文档介绍：第四章纳米微粒的结构与物理特性

纳米微粒一般为球形或类球形(如图3所示)。图中(a,b,c)分别为纳米γ-Al2O3,TiO2和Ni的形貌像,可以看出,这几种纳米微粒均呈类球形.
最近,有人用高倍超高真空的电子显微镜观察纳米球形粒子,结果在粒子的表面上观察到原子台阶,微粒内部的原子排列比较整齐。
除了球形外,纳米微粒还具有各种其他形状,,由气相蒸发法合成的铬微粒,当铬粒子尺寸小于20nm时,,α-Cr粒子的二维形态为正方形或矩形。
镁的纳米微粒呈六角条状或六角等轴形. Kimoto和Nishida观察到银的纳米微粒具有五边形10面体形状。

纳米微粒具有大的比表面积,表面原子数、表面能和表面张力随粒径的下降急剧增加,小尺寸效应,表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等导致纳米微粒的热、磁、光、敏感特性和表面稳定性等不同于常规粒子,这就使得它具有广阔应用前景.

纳米微粒的熔点、,纳米微粒的表面能高、比表面原子数多,这些表面原子近邻配位不全,活性大以及体积远小于大块材料的纳米粒子熔化时所需增加的内能小得多,这就使得纳米微粒熔点急剧下降.
例如,大块Pb的熔点为600K,而20nm球形Pb微粒熔点降低288K;纳米Ag微粒在低于373K开始熔化,,,当粒径小于10nm时,熔点急剧下降.
所谓烧结温度是指把粉末先用高压压制成形,然后在低于熔点的温度下使这些粉末互相结合成块,纳米微粒尺寸小,表面能高,压制成块材后的界面具有高能量,在烧结中高的界面能成为原子运动的驱动力,有利于界面中的孔洞收缩,因此,在较低的温度下烧结就能达到致密化的目的,即烧结温度降低.
例如,常规Al2O3烧结温度在2073-2173K,在一定条件下,纳米的Al2O3可在1423K至1773K烧结,%.常规Si3N4烧结温度高于2273K,纳米氮化硅烧结温度降低673K至773K,纳米TiO2在773K加热呈现出明显的致密化,而晶粒仅有微小的增加,致使纳米微粒TiO2在比大晶粒样品低873K的温度下烧结就能达到类似的硬度.