2、随粒度减小，烧结温度降低
（1）烧结温度：所谓烧结温度是指在低于熔点的温度 下使粉末互相结合成块，密度接近常规材料的最低加 热温度。
（2）原因：纳米微粒尺寸小，表面能高，压制成块材 后的界面具有高能量，在烧结中高的界面能成为原子 运动的驱动力，有利于界面中的孔洞收缩，空位团的 湮没，因此，在较低的温度下烧结就能达到致密化的 目的，即烧结温度降低。
3、原因
（1）粒子的表面能和表面张力随粒径的减小而 增加
（2）纳米微粒的比表面积大 （3）由于表面原子的最近邻数低于体内而导致
非键电子对的排斥力降低
必然引起颗粒内部特别是表面层晶格的畸变。
例：有人用EXAFS技术研究Cu、Ni原子团发 现，随粒径减小，原子间距减小。Staduik等 人用X射线分析表明，5nm的Ni微粒点阵收缩 约为2.4%。
1．超顺磁性 （1）定义：超顺磁性是指当纳米磁性粒子的粒
径小于某一临界尺寸后，在有外加磁场存在时， 表现出较强的磁性，但当外磁场撤消时，无剩 磁，不再表现出磁性
特点：这时磁化率χ不再服从居里-外斯定律， 矫 来顽 描力 述。Hc→0，磁化强度MP可以用朗之万公式
Mp≈μ2H/(3kBT)，μ为粒子磁矩。
应用: 超细银粉制成的导电浆料可以进 行低温烧结，此时元件的基片不必采用 耐高温的陶瓷材料，甚至可用塑料。采 用超细银粉浆料，可使膜均匀，覆盖 面积大，既省料又具高质量。熔点下降 的性质对粉末冶金工业具有一定的吸引 力。
三、 纳米粒子的磁学性质
纳米微粒的小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效 应等使得它具有常规粗晶材料不具备的磁特性。 纳米微粒的主要磁特性可以归纳如下。
子，当尺寸小于20nm时） （C）五边形十面体形状（银的纳米微粒）
2、结构（晶体结构）
基本规律：纳米微粒的结构一般与大颗粒的相 同，但有时会出现很大差别。
例:用气相蒸发法制备Cr的纳米微粒时，占主要 部分的α-Cr微粒与普通bcc结构的铬是一致的， 晶格参数α0=0.288nm。但同时还存在δ-Cr， 它的结构是一种完全不同于α-Cr的新结构，晶 体结构为A-15型，空间群Pm3n。即便纳米微 粒的结构与大颗粒相同，但还可能存在某种差 别。
（2）原因
由于颗粒小，纳米微粒的表面能高、比表面原 子数多，这些表面原子近邻配位不全，活性大 以及体积远小于大块材料，因此纳米粒子熔化 时所需增加的内能小得多，这就使得纳米微粒 熔点急剧下降。
Wronski计算出Au微粒的粒径与熔点的关系，结 果如图1.5。由图看出，当粒径小于l0nm时， 熔点急剧下降。
（3）举例： 常 规 Al2O3 在 2 0 7 3 ～ 2 1 7 3 K 烧 结 ， 而 纳 米 可 在 1423～1773K烧结，致密度可达99.7%。常规 Si3N4烧结温度高于2273K，纳米Si3N4烧结温度降低 673～773K。
纳7米7T3iKO加2在热时呈 现出明显的致
密化，而晶粒
（A）一致转动磁化模式：
基本内容：当粒子尺寸小到某一尺寸时，每个 粒子就是一个单磁畴。
例：Fe和Fe3O4单磁畴的临界尺寸分别为l2nm和 40nm。
许多实验表明，纳米微粒的Hc测量值与一致转 动的理论值不相符合。
例：粒径为65nm 的Ni微粒具有大于其他粒径微 粒的矫顽力，Hcmax≈[25×104/4π]/A/m。 这远低于一致转动的理论值， Hc=4K1/3Ms≈[16×105/4π]/A/m。 都有为等人认为对纳米微粒Fe、Fe3O4和Ni等 的高矫顽力的来源应当用球链模型来表示。
式可中以，用C朗为之常万数公；式Tc来为描居述里。温度。磁化强度MP
例5如nm：、α-l6Fnem、和Fe230On4m和时α-变F成e顺2O磁3 粒体。径 分 别 为
（2）原因：在小尺寸下，当各向异性能减小到 与热运动能可相比拟时，磁化方向就不再固定 在一个易磁化方向，易磁化方向作无规律的变 化，结果导致超顺磁性的出现。
（B）球链模型：采用球链反转磁化模式来计算 纳米Ni微粒的矫顽力。 由于静磁力作用，球形纳米Ni微粒形成链状， 对于由n个球形粒子构成的链的情况，矫顽力
式中，n为球链中的颗粒数；μ为颗粒磁矩；d为颗 粒间距。设n=5，则Hcn≈[55×104/(4π)]A/m， 大于实验值。
二、 纳米微粒的热学性质
总体情况：纳米微粒的熔点、开始烧结温度和晶 化温度均比常规粉体低得多。
1、随粒度减小，熔点降低。 （1）举例 Cu: T熔由1053℃—40nm为750℃ Au: T熔由1064℃—10nm为1037℃，2nm为
20℃ Ag:超细粒子T熔=l00℃ CdS半导体原子簇2.4—7.6nm△T熔>1000℃
仅有微小的增
加，致使纳米 微 大粒 晶粒TiO样2品在低比 873K的温度下 烧结就能达到 类似的硬度(见 图1.6)。
3、非晶纳米微粒的晶化温度低于常规粉体
传晶统化非成晶αS-i相3N，4在纳1米79非3晶K S热i34Nh4全微部粒转在变16成7α3相K加， 纳米微粒开始长大，温 度随粒径的减小而降低。 图1.7表明8nm、 l5nm和35nm粒径的 A开l2始O温3粒度子分快别速约长为大的 1073K、1273 K和 1423K。
不同种类的纳米磁性微粒显现超顺磁的临界 尺寸是不相同的。
2．矫顽力
（1）定义：使单磁畴纳米微粒去掉磁性所需要 施加的反向磁场力。（必须使每个粒子整体的 磁矩反转，这需要很大的反向磁场）
纳米微粒尺寸高于超顺磁临界尺寸时通常呈现 高的矫顽力Hc。 （2）原因： 对于纳米微粒高矫顽力的起源两种解释：一致 转动模式和球链反转磁化模式。
1．3 纳米微粒的物理特性
一、 纳米微粒的结构与形貌
1、形貌 （1）一般形状 纳米微粒一般呈球形（在通常的电子显微镜下观察） 随着制备条件不同特别是当粒子的尺寸变化时(1～
l00nm之间)，粒子的形貌并非都呈球形或类球形。 （2）其他形状 （A）球形粒子的表面上存在原子台阶。（用高倍超高
真空的电子显微镜观察纳米球形粒子） （B）正方形或矩形。（采用气相蒸发法合成的铬微粒