鎢納米線製備五種常見方案

金屬鎢具有優異的物理和化學性能，如高熔點(3410℃)，高密度 (19.35g/cm3)，高導電/導熱率，優異的高溫強度和硬度，低逸出功，極低的熱膨脹係數和蒸氣壓，以及良好的抗腐蝕性能，從而使鎢成為一種重要的功能材料和高溫結構材料。

鎢最大的問題就是體心立方的本征脆性、再結晶脆化、和輻照催化，脆性問題極大限制了鎢的加工和服役性能，例如在ITER的研製中，科研人員的首要工作就是解決鎢的脆性問題。

目前工業上高性能鎢的製備採用的是以球形鎢粉為原料的粉末冶金工藝。由於球形鎢粉在燒結過程中晶粒容易長大和發生再結晶，導致鎢塊體材料發生脆性的沿晶斷裂。而線型晶粒由於其特殊的一維結構，燒結過程中長大不明顯，能夠顯著提高塊體材料的強度和韌性；因此採用鎢納米線顆粒製備鎢塊體材料是改善鎢的韌性的最好選擇。

目前，國外製備鎢納米線的方案主要有五種：

一是利用氣相沉積結合低熔點金屬催化劑法合成鎢納米線，其主要原理是採用Ni、Fe-Ni和Co-Ni作為催化劑，通過氣相沉積法在850℃的溫度下，在VSS生長機制下成功合成了W納米晶須；但是該法中使用的金屬催化劑會對合成的產品產生污染，影響產品的使用性能；並且很難製備出單質的一維納米結構；另外該法的機制限制了鎢線的大批量製備；

二是等離子射頻蝕刻極細鎢絲方法製備鎢納米線，用射頻濺射裝置，以Ar⁺等離子體作為濺射離子將25μm直徑的鎢絲蝕刻到40nm，但該方法只適用于單根一維W納米線的製備，不適合用於大規模一維W納米材料陣列的可控制備。

三是利用電子束誘導沉積製備鎢納米線，該法是利用亞納米級探針發射出來的高能電子誘導一維W納米材料從尖端開始生長，使尖端最前端的前驅體分子電離後通過頂端反向沉積，自組裝形成直徑為幾個納米的W線，但是該法和蝕刻法一樣，只適用于單根一維W納米線的製備，不能大量生成。

四是利用有機金屬化合物或有機化合物前驅體的氣體分子在熱場或冷場 發射器的電子束作用下，沉積製備單晶鎢納米線，例如有學者用鎢酸鈉和十六烷基 三甲基溴化銨成功制得直徑為20～80nm、長度可達30μm的W單晶納米線，但是該法製備的一維W納米材料通常具有多晶結構，影響其使用性能，並且其前驅體等雜質會影響所製備鎢線的純度。

五是利用表面活性劑，自組裝製備鎢納米線；該法是在無外來因素條件下其中的原子、分子或分子團自下而上的自動排列形成有序結構的過程，有學者利用鎢膜的自組裝法製備出了直徑為10～50nm平直棒狀結構的W納米線陣列，利用該法可以在不引入外來催化劑的情況下製備出純度高、結晶良好的一維W納米材料陣列，而且合成工藝成本較低、操作簡單，但是其產品的長度和直徑非均勻可控，且其單批次產量較低。

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