A. Caractéristiques de base
1. Effet de taille
Lorsque la taille departicules de titanediminue jusqu'au niveau de 10 nanomètres, leurs propriétés physico-chimiques diffèrent considérablement de celles des matériaux en vrac, principalement en raison de « l'effet dispersant élevé » provoqué par la proportion accrue d'atomes en surface. Les particules métalliques à l'échelle nanométrique présentent des effets de confinement quantique ; même de petits changements dans le nombre d’atomes peuvent modifier considérablement leur structure électronique et leurs propriétés optiques.
2. Caractéristiques morphologiques
La forme des particules affecte directement les performances de traitement. Les particules sphériques sont plus propices à la préparation de matériaux poreux avec une taille de pores uniforme. Les particules non-sphériques peuvent conduire à des propriétés de produit anisotropes, mais cela peut être quantifié à l'aide de facteurs de forme complexes.
B. Propriétés optiques et électriques
1. Les nanoparticules d'or à résonance plasmonique présentent des pics de résonance plasmonique de surface caractéristiques dans la région visible de l'ultraviolet-, une propriété largement utilisée en détection et en photocatalyse. Les nanoparticules de métaux nobles ont une réflectivité lumineuse extrêmement faible et apparaissent noires.
2. Conductivité La réduction de la taille des nanoparticules entraîne une résistance accrue ; par exemple, la résistivité des microparticules de palladium de 10 à 25 nm est supérieure à celle des matériaux en vrac. Les nanoparticules d'or peuvent améliorer la conductivité des électrodes et, après modification, peuvent être utilisées pour fabriquer des biocapteurs très sensibles.
C. Propriétés thermodynamiques
1. Point de fusion et capacité thermique Le point de fusion des nanoparticules diminue considérablement en raison de leur énergie de surface accrue ; ce phénomène s'observe également dans les métaux précieux comme l'argent et l'or. La capacité thermique spécifique isobare des cristaux de nano-palladium est 5 % supérieure à celle du palladium polycristallin, et elle continue d'augmenter avec la diminution de la taille des particules.
2. Comportement de dilatation thermique Le nano-argent présente une dilatation thermique anormale supérieure à 373 K et son coefficient de dilatation thermique moyen est supérieur à celui de l'argent en vrac.
D. Propriétés mécaniques
Influence de la taille des particules : Le comportement au pressage et au frittage des poudres métalliques dépend fortement de la distribution granulométrique. Les matériaux poreux industriels utilisent généralement des particules de 1 à 500 μm.
Ductilité : Les métaux macroscopiques présentent généralement une bonne ductilité, mais le comportement mécanique des nanoparticules dépend davantage de leur disposition atomique en surface.
E. Applications typiques Catalyse : utilisation de l'effet de taille quantique pour améliorer l'activité de surface des matériaux composites.
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