激光法制备粉体纳米材料.pdf

第26卷第6期激光技术Vol.26,No.6
2002年12月LASERTECHNOLOGYDecember,2002

文章编号:10013806(2002)06040304
激光在纳米粉体制备中的应用

王佃刚陈传忠边洁
(山东大学材料科学与工程学院,济南,250061)

摘要:分析了激光诱导化学气相沉积法和激光烧蚀法制备纳米粉体技术的特点、原理及其装置,阐述了激光
法纳米粉体制备的影响因素,综述了激光技术在纳米粉体制备中的应用研究现状,展望了该项技术的发展前景。
关键词:激光技术;纳米粉体;制备;应用
中图分类号:TN249文献标识码:A
Applicationoflaseronthepreparationofnanopowders

WangDiangang,ChenChuanzhong,BianJie
(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,ShandongUniversity,Jinan,250061)

Abstract:Thecharacteristic,mechanismandequipmentmachineryoflaserinducedchemicalvapourdepositionand
laserablationmethodsonnanopowderspreparationareanalyzed,theeffectsonlasernanopowderspreparationareclarified,
thepresentapplicationandstudysituationoflasertechniqueonthepreparationofnanopowdersarereviewed,the
commentsontheprospectofthetechniquearegiven.
Keywords:lasertechnique;nanopowder;preparation;application

Bowen提出的理想粉末的条件,是一种更为理想的
引言
纳米粉体制备方法。
纳米粉体由于具有小尺寸效应、量子效应、表面
1激光法制备纳米粉体技术的特点
效应、宏观量子隧道效应等特点,使其在性能上具有
普通材料所不能比拟的优越性,如低熔点、低密度、激光是一种受激辐射的特殊光源,加上激光器
高强度和较好的韧性和高温抗氧化、抗腐蚀能力以中谐振腔的作用,使激光具有很好的相干性和方向
及良好的介电性质、声学性质、光学稳定性等。纳米性,因而激光的稳定性很好,聚焦度很高,能产生高
材料在催化剂、高聚乳液、水泥、陶瓷、碳纤维材料、能量密度的激光光束。作为加热源的激光由于自身
医药以及光电子或微电子器件和火箭推进器中已经的特殊性,在制备纳米粉体和薄膜具有以下几个特
[4,5]
得到了广泛的应用[1]。纳米技术的发展必将引起点:(1)激光光源的输出端可以置于反应容器之
外输出的激光通过反应容器上的光镜后进入反应
材料科学发展的一场新的革命,同时也必将为人类,
[2]室直接与作用物质作用制备过程操作简便各种工
提供一种崭新的生活方式和思维方式。目前,纳,,
艺参数易控制,尤其激光功率大小、功率密度的调节
米材料的开发和应用越来越受到人们的关注,而目
比较简单;(2)反应时间短,加热温度高,致使加热与
前纳米粉体制备的方法更是层出不穷,比较常见制
冷却速度快,这种冷淬!的效果会抑制形核不会生
备方法的有气相法、液相法和固相法以及机械合金
长过大,易制备纳米量级的微粒;(3)激光光束直径
化。激光制备方法作为一种新技术由于具有一系列
小,作用区域面积小,反应区可与反应器壁隔离,这
特殊的优点,自从Haggerty等人在20世纪80年代
种无壁反应避免了由反应壁造成的污染,可制得高
首次提出以来得到了迅速发展,成为材料科学与凝
纯纳米粉体;(4)可以制备出高质量的纳米粉体,制
聚态物理研究的前沿领域[3]。与其它纳米材料的
备的纳米粉体具有颗粒小、形状规则、粒径分布范围
制备方法相比,激光法制备的纳米粉体更好的符合
窄、无严重团聚、无粘结、高纯度、表面光洁等特点;
作者简介:王佃刚,男,1977年1月出生。硕士研究(5)适用范围广。在普通金属、非金属以及氮化物、
生。主要研究方向是激光表面强化与改性。碳化物、氧化物和复合材料中已经得到了广泛的应
收稿日期:20020401用,由于激光的高能量密度在难熔材料的纳米化中
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更显示出巨大的优越性。密度绝缘膨胀态四处扩散,利用粒子间的相互作用
和液体的束缚作用,在液固界面附近形成纳米粉
2激光法制备纳米粉体的原理
体。由于液体的作用促进了等离子体的重