳米领域的上市公司的初步
分析，可以大致将其涉足纳米领域的方式分为四种模
式—
试探性投资模式采用这一模式的上市公司，大都带
有明显的种子期风险投资的色彩，或者，以下属企业或投
资组建的风险投资公司，试探性地涉足纳米领域;或者，
与专业从事纳米研发生产的科研院所，联合设立纳米研究
所，资助并借以渗入最前沿的纳米技术和产品领域，但这
一方式的投资额一般都不超过500万元。
试验性投资模式采用这一模式的上市公司，要么直
接参股或控股已拥有技术和产品的现有纳米公司，要么与
拥有技术或产品的公司或技术方发起设立新的纳米公司。
这类投资有一些明显特征:一是上市公司的投资额一般在
1000-3000万元之间，带有一定试验性质，二是上市公司
一般都相对控股，有时是几家上市公司联合投资;三是所
涉足或新成立的纳米公司一般都有明确的产品，而且一般
都是按照可在创业板上市的模式进行构建的。
直接投资的模式采用这一模式的上市公司，一般拥
有很强的传统主业，希望通过投资纳米来改造自己的传统
产业。其中，青岛海尔、美菱电器、小鸭电器三家上市公
司在纳米家电领域展开的激烈竞争，尤为引人注目。而一
些房地产开发公司等，则采用了创建纳米技术园区的办
法，既盘活了存量资产，又借以介入纳米领域;一些投资
纳米获得初步成功的上市公司，也逐步拓展到纳米基地的
创建。
解化嫁接的模式采用这一模式的上市公司，大都是
通过与大股东之问的关联交易，涉足纳米领域并化解风险。
或者，由控股股东先期投入纳米项目，孵化成熟后再转给
上市公司;或者，采用与控股股东联合投资的方式，我中
有你，你中有我。还有不少上市的控股或参股大股东已经
涉足纳米领域，为上市公司涉足纳米提供了诸多便利。
三、存在问题介析及其对策建议
1.中国纳米产业存在的问题和制约因素
科研缺乏孟点，信息沟通缺乏据调研，中国有一半
以上的省市把“纳米技术及纳米材料”列为地方“十五”
发展重点。一些地方忽视市场因素及当地的客观条件，一
哄而上，结果造成低水平重复和资源浪费。在此次调研回
收的211份调查问卷中，认为制约中国纳米材料产业发展
的主要因素是“市场需求’，的，占41.23%0
另外，中国从事纳米材料和纳米技术研究的人员，分
属不同的行业、部门，条块分割，由于信息交流不畅，从
事纳米科研的人员缺乏相互交流，更缺乏与一线企业的交
流与合作，纳米应用研究力量分散、重复的现象严重;企
业间应用成果壁垒森严，难以推广，也致使不少低水平重
复，重点不突出，阻碍了整体优势的发挥。
科研经费不足.专业人才厄乏在此次调研回收的
211份调查问卷中，普遍认为制约中国纳米材料产业发展
的主要因素是“资金支持”，占100%!而中国传统分门别
类教育体制培养的“专业人才”，也远远不能适应拥有多
学科知识复合型纳米研发人才的需要。据测算，为推动中
国纳米材料产业的发展，近期就至少需要10000名复合型
纳米科研人员，人才缺口非常明显，纳米经营管理人才更
是缺乏。
成果先天不足，转化接口不畅与高水平纳米科技论
文形成鲜明反差的是，中国的纳米材料产业化并不理想。
虽然已建立了几十条纳米材料和技术的生产线，但产品主
要集中在纳米粉体的制备方面，生产规模一般在年产百吨
左右;另外，纳米科研与产业化的接口并不畅一科研院所
往往认识不到或者力不从心，去独立完成从实验室研制一
直做到实施产业化这一复杂的工程化、系统化工作，往往
是试管烧杯的成果一出来，就匆忙“交货”，没有潜心于
后续的应用开发和技术支持，科研成果成熟度不够，先天
不足，与企业产业化的接口十分靠前;而绝大部分企业都
是生产型的，缺乏持续创新和应用开发能力，只能接受非
常成熟的技术，其接受成果的是产业化链条中十分靠后的
阶段。二者接口的差异，导致纳米技术成果不能顺利实现
转化。
产权意识淡薄，行业标准缺乏中国纳米材料技术近几
年有了突破性的发展，专利数量也有所增加，但知识产权
意识在科学界尤其是开发应用领域仍然淡薄;另外，纳米
行业标准和技术规范缺乏，也有少数科研工作者缺乏科学
精神和科技道德，不是真正沉下心来深入地研究和解决科
学难题，只做了很少工作，就开始热衷于炒作纳米概念、
炒自己的“成果”，拿一些低水平“科技成果”甚至只是
一些概念性的东西，就四处合作重复转让，造成初级产品
过剩，浪费了社会整体资源;一些生产微米材料的企业，
在其产品性能、用途完全没变的情况下，贴上纳米标签，
摇身一变成了纳米材料企业，误导纳米概念;甚至还有一
些企业在投入少量资金注册了纳米材料公司或纳米材料应
用公司后，就开始在经营业绩上做文章，蓄意编造是专门
从事纳米科研、生产和应用的实力企业的假象，最终达到
圈资、骗政策的目的。
3.发展纳米产业的对策建议
制订发展规划，确定切入盆点坚持“有所为，有所
不为”，国家应对纳米基础研究有整体规划，应根据国家
产业发展战略和“十五”发展目标，制订全国纳米材料产
业的发展规划;按照市场需求，确定国家近、中期纳米材
料技术的开发重点，集中力量优先研究、开发和发展具有
自主知识产权、市场潜力大、技术可行的项目和对未来有
重大影响的关键领域。各省市地区应该结合自身的资源优
势，选择科研院校、企业，根据国内急需的产品，在各自
分散研究的基础上，有系统地进行协调，形成地方特色。
建立创新体系，吸引多元投资国家应鼓励科研单
位、高等院校与生产企业，共建纳米材料技术创新基地、
开放式研究开发中心等，对共性关键技术进行联合攻关，
建立以企业为主体、产学研结合的纳米材料创新体系，加
速纳米材料研究开发与产业化步伐。另外，应重视以政府
政策资金为导向，建立多元投资融资体系，吸引风险投资
及民间投资，使其大规模地介入纳米材料产业并和科技界
融合，同时，鼓励纳米科技型企业在资本市场上融资，加
速纳米成果的转化和产业推进。
抓好人才培养。强化专利保护以人为本，把纳米科
技人才队伍建设放在突出位置:设立纳米科技专业的新课
程，培养拥有多学科背景的纳米人才;采取切实措施，从
国外引进优秀的纳米人才;开展MBA教育，培训技术型
市场策划及营销人员，通过安排项目和基地建设，培养和
锻炼一支具有综合能力、创新能力、懂科技、会经营、善
管理的纳米科技帅才。同时，注重纳米技术的原始创新，
强化专利保护意识，提高知识产权在企业发展中的重要作用！
希望对你有用！
⑥ 粉末冶金的制备方法都有哪些
（1）生产粉末。粉末的生产过程包括粉末的制取、粉料的混合等步骤。为改善粉末的成型性和可塑性通常加入机油、橡胶或石蜡等增塑剂。
（2）压制成型。粉末在15-600MPa压力下，压成所需形状。
（3）烧结。在保护气氛的高温炉或真空炉中进行。烧结不同于金属熔化，烧结时至少有一种元素仍处于固态。烧结过程中粉末颗粒间通过扩散、再结晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化学过程，成为具有一定孔隙度的冶金产品。
（4）后处理。一般情况下，烧结好的制件可直接使用。但对于某些尺寸要求精度高并且有高的硬度、耐磨性的制件还要进行烧结后处理。后处理包括精压、滚压、挤压、淬火、表面淬火、浸油、及熔渗等。
粉末的制取方法：
制取粉末是粉末冶金的第一步。粉末冶金材料和制品不断的增多，其质量不断提高，要求提供的粉末的种类愈来愈多。例如，从材质范围来看，不仅使用金属粉末，也使用合金粉末，金属化合物粉末等；从粉末外形来看，要求使用各种形状的粉末，如产生过滤器时，就要求形成粉末；从粉末粒度来看，要求各种粒度的粉末，粗粉末粒度有500~1000微米超细粉末粒度小于0.5微米等等。
为了满足对粉末的各种要求，也就要有各种各样生产粉末的方法这些方法不外乎使金属、合金或者金属化合物呈固态、液态或气态转变成粉末状态。制取粉末的各种方法以及各种方法制的粉末。
呈固态使金属与合金或者金属化合物转变成粉末的方法包括：
（1）从固态金属与合金制取金属与合金粉末的有机械粉碎法和电化腐蚀法：
（2）从固态金属氧化物及盐类制取金属与合金粉末的还原法从金属和合金粉末、金属氧化物和非金属粉末制取金属化合物粉末的还原-化合法。
呈液态使金属与合金或者金属化合物转变成粉末方法包括：
（1）从液态金属与合金制取与合金粉末的有雾化法。
（2）从金属盐溶液置换和还原制取金属合金以及包覆粉末的有置换法、溶液氢还原法；从金属熔盐中沉淀制取金属粉末的有熔盐陈定法；从辅助金属浴中析出制取金属化合物粉末的有金属浴法。
（3）从金属盐溶液电解制取金属与合金粉末的有水溶液电解法；从金属熔盐电解制取金属和金属化合物粉末的有熔盐电解法。
呈气态使金属或者金属化合物转变成粉末的方法：
（1）从金属蒸汽冷凝制取金属粉末的有蒸汽冷凝法；
（2）从气态金属碳基物离解制取金属、合金以及包覆粉末的有碳基物热离解法。
（3）从气态金属卤化物气相还原制取金属、合金粉末以及金属、合金涂层的有气相氢还原法；从气态金属卤化物沉积制取金属化合物粉末以及涂层的有化学气相沉积法。
但是，从过程的实质来看，现有制粉方法大体上可归纳为两大类，即机械法和物理化学法。机械法是将原材料机械的粉碎，而化学成分基本上不发生变化的工艺过程；物理化学法是借助化学的或物理的作用，改变原料的化学成分或聚集状态而获得粉末的工艺过程，粉末的生产方法很多从工业规模而言，应用最广泛的汉斯还原法、雾化法和电解法有些方法如气相沉积法和液相沉积法在特殊应用时亦很重要。
⑦ 纳米材料的特性是什么
假如给你一块橡皮，你把它切成两半，那么它就会增加露在外面的表面，假如你不断地分割下去，那么这些小橡皮总的表面积就会不断增大，表面积增大，那么露在外面的原子也会增加。如果我们把一块物体切到只有几纳米的大小，那么一克这样的物质所拥有的表面积就有几百平方米，就像一个篮球场那么大。随着粒子的减小，有更多的原子分布到了表面，据估算当粒子的直径为10纳米时，约有20％的原子裸露在表面。而平常我们接触到的物体表面，原子所占比例还不到万分之一。当粒子的直径继续减小时，表面原子所占的分数还会继续增大。如此看来，纳米粒子真是敞开了胸怀，不像我们所看到的宏观物体那样，把大部分原子都包裹在内部。
正是由于纳米粒子敞开了胸怀，才使得它具有了各种各样的特殊性质。我们知道原子之间相互连接靠的是化学键，表面的原子由于没能和足够的原子连接，所以它们很不稳定，具有很高的活性。用高倍率电子显微镜对金的纳米粒子进行电视摄像，观察发现这些颗粒没有固定的形态，随着时间的变化会自动形成各种形状，它既不同于一般固体，也不同于液体；在电子显微镜的电子束照射下，表面原子仿佛进入了“沸腾”状态，尺寸大于10纳米后才看不到这种颗粒结构的不稳定性，这时微颗粒具有稳定的结构状态。超微颗粒的表面具有很高的活性，在空气中金属颗粒会迅速氧化和燃烧。如果要防止自燃，可采用表面包覆或者有意识地控制氧化速率，使其缓慢氧化生成一层极薄而致密的氧化层。
概括一下，纳米颗粒具有如下一些的特殊性质：
光学性质
纳米粒子的粒径(10～100纳米)小于光波的波长，因此将与入射光产生复杂的交互作用。纳米材料因其光吸收率大的特点，可应用于红外线感测材料。当黄金被细分到小于光波波长的尺寸时，即失去了原有的富贵光泽而呈黑色。事实上，所有的金属在超微颗粒状态都呈现为黑色。尺寸越小，颜色愈黑，银白色的铂(白金)变成铂黑，金属铬变成铬黑。由此可见，金属超微颗粒对光的反射率很低，通常可低于1％，大约几微米的厚度就能完全消光。利用这个特性，可以将纳米粒子制成光热、光电等转换材料，从而高效率地将太阳能转变为热能、电能。此外，又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等。
热学性质
固态物质在其形态为大尺寸时，其熔点往往是固定的，超细微化后，却发现其熔点将显著降低，当颗粒小于10纳米量级时尤为显著。例如，金的常规熔点为1064℃，当颗粒尺寸减小到10纳米时，熔点则降低27℃，2纳米时的熔点仅为327℃左右；银的常规熔点为670℃，而超微银颗粒的熔点则可低于100℃。因此，超细银粉制成的导电浆料可以进行低温烧结，此时元件的基片不必采用耐高温的陶瓷材料，甚至可用塑料。采用超细银粉浆料，可使膜厚均匀，覆盖面积大，既省料又具有高质量。日本川崎制铁公司采用0.1～1微米的铜、镍超微颗粒制成导电浆料可代替钯与银等贵金属。超微颗粒熔点下降的性质对粉末冶金工业具有一定的吸引力。例如，在钨颗粒中附加0.1％～0.5％重量比的超微镍颗粒后，可使烧结温度从3000℃降低到1200～1300℃，以致可在较低的温度下烧制成大功率半导体管的基片。
磁学性质
人们发现鸽子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趋磁细菌等生物体中存在超微的磁性颗粒，使这类生物在地磁场导航下能辨别方向，具有回归的本领。磁性超微颗粒实质上是一个生物磁罗盘，生活在水中的趋磁细菌依靠它游向营养丰富的水底。通过电子显微镜的研究表明，在趋磁细菌体内通常含有直径约为2纳米的磁性氧化物颗粒。这些纳米磁性颗粒的磁性要比普通的磁铁强很多。生物学家研究指出，现在只能“横行”的螃蟹，在很多年前也是可以前后运动的。亿万年前螃蟹的祖先就是靠着体内的几颗磁性纳米微粒走南闯北、前进后退、行走自如，后来地球的磁极发生了多次倒转，使螃蟹体内的小磁粒失去了正常的定向作用，使它失去了前后进退的功能，螃蟹就只能横行了。
力学性质
陶瓷材料在通常情况下呈脆性，然而由纳米超微颗粒压制成的纳米陶瓷材料却具有良好的韧性。因为纳米材料具有大的界面，界面的原子排列是相当混乱的，原子在外力变形的条件下很容易迁移，因此纳米陶瓷材料能表现出甚佳的韧性与一定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力学性质。美国学者报道氟化钙纳米材料在室温下可以大幅度弯曲而不断裂。研究表明，人的牙齿之所以具有很高的强度，是因为它是由磷酸钙等纳米材料构成的。至于金属一陶瓷等复合纳米材料，则可在更大的范围内改变材料的力学性质，其应用前景十分宽广。
⑧ 纳米的纳米金属
高密度磁记录材料。利用纳米钴粉记录密度高、矫顽力高（可达119.4KA/m）、信噪比高和抗氧化性好等优点，
可大幅度改善磁带和大容量软硬磁盘的性能。
磁流体。用铁、钴、镍及其合金粉末生产的磁流体性能优异
，可广泛应用于密封减震、医疗器械、声音调节、光显示等。
吸波材料。金属纳米粉体对电磁波有特殊的吸收作用。铁、钴、氧化锌粉末及碳包金属粉末可作为军事用高性能毫米波隐形材料、可见光——红外线隐形材料和结构式隐形材料，以及手机辐射屏蔽材料。 金属和非金属的表面导电涂层处理。
高效催化剂。铜及其合金纳米粉体用作催化剂，效率高、选择性强，可用于二氧化碳和氢合成甲醇等反应过程中的催化剂。
导电浆料。用纳米铜粉替代贵金属粉末制备性能优越的电子浆料，可大大降低成本。此技术可促进微电子工艺的进一步优化。 高性能磁记录材料。利用纳米铁粉的矫顽力高、饱和磁化强度大（可达1477k㎡/kg）、信噪比高和抗氧化性好等优点，
可大幅度改善磁带和大容量软硬磁盘的性能。
磁流体。用铁、钴、镍及其合金粉末生产的磁流体性能优异
，可广泛应用于密封减震、医疗器械、声音调节、光显示等领域。
导磁浆料。利用纳米铁粉的高饱和磁化强度和高磁导率的特性，可制成导磁浆料，用于精细磁头的粘结结构等。
纳米导向剂。一些纳米颗粒具有磁性，以其为载体制成导向剂，可使药物在外磁场的作用下聚集于体内的局部，从而对病理位置进行高浓度的药物治疗，特别适于癌症、结核等有固定病灶的疾病。 磁流体。用铁、钴、镍及其合金粉末生产的磁流体性能优异，广泛应用于密封减震、医疗器械、声音调节、光显示等。
高效催化剂。由于比表面巨大和高活性，纳米镍粉具有极强的催化效果，可用于有机物氢化反应、汽车尾气处理等。
高效助燃剂。将纳米镍粉添加到火箭的固体燃料推进剂中可大幅度提高燃料的燃烧热、燃烧效率，改善燃烧的稳定性。
导电浆料。电子浆料广泛应用于微电子工业中的布线、封装、连接等，对微电子器件的小型化起着重要作用。用镍、铜、铝纳米粉体制成的电子浆料性能优越，有利于线路进一步微细化。
高性能电极材料。用纳米镍粉辅加适当工艺，能制造出具有巨大表面积的电极，可大幅度提高放电效率。
活化烧结添加剂。纳米粉末由于表面积和表面原子所占比例都很大，所以具有高的能量状态，在较低温度下便有强的烧结能力，是一种有效的烧结添加剂，可大幅度降低粉末冶金产品和高温陶瓷产品的烧结温度。
金属和非金属的表面导电涂层处理。由于纳米铝、铜、镍有高活化表面，在无氧条件下可以在低于粉体熔点的温度实施涂层。此技术可应用于微电子器件的生产。 高效催化剂。锌及其合金纳米粉体用作催化剂。
硬质合金
普通结构硬质合金的耐磨性与韧性相互排斥，协调这种矛盾一直是硬质合金研究方面焦点。研究发现，在硬质合金粘结相含量一定的情况下，当碳化钨(WC)晶粒度减小到0.8μm以下时，不仅合金的硬度提高，而且强度也有提高，随着晶粒度的进一步减小，提高幅度更加明显。这种兼有高硬度和高强度的硬质合金刀具在加工硬而脆的材料(如冷铸铁等)时显示出优异的使用性能。WC-10Co超细硬质合金的硬度(HRA)可达到93，横向断裂强度大于5000MPa。纳米及超细晶粒硬质合金具有普通硬质合金不可比拟的优越性能，满足现代加工工业以及特种应用领域对新材料加工要求的能力大副提高。纳米及超细结构硬质合金的这种“双高”(高耐磨性、高韧性)性能，特别适用于制造适应高负荷、高应力磨损、锐利、刚性好工具和模具，如印刷电路板(PCB)微钻、V-CUT刀、铣刀等。关于纳米及超细结构硬质合金的晶粒度问题，目前没有统一的标准。一般认为，晶粒度小于0.5μm的硬质合金为超细硬质合金，晶粒度小于0.2μm的硬质合金为纳米硬质合金。在这方面，瑞典Sandvik和德国粉末冶金协会的分级标准相对权威。20世纪90年代以来，围绕细化晶粒，制取超细乃至纳米结果硬质合金的研究开发已经成为世界硬质合金技术领域的一大热点。美国Rutgers大学于1989年率先研制成功纳米结构硬质合金并取得专利。纳米结构硬质合金的问世，是硬质合金领域中具有划时代意义的重大突破，为解决硬质合金强度和硬度之间的矛盾开辟了新的途径。 北京化工大学的段雪院士领导的团队在超短碳纳米管的研究上取得了重大进展。他们基于长期以来对插层材料的坚实研究和深刻认识，利用层状双羟基金属氢氧化物(LDH)的层间空间限域作用，合成了十二烷基磺酸阴离子(DSO)插层的Co-Al LDH。而后以LDH层间的甲基丙烯酸甲酯(MMA)为碳源，通过还原得到的活性金属Co的催化作用，合成生长了长度小于1 nm(分子尺度)，外径和壁厚分别约为20 nm和3.5 nm的碳纳米环。
来自美国宾夕法尼亚大学的研究人员于近日发明了一种由碳纳米管(由石墨原子构成的管状物，重量轻，六边形结构连接完美)构成的低密度、超强韧的气凝胶(一种固体物质形态，是世上密度最小的固体)，能够在清洁石油泄漏领域起到关键作用。
斯坦福大学发布了首款由碳纳米晶体管组成的电脑芯片。硅晶体管早晚会走到道路的尽头。晶体管越做越小，以至于它不能够容纳下足够的硅原子来展示硅的特性。碳纳米管(CNT)，锗化硅(SiGe)，砷化物(GaAs)都是可能的替代品。碳纤维纳米管具有良好的传导性，体积小，并且能在刹那间开关。它拥有比肩石墨烯的电气属性，但是制造半导体的难度却小很多。
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南风化工：南风化工与清华大学合作开发碳纳米管，目前纳米粉体产业化中心开发的15千克/小时碳纳米管批量生产技术已通过了教育部的专家鉴定。 中国宝安：碳纳米管的龙头，麻省理工学院的化学工程师通过使用碳纳米管制成的太阳能天线，其利用的太阳能是普通太阳能光伏电池的100倍。 “纳米机器人”的研制属于分子仿生学的范畴，它根据分子水平的生物学原理为设计原型，设计制造可对纳米空间进行操作的“功能分子器件”。纳米生物学的近期设想，是在纳米尺度上应用生物学原理，发现新现象，研制可编程的分子机器人，也称纳米机器人。合成生物学对细胞信号传导与基因调控网络重新设计，开发“体内”（in vivo）或“湿”的生物计算机或细胞机器人，从而产生了另种方式的纳米机器人技术。我国著名学者周海中教授1990年在《论机器人》一文中预言：到二十一世纪中叶，纳米机器人将彻底改变人类的劳动和生活方式。
⑨ 纳米金属粉末的特点有什么，有哪些制备方法
纳米金属粉末的特点：
1.高效催化剂：纳米粉末所具有的高活性、比表面积大的特点使其常适于用作为催化剂。实验研究表明，纳米钴粉、粉、锌粉等具有极强的催化效果。利用这些纳米粉末制成的催化剂在一些有机物的化学合成方面，催化效率比传统催化剂要高出数十倍，可用于有机物氢化反应、汽车尾气处理等。（纳米钴粉，纳米镍粉，纳米锌粉）
2.高效助燃剂：纳米粉末具有极强的储能特性，将其作为添加剂加入燃料中可大大提高燃烧率。将一些纳米粉末添加到火箭的固体燃料推进剂中， 可大幅度提高燃料的燃烧热、燃烧效率，改善燃稳定性。有研究表明，向火箭固体燃料中加入0.5%纳米铝粉或镍粉，可使燃烧效率提高10%-25%，燃烧速度加快数十倍。（纳米铝粉，纳米镍粉）
纳米金属粉末的制备方法：
1.传统制备方法：气相法、液相法、固相法。
2.新型制备方法：等离子气化法、金属喷雾燃烧法。
⑩ CVD与PCVD的异同点
CVD与PCVD的异同点如下：
1、工件表面超硬化处理方法主要有物理气相沉积（PVD），化学气相沉积（CVD），物理化学气相沉积（PCVD），扩散法金属碳化物履层技术，其中，CVD法具有膜基结合力好，工艺绕镀性好等突出优点，因此其应用主要集中在硬质合金等材料上。PCVD法的沉积温度低，膜基结合力及工艺绕镀性均较PVD法有较大改进，但与扩散法相比，膜基结合力有较大的差距，PVD法具有沉积温度低，工件变形小的优点，但由于膜层与基体的结合力较差，工艺绕镀性不好，往往难以发挥超硬化合物膜层的性能优势。此外由于PCVD法是等离子体成膜，虽然绕镀性较PVD法有所改善，不过没有办法消除。
2、由扩散法金属碳化物覆层技术形成的金属碳化物覆层，与基体形成冶金结合，具有PVD、PCVD无法比拟的膜基结合力，因此该技术真正能够发挥超硬膜层的性能优势，此外，该技术没有绕镀性问题，后续基体硬化处理方便，并可多次重复处理，使该技术的适用性更加广泛。
3、CVD是在高温远高于临界温度下，产物蒸汽形成过饱和蒸气压，自动凝聚成晶核，在聚集成颗粒，在低温区得到纳米粉体。可以选择条件来控制粉体的大小形状等。对于PCVD，它是利用电弧产生高温，将气体等离子化，然后这些离子逐渐长大聚合，形成超细粉体，该方法反应温度高，升温冷却速率较快。
