古老的納米顆粒固相制作方法是球磨,但是球磨所能達到的細度是非常有限的,納米砂磨機的誕生延續并升級了經典球磨的研磨方法,挑戰了研磨的極限(1-50nm),使超細納米級的研磨成為可能。
固相制備大致分為化學法和機械法。用化學法制備過程中必定有化學反應伴生,并重新構成新的物質形成粉體,較重要的方法有熱分解法。
1.熱分解法
熱分解的物料為固相,分解后目標產物為固相,其余為氣相,進行這類制備的原料主要有以草酸鹽為主的有機酸鹽,其分解溫度低,產生的氣體多數為CO2和水蒸氣。草酸與多種金屬可形成草酸鹽,而且這些有機酸鹽易于提純獲得。一些金屬的草酸鹽及其分解溫度見表6-4。
2.機械法
磨碎法屬于機械法之一,但用磨碎法制備納米級的顆粒,則與一般磨碎又有區別。
由于磨碎的細度大大增加,機械力化學的現象較突出。因此,磨碎所得的顆粒與原物質結構不一樣,不會是純物質,經常是納米金屬間化合物。
納米顆粒制備最常用的方法是納米砂磨機,它是大量制備納米晶粉末的較經濟的方法,不少科學研究表明,純金屬、端際固溶體和金屬間化合物可以通過納米砂磨機制成納米顆粒,顆粒尺寸決定于球磨條件和材料成分。由于所制
備的產品粒度很細,故研磨介質的直徑也很小,如采用1mm的介質磨球,可產生l-2um的超細顆粒,用回轉磨則可制備粒度為0.2-1um的Al2O3超微顆粒。又如Ti-10%Cu(原子比)經納米砂磨機合金化后形成6-8nm的顆粒,由于Cu在晶
界的偏析,阻礙了顆粒成長,使得該納米晶粒非常穩定。
除球磨機跟納米砂磨機外,還有其他磨沖機也可用于超細顆粒的制備,如膠體磨、氣流磨等。