钨纳米线制备五种常见方案

金属钨具有优异的物理和化学性能，如高熔点(3410℃)，高密度 (19.35g/cm3)，高导电/导热率，优异的高温强度和硬度，低逸出功，极低的热膨胀系数和蒸气压，以及良好的抗腐蚀性能，从而使钨成为一种重要的功能材料和高温结构材料。

钨最大的问题就是体心立方的本征脆性、再结晶脆化、和辐照催化，脆性问题极大限制了钨的加工和服役性能，例如在ITER的研制中，科研人员的首要工作就是解决钨的脆性问题。

目前工业上高性能钨的制备采用的是以球形钨粉为原料的粉末冶金工艺。由于球形钨粉在烧结过程中晶粒容易长大和发生再结晶，导致钨块体材料发生脆性的沿晶断裂。而线型晶粒由于其特殊的一维结构，烧结过程中长大不明显，能够显著提高块体材料的强度和韧性；因此采用钨纳米线颗粒制备钨块体材料是改善钨的韧性的最好选择。

目前，国外制备钨纳米线的方案主要有五种：

一是利用气相沉积结合低熔点金属催化剂法合成钨纳米线，其主要原理是采用Ni、Fe-Ni和Co-Ni作为催化剂，通过气相沉积法在850℃的温度下，在VSS生长机制下成功合成了W纳米晶须；但是该法中使用的金属催化剂会对合成的产品产生污染，影响产品的使用性能；并且很难制备出单质的一维纳米结构；另外该法的机制限制了钨线的大批量制备；

二是等离子射频蚀刻极细钨丝方法制备钨纳米线，用射频溅射装置，以Ar⁺等离子体作为溅射离子将25μm直径的钨丝蚀刻到40nm，但该方法只适用于单根一维W纳米线的制备，不适合用于大规模一维W纳米材料阵列的可控制备。

三是利用电子束诱导沉积制备钨纳米线，该法是利用亚纳米级探针发射出来的高能电子诱导一维W纳米材料从尖端开始生长，使尖端最前端的前驱体分子电离后通过顶端反向沉积，自组装形成直径为几个纳米的W线，但是该法和蚀刻法一样，只适用于单根一维W纳米线的制备，不能大量生成。

四是利用有机金属化合物或有机化合物前驱体的气体分子在热场或冷场 发射器的电子束作用下，沉积制备单晶钨纳米线，例如有学者用钨酸钠和十六烷基 三甲基溴化铵成功制得直径为20～80nm、长度可达30μm的W单晶纳米线，但是该法制备的一维W纳米材料通常具有多晶结构，影响其使用性能，并且其前驱体等杂质会影响所制备钨线的纯度。

五是利用表面活性剂，自组装制备钨纳米线；该法是在无外来因素条件下其中的原子、分子或分子团自下而上的自动排列形成有序结构的过程，有学者利用钨膜的自组装法制备出了直径为10～50nm平直棒状结构的W纳米线阵列，利用该法可以在不引入外来催化剂的情况下制备出纯度高、结晶良好的一维W纳米材料阵列，而且合成工艺成本较低、操作简单，但是其产品的长度和直径非均匀可控，且其单批次产量较低。

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