超細粉體材料的制備技術及應用

何紅鋼 馮陳娟

摘 要：本文簡略闡述了超細粉體材料在各個領域中的應用情況，并從固相法、液相法以及氣相法幾方面內容著手，對超細粉體材料的制備技術進行了詳細分析，旨在為相關研究人員提供參考。

關鍵詞：超細粉體材料;制備技術;固相法

1超細粉體材料在各個領域中的應用

1.1微電子行業

對于微電子領域來說，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、介電體以及導電體的表面。通常情況下Ni、Pt、Ag、Au、Pd以及Cu等導電性粉末會用于導電漿，而用于介電漿的粉末則包括BaTiO3、TiO2等。從目前來看，我國已經有諸多單位和研究人員針對電子漿料展開了研究和生產，但結合實際情況進行分析，其當前生產的數量難以同實際需求相適應，所以每年仍需要對電子漿料進行進口。對于未來超細微粉的應用和發展來說，電子漿料有著至關重要的地位。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針狀Fe3O4鐵粉，相關調查研究發現，相對于普通的磁帶來說，使用超細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，我國在該方面已經有了較多的開發工作，部分中試性能指標與日本公司相比要有著較高的水平。

1.2食品工業

在食品工業中超細粉體材料有著極強的應用優勢，例如，在多種食品的制作中，都可以添加果蔬超細粉體，這樣一來不僅能夠讓食品更加營養，還可以有效改善食品的色香味，切實提升食品的質量。而果蔬超細粉體本身便有著較強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用價值，高效落實果蔬粉超細化，能夠為食物資源更加高效的應用創造良好的條件。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，有著較高的營養價值，但其常規粉碎有著相對較大的粒徑，所以會對其后期的食用口感產生一定的負面影響。而對其展開相應的細化加工處理工作，可以有效實現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，并且能夠達到豐富食品品種以及營養的效果。

1.3模具制造

除了微電子行業和食品工業來說，超細粉體材料在模具制造業中也有著極為重要的地位。對于模具制造生產來說，其顆粒越細便越能夠為其成型和燒結提供良好的條件，結合當前的實際情況來看，現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收縮的效果，還能夠在現有的基礎上實現材料本身力學性能的增強，并增加材料的使用年限。同時使用模具通過燒結，能夠高質量和高效率地完成對于高精度以及高密度的機械零件制作，可以實現對于原有設計思想的物化，使其快速精準地形成具有相應功能特性和結構的制品，進而對零件進行直接批量生產，是當前制造行業整體的重要變革[1]。

2超細粉體材料的制備技術分析

2.1固相法

固相法本身便是一種相對較為傳統的粉化工業，固相法在應用的過程中在成本消耗方面比較合理，并且有著較大的產量，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，固相法主要是由機械粉碎法以及固相反應法兩種方法所構成的，脆性材料超微粉的制備方面有著較高的應用價值。其中機械粉碎主要指的是當其在粉碎力作用的時候，將會出現固體料塊以及離子變形的問題，繼而產生破裂現象，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境等多方面因素的影響。

而固相反應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，或者可以在進行研磨的過程中獲取超微粉，固相反應法主要涉及到高溫固相化學反應法以及固相熱分解法等等。運用固相熱分解法對超微粉進行制備有著相對簡單的特點，但其所產生的粉末更容易團聚，所以需要對其展開二次粉碎操作。而高溫固相化學反應法則是通過混合氧化物的應用，促使其能夠在高溫條件下產生化學反應，進而完成對于復合氧化物納米粉體的制備。該方法在應用的過程中將會直接研磨反應物，然后合成相應的中間化合物，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物。因為其本身實現了對于溶劑化作用的消除，進而使得反應能夠在一個全新的化學環境中產生，所以有極大的可能性會獲得全新的物質[2]。

2.2液相法

2.2.1沉淀法

在實際應用的過程中，直接沉淀法有著較為簡單的反應過程，但結合實際情況進行分析能夠發現，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加到溶液當中，該物質并不會同陽離子之間產生反應，進而形成沉淀，而是在溶液中產生化學反應，逐漸產生沉淀劑，金屬陽離子同生成的沉淀劑之間產生化學反應，進而產生沉淀物，接下來再通過更加科學合理的方式對所需要的納米顆粒進行制備。

2.2.2水熱合成法

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

2.3氣相法

2.3.1氣相化學反應法

應用氣相化學反應法所制備的納米粒子能夠實現對于揮發性金屬化合物蒸汽的充分運用，繼而在化學反應的基礎上生成其所需要的化合物，使其能夠在保護氣體環境下實現快速冷凝，這樣原來便能夠完成對于各類物質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用上，氣相化學化學反應法有著較高的適應性，從其體系反應類型出發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先處理或者是待分解的中間化合物展開相應的加熱、蒸發以及分解工作，進而得到相應的納米粒子。而氣相合成法則主要是對上物質之間所產生的氣相化學反應進行應用，進而在高溫的條件下完成對于相應化合物的合成工作，接下來再進行快速冷凝。進而實現對于各種物質納米粒子的制備，通常來說其加熱的方法可以采用化學火焰、激光以及電阻爐等等[3]。

2.3.2濺射法

濺射法的應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材料間，進而讓其出現放電，在放電過程中所出現的離子于陰極蒸發材料靶上進行撞擊，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之后，便能夠同活性氣體之間產生反應，進而形成相應的超微粉。合理應用濺射法能夠對各種高熔點金屬超微粉進行制作，與此同時，還能夠對化合物超微粉進行制備，如果將采用幾種元素組合的形式進行制作，還可以實現對于復合材料超微粉的制備。該制備方法的應用能夠體現出其粒徑分布窄的優勢，但與此同時，其應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率。

結論：綜上所述，科學應用超細粉體材料的制備技術，能夠有效提升其制備效果，對于多個領域的發展都有著積極的促進作用。因此，研究人員應當加強對其的重視，繼而為其持續發展創造良好的條件。

參考文獻：

[1]劉少友，趙偉，謝恩鑫.非晶態鎳-磷-碳-氧合金超細粉體的制備[J].湖南文理學院學報（自然科學版），2021，33（1）：30-35，68.