名称: 超细粉末有奇能：现代纳米材料
主题词或关键词: 材料科学 纳米材料
内容
中国墨是由烟炱这种超细微粒作为重要原料，再加上黏结剂和添加剂按适当比例制成的。虽然还算不上现代所说的纯纳米材料，但的确开创了纳米材料的先河。现代的纳米材料是近一二十年才发展起来的。它的起源来自一个科学家在国外旅游中产生的联想。
那是1980年的一天，一位叫格莱特的德国物理学家到澳大利亚旅游，当他独自驾车横穿澳大利亚的大沙漠时，空旷、寂寞和孤独的环境反而使他的思维特别活跃和敏锐。他长期从事晶体材料的研究，知道晶体中的晶粒大小对材料性能有极大影响，晶粒越小材料的强度就越高。这个道理其实不难理解，就说面粉吧，富强粉因比普通面粉细，和出的面就特别“筋斗”，能拉出细如丝的龙须面，用普通面粉就不成。
格莱特一面在空旷的沙漠中开车，一面展开了无边无际的遐想。他想，如果组成材料的晶粒细到只有几个纳米那么大，材料会是什么样子呢？或许会发生“天翻地覆”的变化吧？在异国他乡旅行中冒出来的这个新想法使他兴奋不已。回国后他立即开始试验，经过近4年的努力，他终于在1984年得到了只有几个纳米大的超细粉末，而且他发现任何金属和无机或有机材料都可以制成纳米大小的超细粉末。更有趣的是，一旦变成纳米大小的粉末，无论是金属还是陶瓷，从颜色上看都是黑的，但其性能还真的发生了天翻地覆的变化。
从此，由德国到美国，一大批科学家都着了迷似地研究起纳米材料来。比如，美国著名的阿贡国家实验室用纳米大小的超细粉末制成的金属材料，其硬度要比普通粗晶粒金属的硬度高2～4倍。在低温下，纳米金属竟然由导电体变成了绝缘体。一般的陶瓷很脆，但如果用只有纳米大小的陶土粉末烧结成陶瓷制品，却有良好的韧性。更有趣的是，纳米材料的熔点会随超细粉末的直径的减小而大大降低。例如，金的熔点本是1064℃，但制成10纳米左右的金粉末后，熔点降到940℃；而5纳米的金粉末熔点降至830℃；2纳米的金粉末熔点只有33℃，你说神不神？这一特点对人们大有用处。例如，许多高熔点陶瓷材料很难用一般的方法生产出用于发动机的零件，但只要事先制成纳米大小的陶土粉末，就可以在较低的温度下烧结成高温发动机的耐热零件。
1纳米只有1米的1/109，人们要问，像纳米那么微小的粉末是怎样制造出来的呢？德国的材料科学家在90年代初发明了一种生产金属超细粉末的方法。即在一个封闭室内放进金属，然后充满惰性气体氦，再将金属加热变成蒸气，于是金属原子在氦气中冷却成金属烟雾，并使金属烟雾粘附在一个冷却棒上，再把棒上像碳黑一样的纳米大小的粉末刮到一个容器内。如果要用这些粉末做成零件，就可以将它们模压成零件形状，通过一道烧结工序，即可制成纳米材料零件。
