功能性纳米材料的商业化

功能性纳米材料的商业化

功能性纳米材料的样本往往只有几毫米大小,目前这样的尺寸已经限制了它们的商业应用。

 过去,纳米材料主要由自底向上法(bottom-up)生产:利用惰性气体浓缩、球磨和电镀的方法或者利用非晶体状态热生长的方法,合成纳米晶体颗粒或者团簇。无论哪种方法,所得到样本的大小都只有几毫米。到目前为止,这已经限制了它们作为功能性材料的应用,尤其是商业化。

在过去十年中,剧烈塑性变形(severe plastic deformation – SPD)技术已被证明是最具前景的自上而下(top-down)的加工方法。利用这种技术可以获得在每个维度的尺寸都超过10毫米的大块而且致密的具有纳米结构的材料。其中最常用的SPD方法—等径角挤压(equal channel angular pressing – ECAP)方法具有非常好的应用前景。
通过SPD方法生产纳米磁体块材和纳米结构的形状记忆合金是最近奥地利科学基金所资助的“高性能纳米晶体材料块材”项目所取得的重要成果。参与该项目的包括了来自于维也纳、里奥本和格拉茨的五个研究机构,最终目标是要实现了功能性纳米材料的大规模生产。

目前,在该项目进一步的研究工作中,来自于这些研究机构的研究人员展示了一些具有较好应用前景的纳米功能材料:主要包括了SPD方法制备的纳米晶体磁性合金块材、形状记忆纳米合金块材、以及用做储氢材料的纳米金属和合金。该研究报告还探讨了其他性能方面的问题,比如非金属纳米材料中的热电性能。

所介绍的例子表明了目前已经可以生产具有更佳的形状记忆效应和储氢性能的纳米晶体块材。它们具有非常好的商业应用前景。形状记忆纳米合金块材可以应用到新型医疗设备的生产中;而用于储氢的纳米材料块材很有希望同燃料电池一起为我们生产更加清洁、廉价、安全和高效的电能。

对于SPD纳米磁体,尤其是SPD热电学的问题来说,还需要进一步的基础研究。