叠丝堑墨嫂瓣。——＝＝——＝＝；＝ｍ——一
＿种其有标志性的新材料
金属纳米材料
孙文德
金属纳米材料是指三维空间中至少有一
ＴＢ３９弓
８
磁带和大容量软硬磁盘的性能。
维处于纳米跫度或出它们作埯摹本单元构成的金属本于辩。纳米树晕年的基本单元按维数可分为３类：一是零维，指空间量维尺度均在纳张足痊，黧继米羧Ｊ｜奉、摄子露壤等；＝二是一维，指在三维空间中有硎维处于纳米尺度，如
纳米丝、纳米棒、纳米管等；三是二维，指在三维空间中有一壤齄于纳米足度，如超薄
电磁波吸收材料金属纳米粉对电磁波有特殊的吸收作用，可强为顺波材料，其裔
频带宽、兼容性好、质量小、厚度薄等优点。美国嚣遥拜发懿含“超鬈耪”的纳米复合材
料，吸波率达９９％。法围研究者采用真空沉积法把ＮｉＣｏ合金及ＳｉＣ沉积在基体上形成趣
薄电滋缀收纳米缩捣，礴粉碎或徽璃井割成纳米材料，吸波频率达５０ＭＨｚ一５０ＧＨｚ。铁、
膜、多层膜及超晶格等。因为这些单元往往其农量子性髓，辑以对零维、一维及二二维鳇
基本单元分刖又有量子点、毓子线和蠛子阱之称。其不同于体材料的性质产生的恚要愿
钴、氧化锌粉束及竣色金嚣粉表聪佟为军髑
高性能毫米波隐形材料、可见光——红外线
隐形材料、结构式隐形材料以及手机辐射屏蔽树瓣。
西楚电子在小足亏窖审会表蕊出量子限制效应。纳米材料特别是金属纳米材料之所以在来求高额技术发展中将占舂重要违位，就是因为其奇异特性及产业化的大好前景。
～
表瓣涂层材料纳米铝、铜、镍粉体有高活化袭露，在无氧条ｌ牛下可以在低于粉俸
熔点的温度实施涂层，此技术可应用于微电子器件的生产。
鑫嚣鳃聚糖鹣瓣疲嚣。
高教灌托蒯。镔及箕合金缡袋粉津爝终催化剂效率高．可选择性强，可用于二氧化碳和氢合成甲薛等反应避程中的德化裁。农于纳米微粒表面积大、活性高，通常的金属催化剂铁、铜、镍、钯、铂等制成纳米微牲惹可大夫改善罐纯姣暴。特爨是缝米臻耪瑟有极强的催化效果，可用于有机物氯化反应、汽车尾气处理等。粒径为３０ｎｍ的镶可将蠢机化学加氢及脱氯的反应速度提高１５倍。
导电浆料用纳米铜粉替代贵金属粉末裁备搜携缆越抟遣子毒｜褥，霹大大终嚣城率。此技术可促进微电子工艺的进一步优化。
‘㈣。’
纳米体系既菲典型鲍微瓣系统亦嚣典型的宏观系统，是一种骢型的介观系统，具有
表蕊效应、小尺寸效应和宏观：齄子隧道效应。
将宏观物俸编分或缩寒缀颗粒后，冀光学、
热学、电学、磁学、力学及化学方面的性质
将翻在大块圈体时登藩不同，金属纳张材料因此往往“身怀绝技”，有特殊的用途。
钴高密度磁记录材料纳米钻粉凰有记录密度裹，矮藤力裹（可达１１９．４ｋＡ／ｍ）、售噪比高和抗氧化性好等优点，可大幅度改善
新材料天地
利用纳涨铁粉矫顽力裹、饿和磁化强度大、信嗓比商和抗氧化性好等优点翩成高性能磁ｉ己录材料，可大蟠度改善磁带和大容量
软硬滋盘豹毪虢。
定病灶的痪痣。
．鬣蔫纳洙獭辩的酶藏袭髅
’８＊槲∥’
用铁、钴、镍及其合金粉末生产的磁流体性糍优异，可广泛应愿于密封减震、医疗器械、声音藕节、光显示等领域。用永久磁铁将磁流体固定在同转轴的周围，可使回转毒蠹与溺匿嚣定｛串闯静空辍藏书，磁凌强爱增大，从而承受较大的沿轴线方向的推力，达
到密辩效果。
鉴于纳米技术及纳米材料特别是金属纳米梯料在未来辩按巾的重要地位，冀产业化的前景磐将一片光明。目前世界上备国特剐是发达国家都已从战略高度部署纳米技术研究，疆撬高未来ｌＯ～２０年内在露际上懿竞争
能力。诺皿尔奖获得者罗雷尔说过：２０世纪
７０年代重视纳米硪究的国家如今都已成为发达国家，现今重视纳米技术和纳米材料的国家极可能成为下世纪的先进国家。
我蓬鹚涨蔹拳葶彗绩拳耪辩瓣瞬究戆于篮世纪８０年代末。“八五”期间，纳米材料
课题被列入国家攀鼗项目。１９９６年以后纳米
利用缩米铁粉的高饱和磁化强度和离磁导率的特性，可制成导磁浆料，用于精细磁关等的糙续结褥。
将纳米镍粉添加到火箭的固体燃料推进剂中Ｗ大幅度提高燃料的燃烧热、燃烧效率，改善燃烧豹稳定槛。
纳米结构的Ｗｃ—Ｃｏ已经用于制作保护涂层程切划工具。这是困鸯纳卷结构的Ｗｃ—ｃｏ在硬度、耐磨性和韧性等方面明显优予普通的粮晶材料。其中，力学性能提高约一个量级，还可能避一步撬高。高麓球密或化学合成Ｗｃ—Ｃｏ纳米合金融经工业化。
Ａｌ基纳拳复合树拳萼爨舂超薅强度（可达到１．６ＧＰａ），其结构特点是在非晶基体上弥散分布着纳米尺度的ｃｔ－ＡＩ粒子。它的合金元素包括褥土（妇Ｙ、Ｃｅ）轻过菠族念藩（如Ｆｅ、Ｎｉ）。通常用快速凝固技术获得纳米
复合继梅。这秘亳孝料具森很好的强度以及疲
材料静应掰霹兖在准一维缡米丝、缡米电缆
的制备等儿个方面取得了重大成果。我国约鸯ｌ万入麸事纳米技术豹发骚窜｝究王终，援
有２０多条生产能力在吨缎以上的纳米材料粉体生产线。生产的纳米金属与合垒的种类有：镊、锯、锅、铁、锆、镍、帑、钽、银～铜合金、银一锡合金、铟一锡合金、镧一镰合金、镍一锯合金、镶一铁舍金、镍一钴合叠等。
把自由运动的电子囚禁在一个小的钠米
颡粒肉．或者在一羧菲常绷鹃短金耩线内，（线的宽度只有几个纳米）会发生十分奇妙
的事情。瞧于黩犍内的电子运动受到限制，原来可以连续地具有任意动最的电子，变得只具有某蝗动量值，也就是说电子劫量或能爨捩量予纯了。警在金藤颗粒静捐端翔上
电，电压合适时，金属颗粒导电；而电压不会适时，金属鬏靛不导电，霹骧本凌宏建壁
劳强度。温挤Ａｌ基纳米复合车才料已经商韭化，柱高温下袭现出很好的超塑性行为。
ｊ墨有一鉴金属纳涨秘辩其有独特携气敏、压敏、温敏、热敏等功能。将它们应用于传感器上，露制成悭糍更优器的传感器。一些纳米颗粒其有磁性，以其为载体制成导向剂，可使药物在外磁场的作用下聚集予人箨蠢麴最薜，获丽对癍理位置避行高浓发静药物治疗，特别适于治疗癌症，结核等有固
界内奉为经典的欧姆定律在纳米世界内不再
成立了。还有，当金属纳米颗粒从外电路得
戮一个颧羚的电子时，金满霰粒裁其有了受
｛下转第３９页）
——④兰：堂：墨
二、炉门枪设计
３．电气
２万元
氧枪由三层套管组成，中心为氧管，外二４．喷粉罐
１０万元
层为进水和出水管。三层管均由无缝钢管组四、经济效益分析
成。氧气出口有一喷头，由纯铜制作。喷头参不考虑冶炼时间的缩短，产量的增加及
数决定着氧气射流特性。为使氧气射流对熔工人劳动条件的改善，仅考虑节约吹氧管、
池有一定冲击作用，设计选取喷头参数时需减少人工吹氧的氧气浪费及电耗降低，就可保证能获得超音速氧气射流。氧枪是由炉门以节省吹氧管９０％，即３ｋｇ／ｔ左右。节约氧水平伸人的，喷头对钢水面有一倾角。喷头气２０％，即６Ｎｍ３／ｔ左右；因造泡沫渣条件
设计供氧量参考现行炉门吹氧量，设计喷头
改善及冶炼时间缩短降低电耗３０ｋｗｈ／ｔ。
马赫数为１．４～１８，工作氧压为０．４—０．６Ｍｐａ，
年产２０万ｔ的车间．一年节约成本合氧枪冷却水压力为０．６Ｍｐａ。
计为５８０万元，其中：
碳粉枪冷却水进水和排水通道与氧枪共
１．节省吹氧管３ｋｇ／ｔ
ｘ２０万ｔｘ４元／
用一套水冷系统，炭粉由压缩空气输送。炭ｋｇ＝２４０万元
粉枪喷粉量根据造泡沫渣的需要确定。
２．节约氧气４Ｎｍ３／ｔｘ２０万ｔｘ０．５元／三、工程投资
Ｎｍ３－－４０万元
一座３０ｔ电炉，采用常规控制手段，投３．降低电耗
３０ｋｗｈ／ｔｘ２０万ｔｘ０．５０
资为３５万元，其中：
元／ｋｗｈ＝３００万元
１．机械设备（炉门枪机械手、炉门氧项目建设周期：合同签订后３个月内投
枪、炭粉枪及部分备件）１５万元
产见效，２个月收回投资。
２．液压８万元
（上接第３１页）电性，其库仑力将排斥下一还有待于进一步的研究。
个电子从外电路进入金属颗粒内，从而切断若按常规力学性能和晶粒尺寸关系推
电流的连续性，这使得人们想到是否可以发展理，金属的纳米材料应具有高强度和高韧
用一个电子来控制的电子器件即单电子器件。性。但迄今为止得到的金属纳米材料韧性很单电子器件的尺寸很小，一旦集成起来做成计低，晶粒小于２５ｎｍ时，其断裂应变＜５％，
算机芯片，计算机的容量和计算速度会提高许远低于相应粗晶材料，这是因为在纳米晶体多倍。但有两个方面的挑战：一是被囚禁的
材料中存在缺陷、微观应力及界面状态。实
电子可能不太“老实”，会越“墙”逸出。二
验证明注意这些方面的问题可使金属纳米材
是要重新设计才能使之成为集成电路。
料的韧性大幅度提高。因此金属纳米材料的另外，当把原子冷却至级低的温度时，
塑性变形机理研究有待深入。
原子的热运动将十分弱，这时，在３个方向尽管纳米材料的研究近几年已经取得了上用激光照射被冷却的原子，原子将停留在显著的进展，但仍有重要问题需要解决。纳激光电场波动的谷内。实验中已经可以将成米材料的奇异性能是如何依赖于微观结构千上万个原子囚禁在一个很小的范围内，有
（晶粒尺寸与形貌、晶界等缺陷的性质、合金趣的是这时所有的原子还具有同样的动量。
化等）的，如何利用微观结构的设计与控制，如果将它们发射出来，则原子具有与激光一发展具有新颖性能的纳米材料，以拓宽纳米样的性质，即空间和时间的相干性。但如何材料的应用领域，是研究纳米材料及其实用
在通信和物质探索上利用此原子“激光”，
化的关键。
一种具有标志性的新材料——金属纳米材料
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
孙文德
金属世界METAL WORLD2003(6)1次
引证文献(1条)
1.张启胜 浅谈铝基复合材料的研究及应用[期刊论文]-青海科技 2004(5)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_jssj200306009.aspx
叠丝堑墨嫂瓣。——＝＝——＝＝；＝ｍ——一
＿种其有标志性的新材料
金属纳米材料
孙文德
金属纳米材料是指三维空间中至少有一
ＴＢ３９弓
８
磁带和大容量软硬磁盘的性能。
维处于纳米跫度或出它们作埯摹本单元构成的金属本于辩。纳米树晕年的基本单元按维数可分为３类：一是零维，指空间量维尺度均在纳张足痊，黧继米羧Ｊ｜奉、摄子露壤等；＝二是一维，指在三维空间中有硎维处于纳米尺度，如
纳米丝、纳米棒、纳米管等；三是二维，指在三维空间中有一壤齄于纳米足度，如超薄
电磁波吸收材料金属纳米粉对电磁波有特殊的吸收作用，可强为顺波材料，其裔
频带宽、兼容性好、质量小、厚度薄等优点。美国嚣遥拜发懿含“超鬈耪”的纳米复合材
料，吸波率达９９％。法围研究者采用真空沉积法把ＮｉＣｏ合金及ＳｉＣ沉积在基体上形成趣
薄电滋缀收纳米缩捣，礴粉碎或徽璃井割成纳米材料，吸波频率达５０ＭＨｚ一５０ＧＨｚ。铁、
膜、多层膜及超晶格等。因为这些单元往往其农量子性髓，辑以对零维、一维及二二维鳇
基本单元分刖又有量子点、毓子线和蠛子阱之称。其不同于体材料的性质产生的恚要愿
钴、氧化锌粉束及竣色金嚣粉表聪佟为军髑
高性能毫米波隐形材料、可见光——红外线
隐形材料、结构式隐形材料以及手机辐射屏蔽树瓣。
西楚电子在小足亏窖审会表蕊出量子限制效应。纳米材料特别是金属纳米材料之所以在来求高额技术发展中将占舂重要违位，就是因为其奇异特性及产业化的大好前景。
～
表瓣涂层材料纳米铝、铜、镍粉体有高活化袭露，在无氧条ｌ牛下可以在低于粉俸
熔点的温度实施涂层，此技术可应用于微电子器件的生产。
鑫嚣鳃聚糖鹣瓣疲嚣。
高教灌托蒯。镔及箕合金缡袋粉津爝终催化剂效率高．可选择性强，可用于二氧化碳和氢合成甲薛等反应避程中的德化裁。农于纳米微粒表面积大、活性高，通常的金属催化剂铁、铜、镍、钯、铂等制成纳米微牲惹可大夫改善罐纯姣暴。特爨是缝米臻耪瑟有极强的催化效果，可用于有机物氯化反应、汽车尾气处理等。粒径为３０ｎｍ的镶可将蠢机化学加氢及脱氯的反应速度提高１５倍。
导电浆料用纳米铜粉替代贵金属粉末裁备搜携缆越抟遣子毒｜褥，霹大大终嚣城率。此技术可促进微电子工艺的进一步优化。
‘㈣。’
纳米体系既菲典型鲍微瓣系统亦嚣典型的宏观系统，是一种骢型的介观系统，具有
表蕊效应、小尺寸效应和宏观：齄子隧道效应。
将宏观物俸编分或缩寒缀颗粒后，冀光学、
热学、电学、磁学、力学及化学方面的性质
将翻在大块圈体时登藩不同，金属纳张材料因此往往“身怀绝技”，有特殊的用途。
钴高密度磁记录材料纳米钻粉凰有记录密度裹，矮藤力裹（可达１１９．４ｋＡ／ｍ）、售噪比高和抗氧化性好等优点，可大幅度改善
新材料天地
利用纳涨铁粉矫顽力裹、饿和磁化强度大、信嗓比商和抗氧化性好等优点翩成高性能磁ｉ己录材料，可大蟠度改善磁带和大容量
软硬滋盘豹毪虢。
定病灶的痪痣。
．鬣蔫纳洙獭辩的酶藏袭髅
’８＊槲∥’
用铁、钴、镍及其合金粉末生产的磁流体性糍优异，可广泛应愿于密封减震、医疗器械、声音藕节、光显示等领域。用永久磁铁将磁流体固定在同转轴的周围，可使回转毒蠹与溺匿嚣定｛串闯静空辍藏书，磁凌强爱增大，从而承受较大的沿轴线方向的推力，达
到密辩效果。
鉴于纳米技术及纳米材料特别是金属纳米梯料在未来辩按巾的重要地位，冀产业化的前景磐将一片光明。目前世界上备国特剐是发达国家都已从战略高度部署纳米技术研究，疆撬高未来ｌＯ～２０年内在露际上懿竞争
能力。诺皿尔奖获得者罗雷尔说过：２０世纪
７０年代重视纳米硪究的国家如今都已成为发达国家，现今重视纳米技术和纳米材料的国家极可能成为下世纪的先进国家。
我蓬鹚涨蔹拳葶彗绩拳耪辩瓣瞬究戆于篮世纪８０年代末。“八五”期间，纳米材料
课题被列入国家攀鼗项目。１９９６年以后纳米
利用缩米铁粉的高饱和磁化强度和离磁导率的特性，可制成导磁浆料，用于精细磁关等的糙续结褥。
将纳米镍粉添加到火箭的固体燃料推进剂中Ｗ大幅度提高燃料的燃烧热、燃烧效率，改善燃烧豹稳定槛。
纳米结构的Ｗｃ—Ｃｏ已经用于制作保护涂层程切划工具。这是困鸯纳卷结构的Ｗｃ—ｃｏ在硬度、耐磨性和韧性等方面明显优予普通的粮晶材料。其中，力学性能提高约一个量级，还可能避一步撬高。高麓球密或化学合成Ｗｃ—Ｃｏ纳米合金融经工业化。
Ａｌ基纳拳复合树拳萼爨舂超薅强度（可达到１．６ＧＰａ），其结构特点是在非晶基体上弥散分布着纳米尺度的ｃｔ－ＡＩ粒子。它的合金元素包括褥土（妇Ｙ、Ｃｅ）轻过菠族念藩（如Ｆｅ、Ｎｉ）。通常用快速凝固技术获得纳米
复合继梅。这秘亳孝料具森很好的强度以及疲
材料静应掰霹兖在准一维缡米丝、缡米电缆
的制备等儿个方面取得了重大成果。我国约鸯ｌ万入麸事纳米技术豹发骚窜｝究王终，援
有２０多条生产能力在吨缎以上的纳米材料粉体生产线。生产的纳米金属与合垒的种类有：镊、锯、锅、铁、锆、镍、帑、钽、银～铜合金、银一锡合金、铟一锡合金、镧一镰合金、镍一锯合金、镶一铁舍金、镍一钴合叠等。
把自由运动的电子囚禁在一个小的钠米
颡粒肉．或者在一羧菲常绷鹃短金耩线内，（线的宽度只有几个纳米）会发生十分奇妙
的事情。瞧于黩犍内的电子运动受到限制，原来可以连续地具有任意动最的电子，变得只具有某蝗动量值，也就是说电子劫量或能爨捩量予纯了。警在金藤颗粒静捐端翔上
电，电压合适时，金属颗粒导电；而电压不会适时，金属鬏靛不导电，霹骧本凌宏建壁
劳强度。温挤Ａｌ基纳米复合车才料已经商韭化，柱高温下袭现出很好的超塑性行为。
ｊ墨有一鉴金属纳涨秘辩其有独特携气敏、压敏、温敏、热敏等功能。将它们应用于传感器上，露制成悭糍更优器的传感器。一些纳米颗粒其有磁性，以其为载体制成导向剂，可使药物在外磁场的作用下聚集予人箨蠢麴最薜，获丽对癍理位置避行高浓发静药物治疗，特别适于治疗癌症，结核等有固
界内奉为经典的欧姆定律在纳米世界内不再
成立了。还有，当金属纳米颗粒从外电路得
戮一个颧羚的电子时，金满霰粒裁其有了受
｛下转第３９页）
——④兰：堂：墨
二、炉门枪设计
３．电气
２万元
氧枪由三层套管组成，中心为氧管，外二４．喷粉罐
１０万元
层为进水和出水管。三层管均由无缝钢管组四、经济效益分析
成。氧气出口有一喷头，由纯铜制作。喷头参不考虑冶炼时间的缩短，产量的增加及
数决定着氧气射流特性。为使氧气射流对熔工人劳动条件的改善，仅考虑节约吹氧管、
池有一定冲击作用，设计选取喷头参数时需减少人工吹氧的氧气浪费及电耗降低，就可保证能获得超音速氧气射流。氧枪是由炉门以节省吹氧管９０％，即３ｋｇ／ｔ左右。节约氧水平伸人的，喷头对钢水面有一倾角。喷头气２０％，即６Ｎｍ３／ｔ左右；因造泡沫渣条件
设计供氧量参考现行炉门吹氧量，设计喷头
改善及冶炼时间缩短降低电耗３０ｋｗｈ／ｔ。
马赫数为１．４～１８，工作氧压为０．４—０．６Ｍｐａ，
年产２０万ｔ的车间．一年节约成本合氧枪冷却水压力为０．６Ｍｐａ。
计为５８０万元，其中：
碳粉枪冷却水进水和排水通道与氧枪共
１．节省吹氧管３ｋｇ／ｔ
ｘ２０万ｔｘ４元／
用一套水冷系统，炭粉由压缩空气输送。炭ｋｇ＝２４０万元
粉枪喷粉量根据造泡沫渣的需要确定。
２．节约氧气４Ｎｍ３／ｔｘ２０万ｔｘ０．５元／三、工程投资
Ｎｍ３－－４０万元
一座３０ｔ电炉，采用常规控制手段，投３．降低电耗
３０ｋｗｈ／ｔｘ２０万ｔｘ０．５０
资为３５万元，其中：
元／ｋｗｈ＝３００万元
１．机械设备（炉门枪机械手、炉门氧项目建设周期：合同签订后３个月内投
枪、炭粉枪及部分备件）１５万元
产见效，２个月收回投资。
２．液压８万元
（上接第３１页）电性，其库仑力将排斥下一还有待于进一步的研究。
个电子从外电路进入金属颗粒内，从而切断若按常规力学性能和晶粒尺寸关系推
电流的连续性，这使得人们想到是否可以发展理，金属的纳米材料应具有高强度和高韧
用一个电子来控制的电子器件即单电子器件。性。但迄今为止得到的金属纳米材料韧性很单电子器件的尺寸很小，一旦集成起来做成计低，晶粒小于２５ｎｍ时，其断裂应变＜５％，
算机芯片，计算机的容量和计算速度会提高许远低于相应粗晶材料，这是因为在纳米晶体多倍。但有两个方面的挑战：一是被囚禁的
材料中存在缺陷、微观应力及界面状态。实
电子可能不太“老实”，会越“墙”逸出。二
验证明注意这些方面的问题可使金属纳米材
是要重新设计才能使之成为集成电路。
料的韧性大幅度提高。因此金属纳米材料的另外，当把原子冷却至级低的温度时，
塑性变形机理研究有待深入。
原子的热运动将十分弱，这时，在３个方向尽管纳米材料的研究近几年已经取得了上用激光照射被冷却的原子，原子将停留在显著的进展，但仍有重要问题需要解决。纳激光电场波动的谷内。实验中已经可以将成米材料的奇异性能是如何依赖于微观结构千上万个原子囚禁在一个很小的范围内，有
（晶粒尺寸与形貌、晶界等缺陷的性质、合金趣的是这时所有的原子还具有同样的动量。
化等）的，如何利用微观结构的设计与控制，如果将它们发射出来，则原子具有与激光一发展具有新颖性能的纳米材料，以拓宽纳米样的性质，即空间和时间的相干性。但如何材料的应用领域，是研究纳米材料及其实用
在通信和物质探索上利用此原子“激光”，
化的关键。
一种具有标志性的新材料——金属纳米材料
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
孙文德
金属世界METAL WORLD2003(6)1次
引证文献(1条)
1.张启胜 浅谈铝基复合材料的研究及应用[期刊论文]-青海科技 2004(5)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_jssj200306009.aspx