納米工藝在冶金中的主要應(yīng)用(一)

  1.納米工藝的目標(biāo)

  實(shí)際的納米工藝計(jì)劃解決2個(gè)主要問題。

  首先,它們可能使設(shè)備和儀器進(jìn)一步微型化。特別是借助不同組織或用噴涂獲得極薄的薄膜,可以在很小的體積內(nèi)形成要求的性能。移動(dòng)電話就是很好的例子。這些多功能設(shè)備能進(jìn)行攝像和攝影,進(jìn)行聲波記錄等。納米工藝在醫(yī)學(xué)中的任務(wù)同樣重要。有可能制造新一代的診斷儀器:微型傳感器,甚至特定類型的微型計(jì)算機(jī)。它們能移動(dòng)到人體內(nèi),以便傳遞內(nèi)部器官狀態(tài)最準(zhǔn)確可靠的信息。應(yīng)用藥劑的納米脈沖和納米劑量,預(yù)示著成功醫(yī)治最復(fù)雜的和現(xiàn)今的不治之癥。

  尺寸效應(yīng)在電子學(xué)和光學(xué)儀器中會(huì)產(chǎn)生巨大優(yōu)勢(shì)。航天和航空技術(shù)裝備應(yīng)用納米材料和納米工藝很有前景。因?yàn)?,這些地方設(shè)備的重量和尺寸問題具有決定意義。

  第2個(gè)任務(wù)是獲得具有全新性能的材料,它們是用傳統(tǒng)方法不能獲得的。表面、晶間及相間界面,對(duì)于很小尺寸的致密微?;蛳?,起著特別重要的作用。它們可能占總體積的50%,甚至占物質(zhì)的主要重量。在許多情況下,微?;蚣{米晶體的發(fā)達(dá)表面,會(huì)在質(zhì)量上產(chǎn)生新的物理、化學(xué)和力學(xué)性能。納米微粒組成的材料,特別是在一定的條件下,顯示出全新的導(dǎo)電、磁性、光學(xué)及其他特性。例如,納米粉末開始自然發(fā)光,另外與周圍環(huán)境相互作用,甚至能改變自己相成分。借助納米工藝可以目標(biāo)明確地利用性能的這種突變效應(yīng)。

  2.納米工藝發(fā)展

  采用常規(guī)的工藝也可以獲得納米效應(yīng)。例如,俄羅斯科學(xué)院固體物理研究所用大的總壓下量多次軋制方法,獲得由幾千層極?。?0nm)層組成的、銅和鈮復(fù)層帶材試樣,具有極好的超導(dǎo)性能。由此可以得出結(jié)論:現(xiàn)代冶金設(shè)備(軋機(jī)、熱處理爐等)能獲得納米材料產(chǎn)品。

  生產(chǎn)的納米產(chǎn)品有80%以上是納米粉末。在20世紀(jì)50年代,就已經(jīng)開始得到應(yīng)用,在采用“納米”術(shù)語前稱為超細(xì)度粉末。在俄羅斯,首先是М、И、特魯索夫等對(duì)這方面的發(fā)展作出了強(qiáng)有力的貢獻(xiàn)。他們?cè)谥圃祛械墓に囘^程中能夠獲得小于100nm的微粒。

  現(xiàn)代納米材料可以分成幾類:納米晶組成的物質(zhì);很小厚度的納米表層;納米尺寸微粒組成的納米粉末。這不是現(xiàn)代納米材料的全部類型。

  應(yīng)指出具有很小尺寸,即小于100nm,不是確定某一具體工藝為納米工藝的充分理由。在很久以前,納米工藝就已得到應(yīng)用。在中世紀(jì)制造帶彩色繪畫的玻璃時(shí),使用添加超細(xì)度金屬微粒的方法,達(dá)到改變玻璃顏色的目的。神奇的大馬士革鋼獨(dú)特的性能,應(yīng)歸功于按一定制度鍛造產(chǎn)生的納米組織;而著名的金箔實(shí)質(zhì)就是由實(shí)體材料制成納米薄膜鍍層。目前使用術(shù)語“納米組織材料”,表示這種材料成分中有相應(yīng)尺寸的微?;蚱渌M織元素(不必是晶粒)。例如,在高速切削鋼中,形式上也可以說是納米微粒的超細(xì)碳化物保證了強(qiáng)化效應(yīng)。然而,性能的變化,顯然才是某種材料和工藝可以確定為“納米”的決定標(biāo)準(zhǔn)。

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