激光烧蚀金属丝制备纳米粒子：装置、工艺和机理

摘要

激光烧蚀法制备纳米粒子因为针对的原材料范围广,获得的纳米粒子纯度高、平均粒径小、粒度整齐而备受广大研究人员的重视.然而,低产率和高成本的缺点阻碍了该方法的工业化应用,其关键原因在于目前大多采用块状平面靶材作原料,基体的升温和传热使真正用于制备纳米粉末的能量较少.为提高激光烧蚀法制备纳米粉末的产率,许多研究者都主要着眼于提高激光能量,忽略了靶材尺寸对产率的影响,但制备的纳米粉末粒径随功率的增加而变大.我们认为,如果在提高激光能量的同时减小靶材的尺寸,可能在保证纳米粒子质量的基础上大幅度提高纳米粉末的产率.在此基础上,我们在国内外率先提出了采用高能脉冲激光束烧蚀细金属丝的方法来制备纳米粉末,并在国家自然科学基金的资助下进行了相关研究.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1前言

1.2纳米粉末的性质

1.3纳米粉末的应用

1.4纳米粉末的制备方法

1.5课题的理论依据

1.6本课题的研究目标、内容、技术路线和拟解决的科学技术问题

1.7预期的研究结果和意义

2激光烧蚀金属丝制备纳米粉的设备设计与制造

2.1前言

2.2激光烧蚀细丝法制备纳米粉末的原理及可行性分析

2.3装置的设计与制作

2.4本章小结

3激光烧蚀丝状和块状铁靶材在受控气氛中制备纯铁纳米粉末的工艺和性能研究

3.1前言

3.2实验设备、方法和材料

3.3纳米粉末的结构和成分表征

3.4 Fe纳米粒子的形貌和粒度分布研究

3.5工艺参数对纳米Fe粉粒度和产率的影响研究

3.6结果分析与讨论

3.7激光烧蚀细铁丝制备的纳米Fe粉的性能研究

3.8本章小结

4激光烧蚀铁丝靶材制备γ-Fe2O3纳米粉末的工艺和性能研究

4.1前言

4.2实验的设备、方法和材料

4.3激光烧蚀铁丝靶材制备γ-Fe2O3纳米粉末的实验现象

4.4纳米粉末的结构和成分表征

4.5激光烧蚀铁丝靶材制备γ-Fe2O3纳米粉末的工艺研究

4.6激光烧蚀铁丝靶材制备的γ-Fe2O3纳米粉末的性能研究

4.7本章小结

5激光烧蚀铁丝靶材在真空中制备纯Fe非晶纳米的研究

5.1前言

5.2实验的设备、方法和材料

5.3纳米粉末的结构和成分表征

5.4激光烧蚀铁丝靶材制备非晶Fe纳米的工艺研究

5.5非晶Fe纳米形成条件的分析和讨论

5.6非晶态Fe纳米的性能分析

5.7本章小结

6激光烧蚀铁丝靶材的温度场和烧蚀动力学研究

6.1前言

6.2激光烧蚀金属细丝温度场的建立和求解

6.3激光烧蚀金属细丝的动力学过程研究

6.4本章小结

7全文总结

7.1主要结论

7.2本研究工作需进一步解决的问题及展望

致谢

参考文献

附录1作者攻读学位期间所申请的专利和发表的论文