高温水解法是一种在密闭容器内完成的湿化学 方法，指在密 封 的 压 力 容 器 中，以 水 为 溶 剂，在 高 温 高压的条件 下 进 行 的 化 学 反 应。 与 溶 胶 凝 胶 法、共 沉淀法等 其 它 湿 化 学 法 的 主 要 区 别 在 于 温 度 和 压 力。高温水解法研究的温度范围在于水的沸点和临 界点（ 374℃ ） 之间，但通常使用的 130 － 250℃ 之间， 相应的水蒸汽压是 0． 3 ～ 4 MPa。
薄膜结构记忆性好
团簇扩展能力易受限制
效率高、固体微粒可回收重复使 用、无热辐射与噪音、操作简 便 和安生、成本较低
技术难度高、不成熟
技术成熟、设备简单、操作方便
易于控制、产率效益好、设备 简 单、晶体结构可控 设备 价 格 低、可 控 晶 体 结 构、涂 成均匀、纯度高 制得的纳米粉末纯度高、成分均 一可控、粒度小分布窄 能得到结 构 未 遭 破 坏 的 纳 米 多 孔材料 工艺简单，易控制、成分精确、纯 度高、分散均匀、粒度细、规模大
镀前处理，包 括 清 洗 镀 件 和 预 处 理。 具 体 清 洗 方法有清洗剂清洗、化学溶剂清洗、超声波清洗和离 子轰击清洗等。具体预处理有除静电、涂底漆等。
镀膜包括溅射镀膜，等离子体镀膜和离子镀。 溅射镀膜是 指 在 真 空 条 件 下，利 用 获 得 功 能 的 粒子轰击靶材料表面，使靶材料表面原子获得足够 的能量而逃逸的过程称为溅射。被溅射的靶材料沉 积到基材表 面，就 称 作 溅 射 镀 膜。 溅 射 镀 膜 中 的 入 射离子，一般采用辉光放电获得，在 10 － 2Pa ～ 10Pa 范围，所以溅射出来的粒子在飞向基体过程中，易和 真空室中的气体分子发生碰撞，使运动方向随机，沉 积的膜易于均匀。 等离子镀膜指的是 PVD 领域通常采用的冷阴极电 弧蒸发，以固体镀料为阴极，采用水冷，使冷阴极表面形 成许多亮斑，即阴极弧斑。弧斑就是电弧在阴极附近的 弧根。在极小空间的电流密度极高，弧斑尺寸极小，每 个弧斑存在极短时间，爆发性地蒸发离化阴极改正点处 的镀料，蒸发离子后的金属离子，在阴极表面也会产生 新的弧斑。采用这种电弧蒸发化源镀膜，离子率较高， 所以又称为电弧等离子体镀膜。 离子镀的基本特点是采用某种方法（ 如电子束 蒸发磁控溅射，或多弧蒸发离子等） 使中性粒子电离 成离子和电子，在基体上必须施加负偏压，从而使离 子对基体产生轰击，适当降低负偏压后，使离子进而 沉积于基体成膜。离子镀的优点： 膜层和基体结合 力强； 膜层均匀，致密； 在负偏压作用下绕镀性好； 无 污染； 多种基体材料均适合于离子镀。 3． 2 化学方法 化学方法主 要 包 括 化 学 共 沉 淀 法、超 临 界 流 体 干 燥 法 （ SGFD 法 ） 、电 沉 积 法、化 学 汽 相 沉 积 （ CVD） 、溶胶凝胶法、高温水解法（ 水热法） 等。 3． 2． 1 溶胶 － 凝胶法 简单的讲，溶胶 － 凝胶法就是用含高化学活性 组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀 混合，并进行 水 解、缩 合 化 学 反 应，在 溶 液 中 形 成 稳 定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形 成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失 去流动性的溶剂，形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固 化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。 3． 2． 2 电沉积法 在电化学中，金 属 的 电 沉 积 法 是 在 电 场 的 作 用 下，金属的电沉积发生在电极和电解质溶液的界面 上，沉积的过程含有相的形成现象，电沉积法通常可
表 1 制备纳米方法比较一览表
制备方法
高频感应加热法
气
相 沉
电子束加热法
积
︵ P 雾化法
物
V D
理 ︶ 法 溅射沉积
法
激光束加热法
低能团簇束沉积法
超ห้องสมุดไป่ตู้速微粒轰击法
溶胶 － 凝胶法
电沉积法 化
化学汽相沉积（ CVD） 法 学
化学共沉淀法 法
超临界流体干燥法（ SGFD 法）
高温水解法（ 水热法）
优点
制备材料颗粒均匀
［摘 要］本文主要从物理法和化学法对表面纳米化方法进行了归纳。同时对各种纳米化方法的优缺
点及其适用范围进行了对比分析，并对表面纳米化方法的发展前景进行了展望。
［关键词］填料； 纳米化； 进展； 方法
［中图分类号］ TG668
［文献标识码］ A
［文章编号］ 1009-9042（ 2014） 03-0073-02
第 30 卷 第 3 期
张 鹏等： 表面纳米化的研究进展
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寸上的减小，使比表面积、润湿性提高了。具有更高 料最常用金属材料包括铜、碳钢、不锈钢填料表面纳 的结合强度，更高的硬度、抗氧化性、耐腐蚀性。本 米化方法对比进行总结，各种纳米材料制备方法适 文通过各种纳米材料制备方法的比较，对适宜塔填 宜的表面化金属比较见表 1。
纳米化，即在材料表面沉积一层纳米结构的涂层； 第二 种是自身表面纳米化，即将材料表面层的粗晶组织细化 到纳米级形成表面纳米化层； 第三种方式是混合型表面 纳米化，即以上两种方式的混合。这三种表面纳米化本 身都有自身的弱点和优点，因此当这三种表面纳米化的 方式一提出就得到了很大的关注。
3 表面纳米化方法研究进展
第 30 卷 第 3 期 2014 年 3 月
吉林工程技术师范学院学报
Journal of Jilin Teachers Institute of Engineering and Technology
Vol. 30 No. 3 Mar． 2014
表面纳米化的研究进展
张 鹏，尚晓敏，刘晓秋，彭欣丽
（ 吉林工程技术师范学院 食品工程学院，吉林 长春 130052）
制得较为致密的纳米薄膜。如 Shirkh 等人在硝酸钠 和甲醇电解液中，通过 5 ～ 20 μA / cm 的恒电流，电解 Ti（ OCH3 ） 4 溶液，最终在电极上生成了厚 40 μA 的 氧化钛膜等。 3． 2． 3 化学汽相沉积（ CVD） 法
化学气相沉积法是利用气相反应，在高温、等离 子或激光辅助等条件下控制反应气压、气流速率、基 片材料温度等因素，从而控制纳米微粒薄膜的成核 生长过程； 或者通过薄膜后处理，控制非晶体薄膜的 晶化过程，从而获得纳米结构的薄膜材料。 3． 2． 4 化学共沉淀法
——— ——— 涂层制备速度慢、涂层较薄 易形成硬团聚 技术难度大 ———
适用制备填料材料 铜、不锈钢等 纯金属和合金 铜、不锈钢等 纯金属和合金 不锈钢
铜等纯金属 不锈钢等合金 不锈钢
铜、不锈钢、碳钢、铁、 铝合金、40Cr 等
铜、不锈钢、碳钢等 铜、不锈钢、碳钢等
铜、不锈钢、碳钢等
铜、不锈钢、碳钢等
铜、不锈钢、碳钢等
铜、不锈钢、碳钢等
5 表面纳米化发展的展望
参考文献：
随着纳米材料和纳米科技的发展，借助于传统的 涂层技术，添加纳米材料对金属材料表面进行改性， 可使涂层获得较高的硬度、良好的自润性、良好的耐 磨性及耐蚀性，这对改善填料的综合性能、延长寿命 和减少环境污染具有重要意义。
在此背景下，中 国 的 卢 柯 与 华 裔 学 者 吕 坚 联 合 提出了结构材料表面纳米化的概念，并被列入国家 纳米科技发展规划，2000 年国际纳米材料大会的总 结报告上被认为是最有可能在结构材料上获得突破 的纳米技术之一。
2 表面纳米化概念的提出
1998 年卢柯和吕坚提出了金属材料表面纳米化的 概念。表面纳米化有三种基本方式： 第一种是图层表面
纳米薄膜、粉末有多种制备方法，主要可分为物 理方法和化学方法两大类。 3． 1 物理方法
物理气相沉积（ PVD） 法，真空蒸镀是在真空条 件下，将镀料 加 热 并 蒸 发，使 大 量 的 原 子、分 子 气 化 并离开液体镀料表面。
真空蒸镀基本原理是在真空条件下，使金属、金 属合金或化合物蒸发，然后沉积在基本表面上，蒸发 的方法常用 电 阻 加 热，高 频 感 应 加 热，电 子 束、激 光 束、离子束高 能 轰 击 镀 料，使 蒸 发 成 气 相，然 后 沉 积
4 高效纳米化塔填料制备方法比较
自 1998 年卢柯和吕坚提出了金属材料表面纳 米化的概念，金属表面纳米化处理技术将纳米晶体 材料的优异性能与传统工程材料相结合，在工业应 用上表面纳米化材料研究不断取得新的成就。在高 效塔填料研究方面，由纳米材料具有独特的优异性 能如高强度、良好的塑性变形能力（ 包括超塑性） 、高 比热、高热膨胀系数以及独特的理化性能等优点，塔 填料表面纳米化后材料性能和传统涂层相比，纳米 复合的涂层，具 有 优 异 的 力 学 性 能。 纳 米 材 料 在 尺
1 前言
纳米材料具 有 独 特 的 优 异 性 能 如 高 强 度、良 好 的塑性变形能力（ 包括超塑性） 、高比热、高热膨胀系 数以及独特的理化性能等引起了人们的高度重视。 一直以来，人们对纳米材料进行了广泛而深入的研 究。在纳米材料的制备技术、制备方法、性能及其应 用领域的探索和拓展等方面都取得了长足的进步。
Abstract： This paper mainly summarizes the surface nanocrystallization method from the physical and chemical methods； at the same time，it makes the contrastive analysis toward the advantages and disadvantages of various nanocrystallization methods and its applicable range as well，and discusses the development prospect of surface nanocrystallization method． Key words： packing； nanocrystallization； progress； method