小粒子 大能量

——超微粒子的非凡本领

字数:1037 2026-01-07 版名:文化
  □吕雪萱
  一般来说,颗粒直径小于1毫米的物质被称为粉末,而超微粒子是指直径为万分之一到百万分之一毫米的金属或金属化合物的粒子。超微粒子的材料组成元素与普通材料没有区别,但具有原本材料没有的一些优越特性。它的出现引起了科学家的极大兴趣,被称为21世纪的新材料。
   优越的性能
  超微粒子是目前最接近原子或分子大小的微小粒子,具有一系列与众不同的特性:
  第一,表面张力大。这一张力可使内部产生非常大的压力,达数十万个大气压,几乎与地幔的压力相当。由于表面张力大,因此具有更好的化学活性,能有效地进行各种化学反应。
  第二,超微粒子熔点低。可以在更低的温度下进行冶炼和烧结。如银的熔点约为960℃,而银的超微粒子的熔点只有100℃左右,用开水即可熔化。
  第三,在超低温条件下,超微粒子几乎没有热阻,可以很容易地让热流通过,成为性能更好的热交换材料。
  第四,大多数化合物超微粒子耐热、耐腐蚀性都很好,是性能优异的绝缘材料。
   超微粒子的多元用途
  超微粒子具有许多特殊性能,因此,在电子工业、化学工业、冶金工业、医学等方面得到广泛应用。
  把超微金属粒子作为添加剂,加入火箭燃料里,可以改进火箭固体燃料的燃烧性能。美国、俄罗斯等国的火箭固体燃料中已普遍添加超微铝粒子和超微镍粒子。如果用超微镍粒子做催化剂,可制成燃烧效率比普通燃料高100倍的火箭发动机燃料。掺有超微陶瓷粒子的金属铝,是一种重量轻、强度高、韧性好、耐热性能好的新型复合材料。含20%超微金属粒子的金属陶瓷是性能很好的耐高温材料,主要用于建造运载火箭的喷气口。
  把超微金属粒子和其他金属粉末混合,通过粉末冶金可以制得结构更均匀的高质量合金。超微金属粒子能够降低烧结温度,使粉末冶金技术实现重大突破。现在需要加热到几千摄氏度才能烧结成型的钨、钛等高熔点金属,用超微金属粒子只要几百摄氏度就可以烧结。镍的超微粒子可以在300℃的条件下烧结,银的超微粒子可以在100℃的条件下烧结。
  人们在制造稀释制冷机的热交换器时,往往将超微银粒子作为新型热交换材料,这 样 可 达到 0℃ 左 右的 低温。这项试验的成功,开创了超微粒子在超低温技术中应用的新范式。
  用超微粒子做成的微孔过滤器,可以用来过滤液体燃料和化学溶液,分离或浓缩气体同位素和稀有气体混合物。当然,它也可以用来过滤空气,使空气达到电子工业中某些场合所需要的“超净”要求。
  由于超微粒子对光有很强的吸收能力,现在科学家正在研究把它们作为红外线的吸收材料,应用到太阳能利用装置上。粒径小于可见光波长的超微粒子,还能做成吸热体或辐射体,在航天研究中发挥特殊作用。