气相法
物理气相沉积法---电阻式加热法 电阻式加热气相法裝置，此为实验室內常用的合成设 备。利用电源供应器加热真空腔內之钨船（Tungsten boat），钨船內之材料在真空或惰性气氛下开始被蒸发成 为气体，此时会如图4 般蒸发，有如一缕轻烟，順著通入 的载流气体(carrier gas) 往充滿液态氮的冷凝井（cold trap）方向流动。当蒸气到达此一低温区域时，随即因过 饱和而开始成核析出，并成长为粉体，停留在冷凝井表面 上。此方法适于合成高熔点金属或金属间化合物以及陶瓷 等纳米粉体。图3 的设备也可用作化学气相合成法。如： 在钨船中置入钛金属，当钛被蒸发成气体时，若通入氧气 当载流气体或在氧气气氛下，則生成二氧化钛纳米粉体。
气相法
物理气相沉积法---电浆加热法 传统的电浆法，系以蒸发原料为阴极，在与 阳极电极棒之间施加直流电压，并于惰性气体中 放电，原料即从熔化的阴极表面上蒸发，随后在 冷却铜筒內，析出并沉积为纳米材料。目前常用 者为电浆喷柱法，方法是把蒸发的金属材料放置 在水冷铜坩埚上，在斜上方之电浆枪间，先对直 流电压施加高周波使流过电浆枪內的Ar、He 等惰 性气体电离而起弧，再调节反应室中的载送气体 流量，可决定蒸气压并导引其至冷却收集器上形 成纳米粒子。
纳米材料 Nanomaterials
回顾---纳米材料的定义
纳米材料可简单定义为尺寸小于100nm 的一种或多种 的晶粒或颗粒所组成的材料，依其型态可区分为等轴(粉 体)、层状(薄膜)及丝纤状(纤維或管)等(图1)。因其特殊 之表面及体积效应，近年來已引起国际间广泛的研究兴趣。 特別是在材料的电、热、磁以及光学等性质上产生了重要 的影响，也为材料的应用领域科学开拓了一崭新的机会。
气相法
简介 气相合成技术的发展可追溯至60年代，为目 前最主要的合成技术。其基本原理是利用气相中 的原子或分子处在过饱和状态时，将会导致成核 析出为固相或液相。如在气相中进行均质成核时 控制其冷却速率，則可渐成长为纯金属、陶瓷或 复合材料的纳米粉体；若在固态基板上緩慢冷却 來成核-成长，則可长成薄膜、须晶或碳管等纳米 級材料。
气相法
物理气相沉积法---电弧放电法(Arc discharge) 电弧放电法系利用电弧放电所产生的高温(約 4000 K)，将原料气化以沉积为纳米材料的方法。 代表性的例子为1991 年Iijima等人首先利用电弧 放电法合成出纳米碳管。图7 則为电弧放电裝置 示意图。在不锈钢制的真空室內，使用直径6mm 的石墨碳棒为阴极与直径9mm 的碳棒当阳极，两 极的间距可调整。 研究指出，本制程中影响碳管品质最重要的 因素为氦气的压力。1992 年Ebbesen等人发現500 torr 的氦气压力会比20 torr 时有更高的纳米碳 管产率，而过高的电流会使碳管烧结在一起，故 操作时应控制在可产生稳定电弧下的最低操作电 流。通常，反应腔之阴极石墨棒上所沉积的纳米 碳管，可观察到非晶质(amorphous) 碳、石墨微 粒及煤灰等杂质，因而常需后续的纯化处理。
图1. 纳米材料广义区分之型态(a)纳米粉体, (b)纳米结构薄膜, (c)纳米碳管
纳米材料的制造方法
纳米材料的相关研究及合成方法非常多，各领 域学者提出很多新的纳米合成技术途径，因此整理 出清楚的合成系统比较困难。 过去常按照合成过程中是否产生化学反应的变 化，区分为物理及化学法两大类而说明，如今似乎 过于局限在纳米粉体的制造上，相较于目前材料开 发上百花争鸣的景象，这种分类方式有些狹隘； 另外,也有学者根据其反应物的状态，区分为气 相法、液相法以及物理粉碎法、火花放电法等
气相法
物理气相沉积法---高周波感应加热 1970 年代初便已开发出來用作高性能磁帶用纳米粉体的制 造。其特色是 (1).进行蒸发的溶液温度可保持一定 (2).溶液內的合金成份均勻性良好 (3).能以安定的输出，运转长时间 (4).可大量工业化生产。
气相法
物理气相沉积法---电子束加热 电子束加热法目前主要用于高熔点物质的纳米粉体的 制造上。1973 年Iwama等人即以此法制造了Bi、Sn、Ag、 Mn、Cu、Mg、Fe、Fe-Co、Ni、Al、Zr 等超微粒子(16)。 以Cu 为例，50V / 5mA 电子束的功率，于66 Pa 的Ar 气 中，其1 分钟可得50mg 的微粉。在N2 或NH3 气氛中，蒸 发Ti 則可得到10nm 的TiN 立方晶纳米粉体。而Al 在NH3 中蒸发則可得到AlN 粉体，但在N2 气中則无法生成。这 样的制程实則属于化学气相沉积的范围。
纳米合成技术
一.气相法 1 物理气相沉积法 (1)电阻式加热法 (2)电浆加热法 (3)电弧放电法(Arc discharge) (4)辐射蒸发法 (5)高周波感应加热 (6)电子束加热 (7)溅射法（Sputtering） 2 化学气相沉积法 (1)催化剂化学气相沉积法( Catalytic Chemical Vapor Deposition ; CCVD ) (2)微波电浆触媒輔助电子回旋共振化e synthesis） 二.液相法 1沉淀法 2溶胶-凝胶法 3喷雾法 4水热法 三.物理粉碎法 四.火花放电法 五.有机二次元纳米材料
图8 纳米碳管
气相法
物理气相沉积法---辐射蒸发法 辐射蒸发法主要原理与电弧法相似，最大的不同乃是 以高能辐射取代电弧放电的功能。图9 即为辐射蒸发法合 成纳米碳管裝置的示意图。此法中，是将含有金属触媒 ( 如：鈷、鎳等 ) 的石墨靶材，放置在約 1 英寸的石英玻 璃管中，再将此管放置于高温反应炉中。于 1200℃ 充滿 惰性气氛 ( 如： 500 torr 氬气 ) 的环境下，以高能脉冲辐 射 ( 如： Nd YAG Laser) 对焦石墨靶材而使其表面的碳材 蒸发。随著炉管中高温区域惰性气体的快速流动，蒸发的 碳随即被帶往炉体外末端的圆锥型水冷铜上沉积，沉积物 再经萃取精鍊后可得纳米碳管 通常，此法所得的纳米碳管直径分布在 5-20 nm ，管 长可达10 um 以上。较一般Arc 法所合成的纳米碳管纯度 高、杂质少；最大的优点在于可产制大于70% 以上的单层 纳米碳管。