高温超导体范文10篇

1986-1987年间在超导研究领域中出现的重要突破，在世界性的范围带来了科学史中罕见的激烈竞争。至今，在拉开了7年“历史距离”之后，关于这段历史，许多当事人和一些记者已发表了不少著述，但其间说法不一致之处颇多，而前几年科学史家撰写的这段历史，限于当时可得的材料，现在看来也不够详尽和全面。[2]基于现有的资料，以及笔者近来对中、日、美参与了当时工作的带头科学家所作的访谈，本文将首先回顾有关历史背景，然后对从1986年突破出现到1987年初液氮温区超导体最初发现的历史重新进行梳理，并在最后对此段竞争中出现的若干问题进行简要的讨论。

一、背景与突破的开端

几十年来，阻碍超导电性得以广泛应用的最重大的障碍之一，就是已知超导体的临界转变温度（Tc）太低。虽经众多科学家在此方向的多年努力，但自从1973年在铌三锗中发现23K的临界转变温度之后，这一纪录一直保持了13年之久。如此之低的温度，通常要用代价昂贵的液氦手段才能获得，而对液氮温区（77K以上）超导体的发现，则似乎成了一个难以实现的梦想。超导研究一度曾处于低潮。但是，1986年，转机终于出现在对氧化物超导体的研究中。

在国际商业机器公司（IBM）苏黎世研究实验室工作的瑞士科学家缪勒（A.Müller）可以说是超导研究领域中的一位“新手”。直到1978年他去IBM在美国的一家研究实验室作休假研究时，才接触到了超导问题，并对氧化物超导体的研究产生了兴趣。1964年，人们发现了第一个氧化物超导体，即锶钛氧化物，但Tc只有0.3K。1975年由斯莱特（A.W.Sleight）等人发现的Tc为14K的钡铅铋氧化物超导体，虽然吸引了若干科学家的注意力，但一时也未再有更惊人的进展。1983年夏，缪勒邀请并说服了在同一实验室工作的贝德诺兹（J.G.Bednorz）一起进行研究，虽然对更年轻些的贝德诺兹来说，高温超导体的探索是不易有成果因而颇具“风险”的，但他还是在完成其他主要工作之外的业余时间与缪勒一道从事这项工作。

缪勒和贝德诺兹的最初设想是，在某些具有可导致畸变的所谓Jahn-Teller效应的氧化物中进行寻找。在二年多的时间里，他们先研究了镧镍氧化物系统，但没有成功。1985年，在读到了法国科学家米歇尔（C.Michel）等人对钡镧铜氧化物所做的研究后，他们又将注意力转向了这种含铜的氧化物。[3]很快地，1986年1月，他们在自己制备的钡镧铜氧样品中，利用电阻测量观察到了30K左右的起始转变温度。[4]这是一个绝对令人兴奋但又有些难以置信的结果。但为了保险起见，经验丰富的缪勒还是坚持继续重复实验，直到4月中旬，他们才向《物理学杂志》送交了论文。该论文于4月17日为杂志收到，论文被谨慎地题为“钡镧铜氧系统中可能的高Tc超导电性”。[5]由于要进一步确认他们发现的是超导电性，除电阻测量之外，尚需测量其样品的迈斯纳效应，但当时他们手头甚至没有可用的仪器。定购的仪器到8月份才到货。[6]贝德诺兹和缪勒迅速调试好仪器，果然进一步的磁测量支持了他们原来的结论，当报道新结果的第二篇论文寄到《欧洲物理快报》时，已是10月22日了。[7]

在超导史上，曾多次有人宣称发现了高温超导体，但最终均以结果无法为他人所重复或被证伪而告终。由此大多数科学家对大多数发现高温超导体报道总是倾向于持怀疑的态度。很自然地，与对待重大科研发现的常规作法不同，贝德诺兹和缪勒除了送交论文去发表之外，他们没有再以任何其他的方式来公布这项划时代的成果。当然，据一份文献所讲，在等待测量迈斯纳效应的仪器到达的这段时间中，他们曾有少数几次向为数不多的人介绍其工作，但听众的反应“充其量只是不冷不热”而已。[8]他们的第一篇文章直到9月份才正式发表（而他们第二篇关于磁测量的论文的问世已是1987年的事了），因此，在经过了半年之后，广大的物理学界才有可能了解其工作。

1986-1987年间在超导研究领域中出现的重要突破，在世界性的范围带来了科学史中罕见的激烈竞争。至今，在拉开了7年“历史距离”之后，关于这段历史，许多当事人和一些记者已发表了不少著述，但其间说法不一致之处颇多，而前几年科学史家撰写的这段历史，限于当时可得的材料，现在看来也不够详尽和全面。[2]基于现有的资料，以及笔者近来对中、日、美参与了当时工作的带头科学家所作的访谈，本文将首先回顾有关历史背景，然后对从1986年突破出现到1987年初液氮温区超导体最初发现的历史重新进行梳理，并在最后对此段竞争中出现的若干问题进行简要的讨论。

一、背景与突破的开端

几十年来，阻碍超导电性得以广泛应用的最重大的障碍之一，就是已知超导体的临界转变温度（Tc）太低。虽经众多科学家在此方向的多年努力，但自从1973年在铌三锗中发现23K的临界转变温度之后，这一纪录一直保持了13年之久。如此之低的温度，通常要用代价昂贵的液氦手段才能获得，而对液氮温区（77K以上）超导体的发现，则似乎成了一个难以实现的梦想。超导研究一度曾处于低潮。但是，1986年，转机终于出现在对氧化物超导体的研究中。

在国际商业机器公司（IBM）苏黎世研究实验室工作的瑞士科学家缪勒（A.Müller）可以说是超导研究领域中的一位“新手”。直到1978年他去IBM在美国的一家研究实验室作休假研究时，才接触到了超导问题，并对氧化物超导体的研究产生了兴趣。1964年，人们发现了第一个氧化物超导体，即锶钛氧化物，但Tc只有0.3K。1975年由斯莱特（A.W.Sleight）等人发现的Tc为14K的钡铅铋氧化物超导体，虽然吸引了若干科学家的注意力，但一时也未再有更惊人的进展。1983年夏，缪勒邀请并说服了在同一实验室工作的贝德诺兹（J.G.Bednorz）一起进行研究，虽然对更年轻些的贝德诺兹来说，高温超导体的探索是不易有成果因而颇具“风险”的，但他还是在完成其他主要工作之外的业余时间与缪勒一道从事这项工作。

缪勒和贝德诺兹的最初设想是，在某些具有可导致畸变的所谓Jahn-Teller效应的氧化物中进行寻找。在二年多的时间里，他们先研究了镧镍氧化物系统，但没有成功。1985年，在读到了法国科学家米歇尔（C.Michel）等人对钡镧铜氧化物所做的研究后，他们又将注意力转向了这种含铜的氧化物。[3]很快地，1986年1月，他们在自己制备的钡镧铜氧样品中，利用电阻测量观察到了30K左右的起始转变温度。[4]这是一个绝对令人兴奋但又有些难以置信的结果。但为了保险起见，经验丰富的缪勒还是坚持继续重复实验，直到4月中旬，他们才向《物理学杂志》送交了论文。该论文于4月17日为杂志收到，论文被谨慎地题为“钡镧铜氧系统中可能的高Tc超导电性”。[5]由于要进一步确认他们发现的是超导电性，除电阻测量之外，尚需测量其样品的迈斯纳效应，但当时他们手头甚至没有可用的仪器。定购的仪器到8月份才到货。[6]贝德诺兹和缪勒迅速调试好仪器，果然进一步的磁测量支持了他们原来的结论，当报道新结果的第二篇论文寄到《欧洲物理快报》时，已是10月22日了。[7]

在超导史上，曾多次有人宣称发现了高温超导体，但最终均以结果无法为他人所重复或被证伪而告终。由此大多数科学家对大多数发现高温超导体报道总是倾向于持怀疑的态度。很自然地，与对待重大科研发现的常规作法不同，贝德诺兹和缪勒除了送交论文去发表之外，他们没有再以任何其他的方式来公布这项划时代的成果。当然，据一份文献所讲，在等待测量迈斯纳效应的仪器到达的这段时间中，他们曾有少数几次向为数不多的人介绍其工作，但听众的反应“充其量只是不冷不热”而已。[8]他们的第一篇文章直到9月份才正式发表（而他们第二篇关于磁测量的论文的问世已是1987年的事了），因此，在经过了半年之后，广大的物理学界才有可能了解其工作。

陶瓷材料一般分为传统陶瓷和现代技术陶瓷两大类。传统陶瓷是指用天然硅酸盐粉末(如黏土、高岭土等)为原料生产的产品。因为原料的成分混杂和产品的性能波动大,仅用于餐具、日用容器、工艺品以及普通建筑材料(如地砖、水泥等),而不适用于工业用途。现代技术陶瓷是根据所要求的产品性能,通过严格的成份和生产工艺控制而制造出来的高性能材料,主要用于高温和腐蚀介质环境,是现代材料科学发展最活跃的领域之一。下面对现代技术陶瓷3个主要领域:结构陶瓷、陶瓷基复合材料和功能陶瓷作一简单介绍。

一、结构陶瓷同金属材料相比,陶瓷的最大优点是优异的高温机械性能、耐化学腐蚀、耐高温氧化、耐磨损、比重小(约为金属的1/3),因而在许多场合逐渐取代昂贵的超高合金钢或被应用到金属材料根本无法胜任的场合,如发动机气缸套、轴瓦、密封圈、陶瓷切削刀具等。结构陶瓷可分为三大类:氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷和玻璃陶瓷。

1、氧化物陶瓷主要包括氧化铝、氧化锆、莫来石和钛酸铝。氧化物陶瓷最突出优点是不存在氧化问题,原料价格低廉,生产工艺简单。氧化铝和氧化锆具有优异的室温机械性能,高硬度和耐化学腐蚀性,主要缺点是在1000℃以上高温蠕变速率高,机械性能显著降低。氧化铝和氧化锆主要应用于陶瓷切削刀具、陶瓷磨料球、高温炉管、密封圈和玻璃熔化池内衬等。莫来石室温强度属中等水平,但它在1400℃仍能保持这一强度水平,并且高温蠕变速率极低,因此被认为是陶瓷发动机的主要候选材料之一。上述三种氧化物也可制成泡沫或纤维状用于高温保温材料。钛酸铝陶瓷体内存在广泛的微裂纹,因而具有极低的热膨胀系数和热传导率。它的主要缺点是强度低,无法单独作为受力元件,所以一般用它加工内衬用作保温、耐热冲击元件,并已在陶瓷发动机上得到应用。

2、非氧化物陶瓷主要包括碳化硅、氮化硅和赛龙(SIALON)。同氧化物陶瓷不同,非氧化物陶瓷原子间主要是以共价键结合在一起,因而具有较高的硬度、模量、蠕变抗力,并且能把这些性能的大部分保持到高温,这是氧化物陶瓷无法比拟的。但它们的烧结非常困难,必须在极高温度(1500～2500℃)并有烧结助剂存在的情况下才能获得较高密度的产品,有时必须借助热压烧结法才能达到希望的密度(>95%),所以非氧化物陶瓷的生产成本一般比氧化物陶瓷高。这些含硅的非氧化物陶瓷还具有极佳的高温耐蚀性和抗氧化性,因此一直是陶瓷发动机的最重要材料,目前已经取代了许多超高合金钢部件。现有最佳超高合金钢的使用温度低于1100℃,而发动机燃料燃烧的温度在1300℃以上,因而普遍采用高压水强制制冷。待非氧化物陶瓷代替超高合金钢后,燃烧温度可提高到1400℃以上,并且不需要水冷系统,这在能源利用和环保方面具有重要的战略意义。非氧化物陶瓷也广泛应用于陶瓷切削刀具。同氧化物陶瓷相比,其成本较高,但高温韧性、强度、硬度、蠕变抗力优异得多,并且刀具寿命长、允许切削速度高,因而在刀具市场占有日益重要地位。它的应用领域还包括轻质无润滑陶瓷轴承、密封件、窑具和磨球等。

3、玻璃陶瓷玻璃和陶瓷的主要区别在于结晶度,玻璃是非晶态而陶瓷是多晶材料。玻璃在远低于熔点以前存在明显的软化,而陶瓷的软化温度同熔点很接近,因而陶瓷的机械性能和使用温度要比玻璃高得多。玻璃的突出优点是可在玻璃软化温度和熔点之间进行各种成型,工艺简单而且成本低。玻璃陶瓷兼具玻璃的工艺性能和陶瓷的机械性能,它利用玻璃成型技术制造产品,然后高温结晶化处理获得陶瓷。工业玻璃陶瓷体系有镁-铝-硅酸盐、锂-镁-铝-硅酸盐和钙-镁-铝-硅酸盐系列,它们常被用来制造耐高温和热冲击产品,如炊具。此外它们作为建筑装饰材料正得到越来越广泛的应用,如地板、装饰玻璃。

二、陶瓷基复合材料复合材料是为了达到某些性能指标将两种或两种以上不同材料混合在一起制成的多相材料,它具有其中任何一相所不具备的综合性能。陶瓷材料的最大缺点是韧性低,使用时会产生不可预测的突然性断裂,陶瓷基复合材料主要是为了改善陶瓷韧性。基于提高韧性的陶瓷基复合材料主要有两类:氧化锆相变增韧和陶瓷纤维强化复合材料。氧化锆相变增韧复合材料是把部分稳定的氧化锆粉末同其他陶瓷粉末(如氧化铝、氮化硅或莫来石)混合后制成的高韧性材料,其断裂韧性可以达到10Mpam1/2以上,而一般陶瓷的韧性仅有3Mpam1/2左右。这类材料在陶瓷切削刀具方面得到了非常广泛的应用。纤维强化被认为是提高陶瓷韧性最有效和最有前途的方法。纤维强度一般比基体高得多,所以它对基体具有强化作用;同时纤维具有显著阻碍裂纹扩展的能力,从而提高材料的韧性。目前韧性最高的陶瓷就是纤维强化的复合材料,例如碳化硅长纤维强化的碳化硅基复合材料韧性高达30Mpam1/2以上,比烧结碳化硅的韧性提高十倍。但因为这类材料价格昂贵,目前仅在军械和航空航天领域得到应用。另一引人注目的增强材料是陶瓷晶须。晶须是尺寸非常小但近乎完美的纤维状单晶体,其强度和模量接近材料的理论值,极适用于陶瓷的强化。目前这类材料在陶瓷切削刀具方面已经得到广泛应用,主要体系有碳化硅晶须-氧化铝-氧化锆、碳化硅晶须-氧化铝和碳化硅晶须-氮化硅。

为了进一步加强本市的基础研究工作，提升*科技持续创新能力和国际学术地位，围绕国家和*市中长期科技发展规划和“创新行动计划”的要求和重点任务，针对生命科学、材料科学、信息科学、化学等领域的前沿科学问题。开展以应用为导向的创新研究，特本指南。

一、研究专题和期限

专题一、CO2综合利用的若干关键科学问题研究

（一）研究目标与内容：

气候变暖已经影响到人类的生存和社会的可持续发展。围绕国家“节能减排”战略，结合*在金属有机框架、稀土催化、有机催化、电化学、张力环分子及高活性联烯化学等方面的工作基础，开展CO2综合利用的基础研究，以期实现CO2在温和条件下的富集和选择性活化的突破，开拓CO2减排及利用新途径。

重点支持二个方面的研究：

一、21世纪物理学的几个活跃领域

蒸蒸日上的凝聚态物理学

自从80年代中期发现了所谓高临界温度超导体以来，世界上对这种应用潜力很大的新材料的研究热情和乐观情绪此起彼伏，时断时续。这种新材料能在液氮温区下传导电流而没有阻抗。高临界温度超导材料的研究仍是今后凝聚态物理学中活跃的领域之一。目前，许多国家的科学工作者仍在争分夺秒，继续进行竞争，向更高温区，甚至室温温区超导材料的研究和应用努力。可以预计，这个势头今后也不会减弱，此外，高临界温度的超导材料的机械性能、韧性强度和加工成材工艺也需进一步提高和解决。科学家们预测，21世纪初，这些技术问题可以得到解决并将有广泛的应用前景，有可能会引起一场新的工业革命。超导电机、超导磁悬浮列车、超导船、超导计算机等将会面向市场，届时，世界超导材料市场可望达到2000亿美元。

由不同材料的薄膜交替组成的超晶格材料可望成为新一代的微电子、光电子材料。超晶格材料诞生于20世纪70年代末，在短短不到30年的时间内，已逐步揭示出其微观机制和物理图像。目前已利用半导体超晶格材料研制成许多新器件，它可以在原子尺度上对半导体的组分掺杂进行人工“设计”，从而可以研究一般半导体中根本不存在的物理现象，并将固态电子器件的应用推向一个新阶段。但目前对于其他类型的超晶格材料的制备尚需做进一步的努力。一些科学家预测，下一代的电子器件可能会被微结构器件替代，从而可能会带来一场电子工业的革命。微结构物理的研究还有许多新的物理现象有待于揭示。21世纪可能会硕果累累，它的前景不可低估。

近年来，两种与磁阻有关的引起人们强烈兴趣的现象就是所谓的巨磁阻和超巨磁阻现象。一般磁阻是物质的电阻率在磁场中会发生轻微的变化，而巨磁和超巨磁可以是几倍或数千倍的变化。超巨磁现象中令人吃惊的是，在很强的磁场中某些绝缘体会突变为导体，这种原因尚不清楚，就像高临界温度超导材料超导性的原因难以捉摸一样。目前，巨磁和超巨磁实现应用的主要障碍是强磁场和低温的要求，预计下世纪初在这方面会有很大的进展，并会有诱人的应用前景。

可以预计，新材料的发展是21世纪凝聚态物理学研究重要的发展方向之一。新材料的发展趋势是：复合化、功能特殊化、性能极限化和结构微观化。如，成分密度和功能不均匀的梯度材料；可随空间时间条件而变化的智能材料；变形速度快的压电材料以及精细陶瓷材料等都将成为下世纪重要的新材料。材料专家预计，21世纪新材料品种可能突破100万种。

一般情况下，我们将两种互不相溶液体在表面活性剂作用下形成的热力学稳定的、各向同性、外观透明或半透明、粒径l～100nm的分散体系称为微乳液。相应地把制备微乳液的技术称之为微乳化技术（MET）。自从80年代以来，微乳的理论和应用研究获得了迅速的发展，尤其是90年代以来，微乳应用研究发展更快，在许多技术领域：如三次采油，污水治理，萃取分离，催化，食品，生物医药，化妆品，材料制备，化学反应介质，涂料等领域均具有潜在的应用前景。我国的微乳技术研究始于80年代初期，在理论和应用研究方面也取得了相当的成果。

1982年，Boutonmt首先报道了应用微乳液制备出了纳米颗粒：用水合胼或者氢气还原在W／O型微乳液水核中的贵金属盐，得到了单分散的Pt，Pd，Ru，Ir金属颗粒（3～nm）。从此以后，不断有文献报道用微乳液合成各种纳米粒子。本文从纳米粒子制备的角度出发，论述了微乳反应器的原理、形成与结构，并对微乳液在纳米材料制备领域中的应用状况进行了阐述。

1微乳反应器原理

在微乳体系中，用来制备纳米粒子的一般是W／O型体系，该体系一般由有机溶剂、水溶液。活性剂、助表面活性剂4个组分组成。常用的有机溶剂多为C6～C8直链烃或环烷烃；表面活性剂一般有AOT［2一乙基己基］磺基琥珀酸钠］。AOS、SDS（十二烷基硫酸钠）、SDBS（十六烷基磺酸钠）阴离子表面活性剂、CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）阳离子表面活性剂、TritonX（聚氧乙烯醚类）非离子表面活性剂等；助表面活性剂一般为中等碳链C5～C8的脂肪酸。

W／O型微乳液中的水核中可以看作微型反应器（Microreactor）或称为纳米反应器，反应器的水核半径与体系中水和表面活性剂的浓度及种类有直接关系，若令W＝［H2O／［表面活性剂］，则由微乳法制备的纳米粒子的尺寸将会受到W的影响。利用微胶束反应器制备纳米粒子时，粒子形成一般有三种情况（可见图1、2、3所示）。

（l）将2个分别增溶有反应物A、B的微乳液混合，此时由于胶团颗粒间的碰撞，发生了水核内物质的相互交换或物质传递，引起核内的化学反应。由于水核半径是固定的，不同水核内的晶核或粒子之间的物质交换不能实现，所以水核内粒子尺寸得到了控制，例如由硝酸银和氯化钠反应制备氯化钠纳粒。

一般情况下，我们将两种互不相溶液体在表面活性剂作用下形成的热力学稳定的、各向同性、外观透明或半透明、粒径l～100nm的分散体系称为微乳液。相应地把制备微乳液的技术称之为微乳化技术（MET）。自从80年代以来，微乳的理论和应用研究获得了迅速的发展，尤其是90年代以来，微乳应用研究发展更快，在许多技术领域：如三次采油，污水治理，萃取分离，催化，食品，生物医药，化妆品，材料制备，化学反应介质，涂料等领域均具有潜在的应用前景。我国的微乳技术研究始于80年代初期，在理论和应用研究方面也取得了相当的成果。

1982年，Boutonmt首先报道了应用微乳液制备出了纳米颗粒：用水合胼或者氢气还原在W／O型微乳液水核中的贵金属盐，得到了单分散的Pt，Pd，Ru，Ir金属颗粒（3～nm）。从此以后，不断有文献报道用微乳液合成各种纳米粒子。本文从纳米粒子制备的角度出发，论述了微乳反应器的原理、形成与结构，并对微乳液在纳米材料制备领域中的应用状况进行了阐述。

1微乳反应器原理

在微乳体系中，用来制备纳米粒子的一般是W／O型体系，该体系一般由有机溶剂、水溶液。活性剂、助表面活性剂4个组分组成。常用的有机溶剂多为C6～C8直链烃或环烷烃；表面活性剂一般有AOT［2一乙基己基］磺基琥珀酸钠］。AOS、SDS（十二烷基硫酸钠）、SDBS（十六烷基磺酸钠）阴离子表面活性剂、CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）阳离子表面活性剂、TritonX（聚氧乙烯醚类）非离子表面活性剂等；助表面活性剂一般为中等碳链C5～C8的脂肪酸。

W／O型微乳液中的水核中可以看作微型反应器（Microreactor）或称为纳米反应器，反应器的水核半径与体系中水和表面活性剂的浓度及种类有直接关系，若令W＝［H2O／［表面活性剂］，则由微乳法制备的纳米粒子的尺寸将会受到W的影响。利用微胶束反应器制备纳米粒子时，粒子形成一般有三种情况（可见图1、2、3所示）。

（l）将2个分别增溶有反应物A、B的微乳液混合，此时由于胶团颗粒间的碰撞，发生了水核内物质的相互交换或物质传递，引起核内的化学反应。由于水核半径是固定的，不同水核内的晶核或粒子之间的物质交换不能实现，所以水核内粒子尺寸得到了控制，例如由硝酸银和氯化钠反应制备氯化钠纳粒。

一般情况下，我们将两种互不相溶液体在表面活性剂作用下形成的热力学稳定的、各向同性、外观透明或半透明、粒径l～100nm的分散体系称为微乳液。相应地把制备微乳液的技术称之为微乳化技术（MET）。自从80年代以来，微乳的理论和应用研究获得了迅速的发展，尤其是90年代以来，微乳应用研究发展更快，在许多技术领域：如三次采油，污水治理，萃取分离，催化，食品，生物医药，化妆品，材料制备，化学反应介质，涂料等领域均具有潜在的应用前景。我国的微乳技术研究始于80年代初期，在理论和应用研究方面也取得了相当的成果。

1982年，Boutonmt首先报道了应用微乳液制备出了纳米颗粒：用水合胼或者氢气还原在W／O型微乳液水核中的贵金属盐，得到了单分散的Pt，Pd，Ru，Ir金属颗粒（3～nm）。从此以后，不断有文献报道用微乳液合成各种纳米粒子。本文从纳米粒子制备的角度出发，论述了微乳反应器的原理、形成与结构，并对微乳液在纳米材料制备领域中的应用状况进行了阐述。

1微乳反应器原理

在微乳体系中，用来制备纳米粒子的一般是W／O型体系，该体系一般由有机溶剂、水溶液。活性剂、助表面活性剂4个组分组成。常用的有机溶剂多为C6～C8直链烃或环烷烃；表面活性剂一般有AOT［2一乙基己基］磺基琥珀酸钠］。AOS、SDS（十二烷基硫酸钠）、SDBS（十六烷基磺酸钠）阴离子表面活性剂、CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）阳离子表面活性剂、TritonX（聚氧乙烯醚类）非离子表面活性剂等；助表面活性剂一般为中等碳链C5～C8的脂肪酸。

W／O型微乳液中的水核中可以看作微型反应器（Microreactor）或称为纳米反应器，反应器的水核半径与体系中水和表面活性剂的浓度及种类有直接关系，若令W＝［H2O／［表面活性剂］，则由微乳法制备的纳米粒子的尺寸将会受到W的影响。利用微胶束反应器制备纳米粒子时，粒子形成一般有三种情况（可见图1、2、3所示）。

（l）将2个分别增溶有反应物A、B的微乳液混合，此时由于胶团颗粒间的碰撞，发生了水核内物质的相互交换或物质传递，引起核内的化学反应。由于水核半径是固定的，不同水核内的晶核或粒子之间的物质交换不能实现，所以水核内粒子尺寸得到了控制，例如由硝酸银和氯化钠反应制备氯化钠纳粒。

1982年，Boutonmt首先报道了应用微乳液制备出了纳米颗粒：用水合胼或者氢气还原在W／O型微乳液水核中的贵金属盐，得到了单分散的Pt，Pd，Ru，Ir金属颗粒（3～nm）。从此以后，不断有文献报道用微乳液合成各种纳米粒子。本文从纳米粒子制备的角度出发，论述了微乳反应器的原理、形成与结构，并对微乳液在纳米材料制备领域中的应用状况进行了阐述。

1微乳反应器原理

在微乳体系中，用来制备纳米粒子的一般是W／O型体系，该体系一般由有机溶剂、水溶液。活性剂、助表面活性剂4个组分组成。常用的有机溶剂多为C6～C8直链烃或环烷烃；表面活性剂一般有AOT［2一乙基己基］磺基琥珀酸钠］。AOS、SDS（十二烷基硫酸钠）、SDBS（十六烷基磺酸钠）阴离子表面活性剂、CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）阳离子表面活性剂、TritonX（聚氧乙烯醚类）非离子表面活性剂等；助表面活性剂一般为中等碳链C5～C8的脂肪酸。

W／O型微乳液中的水核中可以看作微型反应器（Microreactor）或称为纳米反应器，反应器的水核半径与体系中水和表面活性剂的浓度及种类有直接关系，若令W＝［H2O／［表面活性剂］，则由微乳法制备的纳米粒子的尺寸将会受到W的影响。利用微胶束反应器制备纳米粒子时，粒子形成一般有三种情况（可见图1、2、3所示）。

（l）将2个分别增溶有反应物A、B的微乳液混合，此时由于胶团颗粒间的碰撞，发生了水核内物质的相互交换或物质传递，引起核内的化学反应。由于水核半径是固定的，不同水核内的晶核或粒子之间的物质交换不能实现，所以水核内粒子尺寸得到了控制，例如由硝酸银和氯化钠反应制备氯化钠纳粒。

（2）一种反应物在增溶的水核内，另一种以水溶液形式（例如水含肼和硼氢化钠水溶液）与前者混合。水相内反应物穿过微乳液界面膜进入水核内与另一反应物作用产生晶核并生长，产物粒子的最终粒径是由水核尺寸决定的。例如，铁，镍，锌纳米粒子的制备就是采用此种体系。

1982年，Boutonmt首先报道了应用微乳液制备出了纳米颗粒：用水合胼或者氢气还原在W／O型微乳液水核中的贵金属盐，得到了单分散的Pt，Pd，Ru，Ir金属颗粒（3～nm）。从此以后，不断有文献报道用微乳液合成各种纳米粒子。本文从纳米粒子制备的角度出发，论述了微乳反应器的原理、形成与结构，并对微乳液在纳米材料制备领域中的应用状况进行了阐述。

1微乳反应器原理

在微乳体系中，用来制备纳米粒子的一般是W／O型体系，该体系一般由有机溶剂、水溶液。活性剂、助表面活性剂4个组分组成。常用的有机溶剂多为C6～C8直链烃或环烷烃；表面活性剂一般有AOT［2一乙基己基］磺基琥珀酸钠］。AOS、SDS（十二烷基硫酸钠）、SDBS（十六烷基磺酸钠）阴离子表面活性剂、CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）阳离子表面活性剂、TritonX（聚氧乙烯醚类）非离子表面活性剂等；助表面活性剂一般为中等碳链C5～C8的脂肪酸。

W／O型微乳液中的水核中可以看作微型反应器（Microreactor）或称为纳米反应器，反应器的水核半径与体系中水和表面活性剂的浓度及种类有直接关系，若令W＝［H2O／［表面活性剂］，则由微乳法制备的纳米粒子的尺寸将会受到W的影响。利用微胶束反应器制备纳米粒子时，粒子形成一般有三种情况（可见图1、2、3所示）。

（l）将2个分别增溶有反应物A、B的微乳液混合，此时由于胶团颗粒间的碰撞，发生了水核内物质的相互交换或物质传递，引起核内的化学反应。由于水核半径是固定的，不同水核内的晶核或粒子之间的物质交换不能实现，所以水核内粒子尺寸得到了控制，例如由硝酸银和氯化钠反应制备氯化钠纳粒。

（2）一种反应物在增溶的水核内，另一种以水溶液形式（例如水含肼和硼氢化钠水溶液）与前者混合。水相内反应物穿过微乳液界面膜进入水核内与另一反应物作用产生晶核并生长，产物粒子的最终粒径是由水核尺寸决定的。例如，铁，镍，锌纳米粒子的制备就是采用此种体系。