超細(xì)粉體材料的制備技術(shù)及應(yīng)用

何紅鋼 馮陳娟

摘 要：本文簡略闡述了超細(xì)粉體材料在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用情況，并從固相法、液相法以及氣相法幾方面內(nèi)容著手，對超細(xì)粉體材料的制備技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析，旨在為相關(guān)研究人員提供參考。

關(guān)鍵詞：超細(xì)粉體材料;制備技術(shù);固相法

1超細(xì)粉體材料在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用

1.1微電子行業(yè)

對于微電子領(lǐng)域來說，電子漿料本身是較為重要的電極材料之一，其主要是敷于絕緣體、介電體以及導(dǎo)電體的表面。通常情況下Ni、Pt、Ag、Au、Pd以及Cu等導(dǎo)電性粉末會用于導(dǎo)電漿，而用于介電漿的粉末則包括BaTiO3、TiO2等。從目前來看，我國已經(jīng)有諸多單位和研究人員針對電子漿料展開了研究和生產(chǎn)，但結(jié)合實際情況進(jìn)行分析，其當(dāng)前生產(chǎn)的數(shù)量難以同實際需求相適應(yīng)，所以每年仍需要對電子漿料進(jìn)行進(jìn)口。對于未來超細(xì)微粉的應(yīng)用和發(fā)展來說，電子漿料有著至關(guān)重要的地位。而磁記錄材料則主要指的是在錄像帶以及錄音帶制作中所使用的超細(xì)針狀Fe3O4鐵粉，相關(guān)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，相對于普通的磁帶來說，使用超細(xì)磁粉所制作的錄像帶以及錄音帶在記錄密度方面要高10倍左右。從目前來看，我國在該方面已經(jīng)有了較多的開發(fā)工作，部分中試性能指標(biāo)與日本公司相比要有著較高的水平。

1.2食品工業(yè)

在食品工業(yè)中超細(xì)粉體材料有著極強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢，例如，在多種食品的制作中，都可以添加果蔬超細(xì)粉體，這樣一來不僅能夠讓食品更加營養(yǎng)，還可以有效改善食品的色香味，切實提升食品的質(zhì)量。而果蔬超細(xì)粉體本身便有著較強(qiáng)的分散性以及溶解性，有助于消化吸收，所以其在保健食品中有著較高的應(yīng)用價值，高效落實果蔬粉超細(xì)化，能夠為食物資源更加高效的應(yīng)用創(chuàng)造良好的條件。豆皮、玉米皮以及甘蔗渣中都包含著極為豐富的微量元素以及維生素，有著較高的營養(yǎng)價值，但其常規(guī)粉碎有著相對較大的粒徑，所以會對其后期的食用口感產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。而對其展開相應(yīng)的細(xì)化加工處理工作，可以有效實現(xiàn)對于食用口感的改善，繼而最大限度提升各項資源的利用效率，并且能夠達(dá)到豐富食品品種以及營養(yǎng)的效果。

1.3模具制造

除了微電子行業(yè)和食品工業(yè)來說，超細(xì)粉體材料在模具制造業(yè)中也有著極為重要的地位。對于模具制造生產(chǎn)來說，其顆粒越細(xì)便越能夠為其成型和燒結(jié)提供良好的條件，結(jié)合當(dāng)前的實際情況來看，現(xiàn)如今所使用的金屬注射成型工藝通常會采用0.5-20μm的粉末顆粒，這樣一來便既能夠起到加速燒結(jié)收縮的效果，還能夠在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上實現(xiàn)材料本身力學(xué)性能的增強(qiáng)，并增加材料的使用年限。同時使用模具通過燒結(jié)，能夠高質(zhì)量和高效率地完成對于高精度以及高密度的機(jī)械零件制作，可以實現(xiàn)對于原有設(shè)計思想的物化，使其快速精準(zhǔn)地形成具有相應(yīng)功能特性和結(jié)構(gòu)的制品，進(jìn)而對零件進(jìn)行直接批量生產(chǎn)，是當(dāng)前制造行業(yè)整體的重要變革[1]。

2超細(xì)粉體材料的制備技術(shù)分析

2.1固相法

固相法本身便是一種相對較為傳統(tǒng)的粉化工業(yè)，固相法在應(yīng)用的過程中在成本消耗方面比較合理，并且有著較大的產(chǎn)量，而且其工藝簡單方便操作，所以若是其對于粉體的粒度和純度沒有較高的要求，仍然能夠使用該方法，固相法主要是由機(jī)械粉碎法以及固相反應(yīng)法兩種方法所構(gòu)成的，脆性材料超微粉的制備方面有著較高的應(yīng)用價值。其中機(jī)械粉碎主要指的是當(dāng)其在粉碎力作用的時候，將會出現(xiàn)固體料塊以及離子變形的問題，繼而產(chǎn)生破裂現(xiàn)象，這便會形成更大的顆粒。從實際情況來看，對于物料來說，其最基本的粉碎方式便是磨碎、沖擊粉碎以及壓碎等等，其粉碎極限主要是受到物料種類、粉碎方式以及粉碎環(huán)境等多方面因素的影響。

而固相反應(yīng)法則主要是按照配方將金屬氧化物或者是金屬鹽充分混合起來，在對其進(jìn)行研磨之后便煅燒，這樣便可以直接獲得超微粉，或者可以在進(jìn)行研磨的過程中獲取超微粉，固相反應(yīng)法主要涉及到高溫固相化學(xué)反應(yīng)法以及固相熱分解法等等。運(yùn)用固相熱分解法對超微粉進(jìn)行制備有著相對簡單的特點，但其所產(chǎn)生的粉末更容易團(tuán)聚，所以需要對其展開二次粉碎操作。而高溫固相化學(xué)反應(yīng)法則是通過混合氧化物的應(yīng)用，促使其能夠在高溫條件下產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而完成對于復(fù)合氧化物納米粉體的制備。該方法在應(yīng)用的過程中將會直接研磨反應(yīng)物，然后合成相應(yīng)的中間化合物，接下來便要對化合物采取妥善的處理措施，這便能夠得到最終的產(chǎn)物。因為其本身實現(xiàn)了對于溶劑化作用的消除，進(jìn)而使得反應(yīng)能夠在一個全新的化學(xué)環(huán)境中產(chǎn)生，所以有極大的可能性會獲得全新的物質(zhì)[2]。

2.2液相法

2.2.1沉淀法

在實際應(yīng)用的過程中，直接沉淀法有著較為簡單的反應(yīng)過程，但結(jié)合實際情況進(jìn)行分析能夠發(fā)現(xiàn)，該方法所制備的材料粒徑往往不均勻。而均勻沉淀法則是將某種物質(zhì)加到溶液當(dāng)中，該物質(zhì)并不會同陽離子之間產(chǎn)生反應(yīng)，進(jìn)而形成沉淀，而是在溶液中產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，逐漸產(chǎn)生沉淀劑，金屬陽離子同生成的沉淀劑之間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生沉淀物，接下來再通過更加科學(xué)合理的方式對所需要的納米顆粒進(jìn)行制備。

2.2.2水熱合成法

水熱合成法主要指的是在相應(yīng)的密閉反應(yīng)器當(dāng)中，將水溶液看作是反應(yīng)介質(zhì)，并對反應(yīng)體系進(jìn)行加熱，使其能夠達(dá)到或者是接近臨界溫度，這便可以使得反應(yīng)體系中形成一個高壓環(huán)境。在這種條件下，部分不溶和難溶的物質(zhì)將會逐漸溶解。水熱反應(yīng)包括水熱結(jié)晶、水熱沉淀以及水熱分解等多種類型，可以在當(dāng)前無機(jī)合成與材料制備工作中的得到高效應(yīng)用。

2.3氣相法

2.3.1氣相化學(xué)反應(yīng)法

應(yīng)用氣相化學(xué)反應(yīng)法所制備的納米粒子能夠?qū)崿F(xiàn)對于揮發(fā)性金屬化合物蒸汽的充分運(yùn)用，繼而在化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)上生成其所需要的化合物，使其能夠在保護(hù)氣體環(huán)境下實現(xiàn)快速冷凝，這樣原來便能夠完成對于各類物質(zhì)納米粒子的制備工作。在對各種金屬、碳化物、氮化合物以及硼化物等的應(yīng)用上，氣相化學(xué)化學(xué)反應(yīng)法有著較高的適應(yīng)性，從其體系反應(yīng)類型出發(fā)可以將其劃分成兩種類型，分別為氣相合成以及氣相分解。其中氣相分解主要是針對前期預(yù)先處理或者是待分解的中間化合物展開相應(yīng)的加熱、蒸發(fā)以及分解工作，進(jìn)而得到相應(yīng)的納米粒子。而氣相合成法則主要是對上物質(zhì)之間所產(chǎn)生的氣相化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行應(yīng)用，進(jìn)而在高溫的條件下完成對于相應(yīng)化合物的合成工作，接下來再進(jìn)行快速冷凝。進(jìn)而實現(xiàn)對于各種物質(zhì)納米粒子的制備，通常來說其加熱的方法可以采用化學(xué)火焰、激光以及電阻爐等等[3]。

2.3.2濺射法

濺射法的應(yīng)用主要是適用于惰性氣體或者是活性氣體，直接將直流電壓加在陽極板以及陰極蒸發(fā)材料間，進(jìn)而讓其出現(xiàn)放電，在放電過程中所出現(xiàn)的離子于陰極蒸發(fā)材料靶上進(jìn)行撞擊，靶材的原子便會從靶材的表面上濺射出來，惰性氣體將惰性氣體冷卻并凝結(jié)之后，便能夠同活性氣體之間產(chǎn)生反應(yīng)，進(jìn)而形成相應(yīng)的超微粉。合理應(yīng)用濺射法能夠?qū)Ω鞣N高熔點金屬超微粉進(jìn)行制作，與此同時，還能夠?qū)衔锍⒎圻M(jìn)行制備，如果將采用幾種元素組合的形式進(jìn)行制作，還可以實現(xiàn)對于復(fù)合材料超微粉的制備。該制備方法的應(yīng)用能夠體現(xiàn)出其粒徑分布窄的優(yōu)勢，但與此同時，其應(yīng)用也面臨著一定的局限性，最主要的便在于其有著相對較低的產(chǎn)率。

結(jié)論：綜上所述，科學(xué)應(yīng)用超細(xì)粉體材料的制備技術(shù)，能夠有效提升其制備效果，對于多個領(lǐng)域的發(fā)展都有著積極的促進(jìn)作用。因此，研究人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對其的重視，繼而為其持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉少友，趙偉，謝恩鑫.非晶態(tài)鎳-磷-碳-氧合金超細(xì)粉體的制備[J].湖南文理學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2021，33（1）：30-35，68.