氧化物包覆金属纳米颗粒的熔化

金属纳米颗粒的熔点相对于体相有明显的改变。对金属纳米颗粒熔化的研究，随着金属纳米颗粒越来越广泛的应用而有着重要的实际意义，同时也是材料学的经典研究课题。现有的样品制备方法如Al包覆低熔点金属法、气相沉积法等，仅适用于特定的6种低熔点金属及贵金属Au和Ag，在理论上对于熔点随尺寸的变化机理还很不清楚，严重限制了该领域的发展。本项目针对金属-氧化物复合体系，通过高能球磨的方法实现氧化物包覆的金属纳米颗粒的尺寸可控制备，研究高熔点和易氧化金属纳米颗粒的熔点随尺寸变化的规律，拓展金属纳米颗粒熔化的研究范围，结合晶体熔化机制的最新研究进展以及申请人前期提出的晶体熔化的微观模型，从液体形核的角度，深入探讨样品尺寸对熔点的影响机理，为金属纳米颗粒熔化的深入研究奠定实验和理论基础。

长期以来，人们对金属纳米颗粒的熔化研究保持着浓厚的兴趣。但由于样品制备方法的限制，在实验上对于金属纳米颗粒的熔化的研究，目前基本局限在8 种元素范围内，严重的限制了金属纳米颗粒熔化的深入研究；并且，现有数据之间的分歧很大；亟需开发新的样品体系，拓展金属纳米颗粒熔化的研究范围。在理论上，对于样品尺寸对熔点的影响，目前主要还是以Gibbs-Thomson 效应为出发点进行考虑，所得的理论公式，大同小异，仅限于对测量的数据进行拟合，无法有效的预测金属纳米颗粒的熔点。通过本项目的研究，在实验上，利用球磨法制备的“SiO2包覆金属纳米颗粒”体系，成功突破了金属纳米颗粒熔化研究的现有样品体系，获得了Fe和Cu纳米颗粒熔化的数据，实现了高熔点、高氧化性纳米颗粒熔化的实验研究。在理论上，对已报道的金属纳米颗粒熔化的数据进行了总结、对比、和分析，从液体形核的角度，提出了尺寸对金属纳米颗粒熔点的影响的一种可能的微观机理；理论计算的结果与已报道数据符合较好，并与本项目中所获得的Fe和Cu的数据也符合较好，初步实现了金属纳米颗粒熔点的理论预测。本项目为金属纳米颗粒熔化的深入研究奠定了实验和理论基础。