納米工藝在冶金中的主要應用(一)

  1.納米工藝的目標

  實(shí)際的納米工藝計劃解決2個(gè)主要問(wèn)題。

  首先,它們可能使設備和儀器進(jìn)一步微型化。特別是借助不同組織或用噴涂獲得極薄的薄膜,可以在很小的體積內形成要求的性能。移動(dòng)電話(huà)就是很好的例子。這些多功能設備能進(jìn)行攝像和攝影,進(jìn)行聲波記錄等。納米工藝在醫學(xué)中的任務(wù)同樣重要。有可能制造新一代的診斷儀器:微型傳感器,甚至特定類(lèi)型的微型計算機。它們能移動(dòng)到人體內,以便傳遞內部器官狀態(tài)最準確可靠的信息。應用藥劑的納米脈沖和納米劑量,預示著(zhù)成功醫治最復雜的和現今的不治之癥。

  尺寸效應在電子學(xué)和光學(xué)儀器中會(huì )產(chǎn)生巨大優(yōu)勢。航天和航空技術(shù)裝備應用納米材料和納米工藝很有前景。因為,這些地方設備的重量和尺寸問(wèn)題具有決定意義。

  第2個(gè)任務(wù)是獲得具有全新性能的材料,它們是用傳統方法不能獲得的。表面、晶間及相間界面,對于很小尺寸的致密微?;蛳?,起著(zhù)特別重要的作用。它們可能占總體積的50%,甚至占物質(zhì)的主要重量。在許多情況下,微?;蚣{米晶體的發(fā)達表面,會(huì )在質(zhì)量上產(chǎn)生新的物理、化學(xué)和力學(xué)性能。納米微粒組成的材料,特別是在一定的條件下,顯示出全新的導電、磁性、光學(xué)及其他特性。例如,納米粉末開(kāi)始自然發(fā)光,另外與周?chē)h(huán)境相互作用,甚至能改變自己相成分。借助納米工藝可以目標明確地利用性能的這種突變效應。

  2.納米工藝發(fā)展

  采用常規的工藝也可以獲得納米效應。例如,俄羅斯科學(xué)院固體物理研究所用大的總壓下量多次軋制方法,獲得由幾千層極?。?0nm)層組成的、銅和鈮復層帶材試樣,具有極好的超導性能。由此可以得出結論:現代冶金設備(軋機、熱處理爐等)能獲得納米材料產(chǎn)品。

  生產(chǎn)的納米產(chǎn)品有80%以上是納米粉末。在20世紀50年代,就已經(jīng)開(kāi)始得到應用,在采用“納米”術(shù)語(yǔ)前稱(chēng)為超細度粉末。在俄羅斯,首先是М、И、特魯索夫等對這方面的發(fā)展作出了強有力的貢獻。他們在制造钚的工藝過(guò)程中能夠獲得小于100nm的微粒。

  現代納米材料可以分成幾類(lèi):納米晶組成的物質(zhì);很小厚度的納米表層;納米尺寸微粒組成的納米粉末。這不是現代納米材料的全部類(lèi)型。

  應指出具有很小尺寸,即小于100nm,不是確定某一具體工藝為納米工藝的充分理由。在很久以前,納米工藝就已得到應用。在中世紀制造帶彩色繪畫(huà)的玻璃時(shí),使用添加超細度金屬微粒的方法,達到改變玻璃顏色的目的。神奇的大馬士革鋼獨特的性能,應歸功于按一定制度鍛造產(chǎn)生的納米組織;而著(zhù)名的金箔實(shí)質(zhì)就是由實(shí)體材料制成納米薄膜鍍層。目前使用術(shù)語(yǔ)“納米組織材料”,表示這種材料成分中有相應尺寸的微?;蚱渌M織元素(不必是晶粒)。例如,在高速切削鋼中,形式上也可以說(shuō)是納米微粒的超細碳化物保證了強化效應。然而,性能的變化,顯然才是某種材料和工藝可以確定為“納米”的決定標準。

鏈接:納米工藝在冶金中的主要應用(二)