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??? 納米粉體由于具有小尺寸效應、量子效應、表面效應、宏觀量子隧道效應等特點，使其在性能上具有普通材料所不能比擬的優(yōu)越性，如低熔點、低密度、高強度和較好的韌性和高溫抗氧化、抗腐蝕能力以及良好的介電性質、聲學性質、光學穩(wěn)定性等。納米材料在催化劑、高聚乳液、水泥、陶瓷、碳纖維材料、醫(yī)藥以及光電子或微電子器件和火箭推進器中已經(jīng)得到了廣泛的應用。納米技術的發(fā)展必將引起材料科學發(fā)展的一場新的革命，同時也必將為人類提供一種嶄新的生活方式和思維方式。目前，納米材料的開發(fā)和應用越來越受到人們的關注，而目前納米粉體制備的方法更是層出不窮，比較常見制備方法的有氣相法、液相法和固相法以及機械合金化。激光制備方法作為一種新技術由于具有一系列特殊的優(yōu)點，自從Haggerty等人在20世紀80年代首次提出以來得到了迅速發(fā)展，成為材料科學與凝聚態(tài)物理研究的前沿領域。與其它納米材料的制備方法相比，激光法制備的納米粉體更好的符合Bowen提出的理想粉末的條件，是一種更為理想的納米粉體制備方法。
激光法制備納米粉體技術的特點
??? 激光是一種受激輻射的特殊光源，加上激光器中諧振腔的作用，使激光具有很好的相干性和方向性，因而激光的穩(wěn)定性很好，聚焦度很高，能產(chǎn)生高能量密度的激光光束。作為加熱源的激光由于自身的特殊性，在制備納米粉體和薄膜具有以下幾個特點：（1）激光光源的輸出端可以置反應容器之外，輸出的激光通過反應容器上的光鏡后進入反應室直接與作用物質作用，制備過程操作簡便，各種工藝參數(shù)易控制，尤其激光功率大小、功率密度的調節(jié)比較簡單；（2）反應時間短，加熱溫度高，致使加熱與冷卻速度快，這種“冷淬”的效果會抑制形核不會生長過大，易制備納米量級的微粒；（3）激光光束直徑小，作用區(qū)域面積小，反應區(qū)可與反應器壁隔離，這種無壁反應避免了由反應壁造成的污染，可制得高純納米粉體；（4）可以制備出高質量的納米粉體，制備的納米粉體具有顆粒小、形狀規(guī)則、粒徑分布范圍窄、無嚴重團聚、無粘結、高純度、表面光潔等特點；（5）適用范圍廣。在普通金屬、非金屬以及氮化物、碳化物、氧化物和復合材料中已經(jīng)得到了廣泛的應用，由于激光的高能量密度在難熔材料的納米化中更顯示出巨大的優(yōu)越性。
激光法制備納米粉體的原理
??? 激光制備納米粉體的基本方法有激光誘導化學氣相沉積法（LICVD）和激光燒蝕法（LAD）。激光誘導制備納米粉體并不是僅僅以激光為加熱源，而是利用激光的誘導作用和作用物質對特定激光波長的共振吸收制備出所要求的納米粉體。LICVD制備納米粒子的基本原理是利用反應氣體分子(或光敏分子)對特定波長激光的共振吸收，誘導反應氣體分子的激光熱解、激光離解(如紫外光解、紅外多光子離解)、激光光敏化等化學反應，在一定工藝條件下(激光功率密度、反應池壓力、反應氣體配比、流速和反應溫度等)反應生成物成核和生長，通過控制成核與生長過程，即可獲得納米粒子。將反應氣體混合后，經(jīng)噴嘴噴入反應室形成高速穩(wěn)定的氣體射流，為防止射流分散并保護光學透鏡，通常在噴嘴外加設同軸保護氣體。如反應物的紅外吸收帶與激光振蕩波波長相匹配，反應物將有效吸收激光光子能量，產(chǎn)生能量共振，溫度迅速升高，形成高溫、明亮的反應火焰，反應物在瞬間發(fā)生分解化合，形核長大。它們在氣流慣性和同軸保護氣體的作用下，離開反應區(qū)后，便快速冷卻并停止生長，最后將獲得的納米粉體收集于收集器中。激光燒蝕法是一個蒸發(fā)、分解合成、冷凝的過程，其基本原理是：將作為原料的耙材置于真空或充滿氬等保護氣體的反應室中，耙材表面經(jīng)激光照射后，與入射的激光束相作用。耙材吸收高能量激光束后迅速升溫、蒸發(fā)形成氣態(tài)。氣態(tài)物質可直接冷凝沉積形成納米微粒，氣態(tài)物質也可在激光作用下分解后再形成納米微粒。若反應室中有反應氣體，則蒸發(fā)物可與反應氣體發(fā)生化學反應，經(jīng)過形核生長、冷凝后得到復合化合物的納米粉體。激光燒蝕法同激光誘導化學氣相法相比，其生產(chǎn)率更高，使用范圍更廣，并可合成更為細小的納米粉體。由于激光的特殊作用，激光燒蝕法可制得在平衡態(tài)下不能得到的新相。
??? 激光燒蝕法中，激光主要作用于固體一真空(氣體)界面，隨著對材料性能的新的要求，人們開始嘗試激光燒蝕液一固界面。激光誘導液一固界面反應法與誘導固體一真空(氣體)界面原理相似，只是反應或保護環(huán)境由真空或氣體變?yōu)橐后w。首先，激光與液一固界面相互作用形成一個燒蝕區(qū)，再促使正負粒子、原子、分子以及其它粒子組成的等離子體的形成。等離子體形成后，因處于高溫高壓高密度絕緣膨脹態(tài)四處擴散，利用粒子間的相互作用和液體的束縛作用，在液一固界面附近形成納米粉體。由于液體的作用促進了等離子體的重新形核生長，此方法在制備那些只有在極端條件下才能制備的亞穩(wěn)態(tài)納米晶具有很大的優(yōu)越性。為拓寬激光在納米粉體制備中的應用，可采用激光一感應復合加熱法制備納米粉體。在激光作用之前，先將靶材用高頻感應加熱融化并達到較高溫度，再引入激光作用于靶體。這可使靶體對激光的吸收大為加強，利于提高激光的利用率，并在耙區(qū)附近產(chǎn)生很大的溫度和壓力梯度，有利于提高粉末產(chǎn)率和降低粉體的平均粒徑，故這種復合加熱方法既具有感應加熱制粉的優(yōu)點又兼有激光制粉的優(yōu)點。