磁控溅射法
磁控溅射是一种溅射镀膜法，它对阴极溅射中电子使基片温度上升过快的缺 点加以改良，在被溅射的靶极（阳极）与阴极之间加一个正交磁场和电场，电 场和磁场方向相互垂直。
溅射镀膜机
1.1.4、流动液面真空蒸镀法
原理:在高真空中蒸发的金属 原子在流动的油面内形成极超 微粒子，产品为含有大量超微 粒的糊状油, 高真空中的蒸 发是采用电子束加热, 当水冷 铜坩埚中的蒸发原料被加热蒸 发时，打开快门，使蒸发物镀 在旋转的圆盘表面上形成了纳 米粒子。含有纳米粒子的油被 甩进了真空室沿壁的容器中， 然后将这种超微粒含量很低的 油在真空下进行蒸馏．使它成 为浓缩的含有纳米粒子的糊状 物。
纳米材料的物理合成法
1、物理合成法的定义
• 采用光、电技术使材料在真空或惰性气氛 中蒸发，然后使原子或分子形成纳米颗粒， 以及球磨、喷雾等以力学过程为主的制备 技术。
1.1、蒸发-冷凝法
• 蒸发冷凝法是指在高真空的条件下，金属 试样经蒸发后冷凝。试样蒸发方式包括电 弧放电产生高能电脉冲或高频感应等以产 生高温等离子体，使金属蒸发。蒸发冷凝 法制备的超微颗粒具有如下特征：①高纯 度；②粒径分布窄；③良好结晶和清洁表 面；④粒度易于控制等。在原则上适用于 任何被蒸发的元素以及化合物。
1.1.7、激光诱导化学气相沉积 (LICVD)
往捕集装置
原理:激光束照在反应气体上形成了 反应焰，经反应在火焰中形成微粒， 由氩气携带进入上方微粒捕集装置。 特点:该法具有清洁表面、粒子大小 可精确控制、无粘结、粒度分布均 匀等优点，并容易制备出几纳米至 几十纳米的非晶态或晶态纳米微粒。
反应焰
激光束
1.2、激光聚集原子沉积法
• 用激光控制原子束在 纳米尺度下的移动， 使原子平行沉积以实 现纳米材料的有目的 的构造。激光作用于 原子束通过两个途径， 即瞬时力和偶合力。 在接近共振的条件下， 原子束在沉积过程中 被激光驻波作用而聚 集，逐步沉积在衬底 （如硅）上，形成指 定形状，如线形。
1.3、非晶晶化法
用同位素分离器使具有一定能量的离子硬 嵌在某一与它固态不相溶的衬底中，然后 加热退火，让它偏析出来。它形成的纳米 微晶在衬底中深度分布和颗粒大小可通过 改变注入离子的能量和剂量，以及退火温 度来控制。比如利用离子注入法可对金刚 石表面进行改性.
1.1.5、通电加电加热使金属熔化．金属与 高温碳棒反应并蒸发形成碳化 物超微粒子。
用此种方法还可以制备Cr, Til, V, Zr、Hf, Mo, Nb, Ta和W等 碳化物超微粒子。
1.1.6、混合等离子法
原理:此制备方法是采用RF(射频)等 离子与DC直流等离子组合的混合方 式来获得纳米粒子,由图的感应线圈 产生高频磁场(几MHz)将气体电离 产生RF等离子体．内载气携带的原 料经等离子体加热、反应生成纳米 粒子并附着在冷却壁上。 DC(直流) 等离子电弧束用来防止RF等离子弧 受干扰，因此称为‘混合等离子” 法。 特点: ①纯度较高；②反应物质在等 离子空间停留时间长、物质可以充 分加热和反应； ③可使用非惰性的 气体(反应性气体)，因此．可制备化 合物超微粒子。
1.1.2、高频感应法
原理:以高频感应线圈为热源,使坩埚内的导电物质在涡流作 用下加热，在低压惰性气体中蒸发,蒸发后的原子与惰性气体 原子碰撞冷却凝聚成纳米颗粒。 特点：采用坩埚，一般也只是制备象低熔点金属的低熔点物 质。
高频感应的加热原理
感应加热是利用导体在高频磁场作用下 产生的感应电流(涡流损耗)。以及导体内磁 场的作用(磁滞损耗)引起导体自身发热而进 行加热的。
液态金属 非晶条带
热处理
1.4、机械球磨法
机械球磨法以粉碎与研磨为主体来实现粉末 的纳米化，可以制备纳米纯元素和合金。 该法工艺简单，制备效率高，能制备出常 规方法难以获得的高熔点金属合金纳米材 料。近年来，发展出助磨剂物理粉碎法及 超声波粉碎法，可制得粒径小于100nm的 微粒。
1.5、离子注入法
1.1.1、电阻加热法
原理:物质(金属离子化合物等) 置于柑蜗内．通过电阻等加热装置加热蒸发，产生蒸发 质烟雾，由于惰性气体的对流，烟雾向上移动，并接近充液氮的冷却棒)。在蒸发过程 中，元物质的原子与惰性气体原子碰撞而冷却，在接近冷却棒的过程中，元物质蒸汽首 先形成原子簇．然后形成单个纳米微粒。最后在冷却棒表面上积聚起来，刮下并收集起 来获得纳米粉。 特点:加热方式简单,工作温度受坩埚材料的限制,还可能与坩埚反应。所以一般用来制 备Al、Cu、Au等低熔点金属的纳米粒子。
激光挡板
氩气 反应气体
1.1.8、 化学蒸发凝聚法(CVC)
工作室 载气 原理:用高纯惰性气作为载气，携带 有机高分子原料，例如六甲基二硅 烷．进入钼丝炉，温度为1100～ 1400 ℃、气氛的压力保持在低气压 状态，在此环境下原料热解形成团 簇进一步凝聚成纳米级颗粒．最后 附着在一个内部充满液氮的转动的 衬底上, 经刮刀刮下进行纳米粉体 收集，示意图如图所示。这种方法 优点足产量大，颗粒尺寸小，分布 窄。 。
原料
针阀
炉子
衬底 刮刀
气体 漏斗
1.1.9、爆炸丝法
原理:先将金属丝固定在一个充满惰 性气体(50bar)的反应室中，丝的两 端卡头为两个电极，它们与一个大 电容相联结形成回路，加15kV的高 压、金属丝500一800kA下进行加 热．融断后在电流停止的一瞬间， 卡头上的高压在融断处放电，使熔 融的金属在放电过程中进一步加热 变成蒸汽，与惰性气体碰撞形成纳 米粒子沉降在容器的底部，
1.1.3、溅射法
原理 : 用两块金属板分别作为阳极 和阴极，阴极为蒸发用的材料，在 两电极间充入Ar气(40～250Pa)，两 电 极 问 施 加 的 电 压 范 围 为 0.3 ～ 1.5kv。由于两极间的辉光放电使Ar 离子形成，在电场的作用下 Ar 离子 冲击阴极靶材表面，使靶材原子从 其表面蒸发出来形成超微粒子．并 在附着面上沉积下来 特点:(1) 可制备多种纳米金属，包 括高熔点和低熔点金属。常规的热 蒸发法只能适用于低熔点金属； （2)能制备多组元的化合物纳米微 粒，如A152Ti48、Cu91Mn9及ZrO2等； (3) 通过加大被溅射的阴极表面可 提高纳米微粒的获得量。
非晶晶化法: 采用快速凝固法将液态 金属制备非晶条带,再将非晶条带 经过热处理使其晶化获得纳米晶 条带的方法。用非晶晶化法制备 的纳米结构材料的塑性对晶粒的 粒径十分敏感、只有晶粒直径很 小时，塑性较好．否则材料变得 很脆。因此，对于某些成核激活 能很小，晶粒长大激活能大的非 晶合金采用非晶晶化法，才能获 得塑性较好的纳米晶合金。 特点﹕工艺较简单, 化学成分准确。