资讯中心NEWS

电爆炸法制备纳米金属粉体材料

  1. 电爆炸方法是制备高纯度纳米粉体材料的新技术,具有能量转化率高、工艺参数调整方便、通用性强的特征。

  2. 现象解释:电爆炸是指在一定的介质(如惰性气体、水等)环境下,强脉冲电流通过导体丝时,导体材料自身的物理状态急剧变化,并迅速把电能转化为其他形式能量(如热能、等离子体辐射能、冲击波能等)的一种物理现象。 

  3. 研究历史:1774年,Nairne首次在实验中观测到电爆炸现象。二十世纪中期,电爆炸现象及其在制备纳米粉体方面的研究成为国内外研究的热点之一。目前,由于纳米材料在粉末冶金、磁性材料、高性能陶瓷材料、航空航天、电子技术、医学生物、环保与能源以及核工业的良好应用前景,电爆炸合成纳米粉体技术也越来越受到关注。 

  4. 优点:爆炸法具有它独特的优点:(1)公斤级粉末生产;(2)超细粉体;(3)能量转换效率高;(4)颗粒分布均匀等。 

  5. 影响因素:影响电爆炸制备的纳米颗粒尺寸的主要因素可以概括为:(1)电容的储存能、电压等电路参数;(2)前体材料特性、长度、直径、及初始晶体结构等材料因素;(3)周围介质种类、压力、温度等环境因素。 

  6. 基本过程:电爆炸的基本过程通常可分为五个阶段:(1)金属导体固态加热阶段:储能电容向目标导体丝瞬时放电,以强大电流使导体加热;(2)金属导体熔化、汽化阶段:高功率持续加热作用使导体熔化及汽化,熔融导体破裂成液滴,并产生等离子体,电磁箍缩效应以及材料本身的惯性等作用使蒸气的膨胀受到限制而产生内部高压,最终导致导体的爆炸;(3)爆炸阶段:高温蒸气及粒子高速膨胀,同时产生冲击波,驱使蒸发后的导体微粒高速运动;(4)电弧击穿阶段:若金属丝两端施加的电压足够高,储能充足的情况下,电容将在爆炸后的粉末颗粒和介质气氛中继续放电,击穿两极间的介质形成电弧;(5)冷凝阶段:高速运动的蒸汽和等离子体与周围的介质激烈碰撞并迅速冷却,形成簇团及超细颗粒。