选择相溶解技术制备微/纳结构的研究进展
发布时间：2020-12-12 21:15
选择相溶解技术是一种简单、经济、有效的微/纳结构制备方法,尤其是在超长径比、超深宽比和单晶微/纳结构制备方面具有独特的优势。其原理是提取两相或多相合金中的微/纳结构,尺寸调控主要在预制合金形成的过程中进行。本文在明确区分选择相溶解技术和去合金化的基础上,首次详细综述了选择相溶解技术在纳米颗粒、微/纳丝、微/纳米孔和微/纳通道制备方面的研究进展,并结合本课题组研究工作完善了其工艺流程,拓宽了其应用范围,丰富了微/纳结构种类,为该技术在微/纳结构制备领域的广泛应用奠定了基础。
【文章来源】：稀有金属材料与工程. 2020年07期 北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
选择相溶解技术在微观形貌分析中的应用
图4 选择相溶解技术制备的纳米颗粒在国内，胡勤[33]等人也在定向凝固的NiAl-Re合金上提取出直径在450～500 nm、长度不一的Re纳米丝。本课题组[34,35]不仅利用选择相溶解技术在NiAl-W伪共晶合金上提取出W纳米丝，如图6所示，还发现纳米丝的形状并不是规则圆形，生长速率在2～6μm/s范围产生的纳米丝为六角形，在8～25μm/s为椭圆形，并且存在分支形态。Yang[36]和Cui[37]分别利用Bridgman定向凝固技术和高梯度激光悬浮区熔技术制备出Si-TaSi2棒状共晶合金，随后在HNO3/HF=4溶液中选择相溶解Si基体，最终形成多种尺寸的TaSi2尖锥结构如图5f，并探究了其场发射性能，最大场发射电流密度Jmax=840μA/cm2，开启电场Eto=4.9 V/μm。
将选择相溶解技术和去合金化结合可制备双级微/纳结构，利用选择相溶解技术形成微通道，去合金化技术形成纳米多孔结构，最终获得一种具有2种纳米尺寸多孔结构。Lu[55]首先利用熔融纺丝技术制备出Al-19%Cu-(1-9)%Ti(原子分数)多相合金，如图9a所示，合金呈两相层片分布，主要由α-Al相和Al2Cu+Al3Ti相组成。随后，选择相溶解α-Al相，并使Al2Cu和Al3Ti相发生去合金化，形成层状纳米多孔CuTi双金属电催化剂，如图9b所示，这种材料具有优越的析氢活性，其从H2O中产生H2的速率比最先进的碳载铂催化剂快2倍。Zhang[56]等人在5%HCl(质量分数)溶液中将快速凝固的Al-30%Au(原子分数)合金（α-Al相和Al2Au相组成）中α-Al相选择性溶解，形成宽度几十到上百纳米的纳米通道，并使Al2Au相发生去合金化形成直径在60～80 nm的多孔，最终制备出一种具有2种纳米尺寸的双级多孔Au，如图9c所示。这种双级纳米结构可显著提高纳米过滤效率，使微流动传感器获得更快的响应时间和更高的灵敏度。4 结束语
【参考文献】：
期刊论文
[1]NiAl-Re共晶定向凝固制备Re纳米丝的初步研究[J]. 胡勤,刘林,赵志龙,张军,傅恒志. 稀有金属材料与工程. 2012(10)
[2]Ni-Ni3Nb共晶合金跃迁变速定向凝固下的组织演化[J]. 马伯乐,李双明,刘林,傅恒志. 材料科学与工艺. 2006(04)
本文编号：2913285
【文章来源】：稀有金属材料与工程. 2020年07期 北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
选择相溶解技术在微观形貌分析中的应用
图4 选择相溶解技术制备的纳米颗粒在国内，胡勤[33]等人也在定向凝固的NiAl-Re合金上提取出直径在450～500 nm、长度不一的Re纳米丝。本课题组[34,35]不仅利用选择相溶解技术在NiAl-W伪共晶合金上提取出W纳米丝，如图6所示，还发现纳米丝的形状并不是规则圆形，生长速率在2～6μm/s范围产生的纳米丝为六角形，在8～25μm/s为椭圆形，并且存在分支形态。Yang[36]和Cui[37]分别利用Bridgman定向凝固技术和高梯度激光悬浮区熔技术制备出Si-TaSi2棒状共晶合金，随后在HNO3/HF=4溶液中选择相溶解Si基体，最终形成多种尺寸的TaSi2尖锥结构如图5f，并探究了其场发射性能，最大场发射电流密度Jmax=840μA/cm2，开启电场Eto=4.9 V/μm。
将选择相溶解技术和去合金化结合可制备双级微/纳结构，利用选择相溶解技术形成微通道，去合金化技术形成纳米多孔结构，最终获得一种具有2种纳米尺寸多孔结构。Lu[55]首先利用熔融纺丝技术制备出Al-19%Cu-(1-9)%Ti(原子分数)多相合金，如图9a所示，合金呈两相层片分布，主要由α-Al相和Al2Cu+Al3Ti相组成。随后，选择相溶解α-Al相，并使Al2Cu和Al3Ti相发生去合金化，形成层状纳米多孔CuTi双金属电催化剂，如图9b所示，这种材料具有优越的析氢活性，其从H2O中产生H2的速率比最先进的碳载铂催化剂快2倍。Zhang[56]等人在5%HCl(质量分数)溶液中将快速凝固的Al-30%Au(原子分数)合金（α-Al相和Al2Au相组成）中α-Al相选择性溶解，形成宽度几十到上百纳米的纳米通道，并使Al2Au相发生去合金化形成直径在60～80 nm的多孔，最终制备出一种具有2种纳米尺寸的双级多孔Au，如图9c所示。这种双级纳米结构可显著提高纳米过滤效率，使微流动传感器获得更快的响应时间和更高的灵敏度。4 结束语
【参考文献】：
期刊论文
[1]NiAl-Re共晶定向凝固制备Re纳米丝的初步研究[J]. 胡勤,刘林,赵志龙,张军,傅恒志. 稀有金属材料与工程. 2012(10)
[2]Ni-Ni3Nb共晶合金跃迁变速定向凝固下的组织演化[J]. 马伯乐,李双明,刘林,傅恒志. 材料科学与工艺. 2006(04)
本文编号：2913285
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