纳米金属粉末的应用

纳米金属粉末的应用
纳米材料和纳米技术是20世纪后期出现的新型材料和高新技术。由于纳米材料的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，使它与常规材料相比具有独特的优异性能。当物质小到1-100nm时，由于其量子效应、物质的局域性和巨大的表面及界面效应，物质的很多性能会发生质变，呈现出许多既不同于宏观物体、也不同于单个原子的奇异现象。如纳米晶铜在常温下具有非凡的超塑
性，这在以前是难以想像的。应用纳米材料能使一些工艺条件得到大大改善，如在钨颗粒中加0.1%-0.5%质量比的超细镍颗粒后，可使烧结温度从3000度降到1200-1300度，能在较低的温度下烧制成大功率半导体管的基片。因此，纳米材料和纳米技术的研究得到世界各国、尤其是发达国家的重视。
纳米金属粉末在导弹固体火箭发动机中的应用
由于纳米金属粉末较之普通金属粉末的比表面积增大，使之具有很强的化学反应特性和冶金反应
能力，金属粒子的功能特性大大增强。与普通铝粉相比，纳米铝粉具有燃烧更快、放热量更大的特点，已成为一种低成本的燃料。在固体推进剂中使用纳米材料，将有效地提高固体推进剂的燃烧性能。当火箭固体燃料中搀和纳米铝粉后，铝在燃烧的推进剂表面熔化，形成液滴，并且在氧化物颗粒间的缝隙中聚集，较小的缝隙产生较小的铝液滴，并能快速地进入气流中，增加了推进剂的流动性，提高反应速度及效率。若在固体燃料推进剂中添加1%质量比的超微铝或镍颗粒，每克燃料的燃烧热可增加1倍。
纳米金属粉末在吸波隐身材料中的应用
金属超微颗料对光的反射率很低，通常可低于1%，大约几微米的厚度就能完全消光。纳米铁镍合金颗粒具有优异的微波吸收特性，不但在厘米波段如此，而且在毫米波段也如此，最高吸收率可达99.95%。美国曾研制出的“超黑粉”纳米吸波材料能对雷达波的吸收率达99%。由此，在导弹发动机、军用飞机等上采用纳米涂料，可有效地减少由电磁波或红外辐射产生的一系列问题。在民用领域可解决计算机、微波炉等的防辐射问题。
纳米金属粉末在润滑油中的应用
将超细金属粉末（如纳米铜、纳米镍及其合金等）以适当方式加入润滑油中，可得到一种性能优异的新型润滑油。摩擦学实验表明，当铜粉的粒径大于100nm时，它是一种磨料，但当其粒径小 于50nm时，可较大幅度提高润滑油的最大无卡咬负荷。纳米铜粉的这种性能使之在润滑油中具有重要的用途，国内科研机构通过对纳米铜粉的表面进行改性，克服了纳米铜粉在润滑油中的自憎现象，能均匀、稳定地分散在润滑油中并可防止纳米铜粉的二次积聚和沉淀，成功开发了纳米铜润滑油添加剂。将这种添加剂添加到汽车发动机润滑油中，可明显减小发动机的启动电流并明显增大汽缸压力。发动机使用这种添加剂一段时间后，缸套和活塞环上便形成一层保护膜，一旦润滑油系统发生故障，汽车还能安全行使一段时间。
纳米金属粉末在电子领域中的应用
随着金属粉末粒径的急剧减小，其物理性能会发生很大万方化。如金的常规熔点为1064度，当颗粒减小到10nm时,则降低27度，2nm尺寸金的熔点仅约327度；银的常规熔点为670度，而超微银颗粒的熔点可低于100度。因此用纳米粉末制成的导电浆料，可以显著降低陶瓷的烧结温度，能大大提高芯片的可靠性和成品率，降低生产成本。如超细银粉制成的导电浆料可以进行低温烧结，这种情况下元件的基片可不必采用耐高温的陶瓷材料，甚至可用塑料。纳米导电浆料可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的作用。
纳米金属粉末在磁性材料领域中的应用
纳米金属粉末广泛应用于制造纳米磁记录材料、磁性液体、纳米磁性颗粒膜材料等，如用纳米钴、纳米铁、纳米镍等磁性金属粉末制备的磁性液体，可应用于旋转密封、阻尼器件、磁性液体印刷、选矿分离、精密研磨和抛光、磁性药物、磁性液体刹车等。
纳米金属粉末在抗菌材料中的应用
近年来的研究与发展表明，纳米银粒具有优异的抗菌活性。据报导，美国1家公司生产的纳米银
织物，其抗菌性能高于可溶性银离子（如硝酸银水溶液），也优于已问世60余年、在临床上使用效果良好、无抗药性的磺胺嘧啶银。用其制作控制烧伤、烫伤感染的药物效果十分良好，该产品 2001年的销售额为3000多万美元，预计今后几年销售额将大增。
纳米金属粉末在粉末冶金领域中的应用
由于纳米金属粉末具有高的比表面积，化学活性大，使得粉末的烧结温度低，因此在粉末冶金工艺中可用作烧结助剂，缩短烧结过程的加热周期，甚至可降低烧结温度。另外，可用纳米金属粉末制备粉末冶金涂层，如利用激光将粉末连接到玻璃上，或将粉末凝胶熔化到基体上等。