【摘要】：实验观测到，与微米铝粉相比，纳米铝颗粒反应性显著增强。图1.15解释了铝尺寸对Al＋O2反应的影响［SUN 06］，在O2／Ar＝25／75的气氛条件下以3℃／min的加热速率对平均直径分别为105 nm、86 nm和6μm三种样品进行热分析扫描。纳米颗粒反应活性增加被认为主要与它们的大比表面积有关。图1.15铝粉DSC曲线，有氧环境下铝粉粒度和粒度分布的影响。
实验观测到，与微米铝粉相比，纳米铝颗粒反应性显著增强。图1.15解释了铝尺寸对Al＋O2反应的影响［SUN 06］，在O2／Ar＝25／75的气氛条件下以3℃／min的加热速率对平均直径分别为105 nm、86 nm和6μm三种样品进行热分析扫描。清楚地看到，在Al熔融峰660℃之前，纳米尺度铝存在很大的放热反应峰，这是由于O2把铝氧化为氧化铝，而对于微米尺寸的颗粒，在熔融之前仅存在很小的放热，纳米铝粉氧化起始温度明显降低。此外，与微米铝粉相比，纳米铝粉的熔融峰非常小，这表明纳米粉末中更多的铝在熔融之前就已经发生氧化反应，类似结果Mench等曾经报道过［MEN 98b］。
纳米颗粒反应活性增加被认为主要与它们的大比表面积有关。一般来说，粒度减小，位于表面处原子的比例增加。为了说明这一点，图1.16显示了球形铝晶体的表面原子与体原子比率与粒径之间的函数关系，表面原子具有游离（不饱和）键和较低的配位，表面和亚表面原子之间的键弱于体内原子之间的键。原子在约5个原子间距内相互影响，表面层厚度约为5个原子层且大致等于1 nm。
图1.15 铝粉DSC曲线，有氧环境下铝粉粒度和粒度分布的影响。升温速率为3℃／min，气氛环境为O2／Ar＝25／75［SUN 06］（版权2006，爱思唯尔出版集团）(www.xing528.com)
图1.16 不同粒度铝颗粒中计算所得原子数百分比（单个铝原子直径为0.286 nm）
通过气相冷凝技术制备出的金属纳米颗粒，还具有另一个典型特性，即存在额外或过量的能量，这是由于在金属蒸气的冷凝过程中颗粒非常快速地形成，并且在晶格中形成亚稳态和张力结构。
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