與普通銀粉相比,納米銀粉的尺寸介于原子簇和宏粒子之間,具有許多宏觀材料所不具備的特殊性質(zhì),如納米材料的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏量子隧穿效應(yīng)等。
納米銀粉特性:
1.表面效應(yīng)
納米銀粉的表面效應(yīng)是指銀變成超細(xì)粉后,表面的表面積和原子數(shù)目增加而引起的效應(yīng)。納米銀粉的表面原子序數(shù)與總原子序數(shù)之比隨著粒徑的減小而急劇增大。納米銀粉的比表面積一般可達(dá)1-10m2/g。比表面積的改變導(dǎo)致一系列性質(zhì)的變化,如熔點(diǎn)隨顆粒變小而降低,納米銀粉在低溫時(shí)熱阻趨于零,強(qiáng)度等機(jī)械性能隨顆粒減小而增加等。此外,納米銀粉表面原子的幾何構(gòu)型、相互作用和電子能譜與內(nèi)部不同,具有很大的化學(xué)活性,因此與表面相關(guān)的吸附、催化、擴(kuò)散燒結(jié)等特性與大銀顆粒明顯不同。
2.體積效應(yīng)
納米銀粉的體積效應(yīng)是指顆粒中的體積和原子數(shù)量減少所引起的效應(yīng)。隨著納米銀粒子中原子序數(shù)的降低,能帶中的能級(jí)間隔會(huì)增加,某些電、磁、熱性質(zhì)會(huì)出現(xiàn)異常。人們可以直觀地注意到,它是黑色而不是銀白色,帶有大顆粒的銀,粒徑越小,顏色越深。這是因?yàn)殡S著銀粒子的減少,質(zhì)子振動(dòng)和能級(jí)不連續(xù)等特點(diǎn)現(xiàn)象出現(xiàn),光的吸收、發(fā)射和散射發(fā)生很大變化。
3.量子尺寸效應(yīng)
隨著顆粒的減少,納米銀粉在低溫下可以表現(xiàn)出量子尺寸效應(yīng)。基于能帶理論,體金屬導(dǎo)電電子的能譜是準(zhǔn)連續(xù)的。然而,當(dāng)粒子尺寸減小時(shí),連續(xù)的能帶將被分成不連續(xù)的能級(jí)。當(dāng)分立能級(jí)之間的間距大于熱能、磁能、靜電能、光子能量、超導(dǎo)態(tài)的凝聚能時(shí),就會(huì)產(chǎn)生異于宏觀物體的效應(yīng),稱之為量子尺寸效應(yīng)。如銀納米顆粒在低溫存在一種所謂的“庫(kù)泊效應(yīng)”,即能級(jí)不連續(xù)性。粒徑<10nm的超細(xì)顆粒的電子數(shù)約104個(gè),在基準(zhǔn)能級(jí)與費(fèi)米能級(jí)之間各狀態(tài)的能量約為1K,因此費(fèi)米能級(jí)的能量約相當(dāng)于104K。這就意味著由于能級(jí)的不連續(xù)性導(dǎo)致銀納米顆粒在低溫液氦溫度的磁化率、電導(dǎo)性、比熱和核磁弛豫等性能的反常性。目前量子尺寸效應(yīng)已被磁測(cè)量、核磁共振、電子自旋共振、光譜線位移等實(shí)驗(yàn)所證實(shí)一。
4.宏觀量子隧道效應(yīng)
電子既有顆粒性又有波動(dòng)性,跨越勢(shì)壘的能力稱為隧穿效應(yīng)。近年來(lái),人們發(fā)現(xiàn)一些宏觀物理量,如納米粒子的磁化強(qiáng)度也具有隧穿效應(yīng),它們可以跨越宏觀勢(shì)壘而發(fā)生變化,這就是所謂的納米粒子的宏觀量子隧穿效應(yīng)。
在我國(guó)所有銀粉適宜領(lǐng)域中,導(dǎo)電漿料的制備用量最大(約1000噸/年)。目前幾乎所有的銀粉(0.1~3微米)都在使用,納米銀粉(1nm~100nm)的用量很少。但是,從近年來(lái)公開(kāi)的文獻(xiàn)和專利來(lái)看,以納米銀粉為主要功能相制備導(dǎo)電膠將是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。預(yù)計(jì)這一塊將成為未來(lái)幾年納米銀粉應(yīng)用的最大市場(chǎng)。
小編:lena
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