目前,纳米材料的制备方法很多,有气相法、液相法、固相法,这三大类方法中,又各自分成低压气体蒸发法、溅射法、等离子体法、高温固相合成法、低温燃烧合成法、冲击波化学合成法、沉淀法、水热法,胶体法等等。
而爆炸法更具有它独特的优点:(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。近几年来,电爆炸法是新兴起的、用于工业上生产纯金属、金属氧化物、氮化物和合金的超细粉末的重要方法。它利用高压脉冲放电,使得金属丝熔融汽化发生爆炸,金属蒸汽在介质气体碰撞下急速冷却形成超细金属粉末体或合金粒子,电爆炸法是一种超细粉的工业化制备方法。随着科学技术的发展,超细金属粉末在粉末冶金、磁性材料、高性能陶瓷材料等方面得到了广泛的应用。
整个设备系统是由高压直流电源与电控部分、金属粉制备部分、气体循环风机、金属粉收集与包装部分、抽真空机组与充放气部分、冷却循环水部分构成的封闭系统,该系统制备金属粉体的原理是以金属或合金丝为原料,在惰性气氛中经高压放电制取超细金属粉,循环流动的惰性气体将金属颗粒送到三个旋风分离装置串联构成的金属粉收集系统并沉积在金属粉收集仓中。在三个旋风分离装置中可以依次获得粗、中、细三个粒度分布的超细金属粉,所获得的超细粉通过三个对应的原位包装箱在惰性气氛下进行包装,然后取出。
在惰性气氛中,一般是在高纯氩气中,处于阳极和阴极间的金属丝产生高电压放电,在金属丝的内部瞬间通过强电流(～1010A/cm2),产生焦耳热,使金属丝整体瞬间达到上万度的高温,远高于金属的气化点,使之气化。金属蒸汽与惰性原子碰撞,交换能量并迅速冷却形成尺寸在纳米到亚微米范围的球形颗粒。
爆炸丝法制备的金属纳米微粒是一种批量生产纳米粉的重要方法,金属丝的直径一般在0.3～0.4mm比较合适。颗粒尺寸的分布与金属的熔点有关,熔点低的金属,颗粒尺寸较窄,高熔点的金属,颗粒尺寸较宽。颗粒尺寸的大小,与制备粉体时放电的电压有关,适当的提高放电的电压,可得到较小颗粒的粉体,但电压过高容易发生介质击穿现象。
