對大多數的材料而言，其性能主要決定于其組成與結構。但是對粉體材料來說，有其特殊性，顆粒形貌與粒度，也是決定粉體材料性能的重要因素。

粉末的粒度及其分布是最基本的形態特征，它基本上決定了粉末的整體和表面特性。除此而外，粉末的結構形貌特征還包括粉末的形狀、化學組成、內外表面積、體積和表面缺陷等，它們一起決定粉末的綜合性能。在大多數粉體材料的制備過程中都有粒度和形貌等方面的特殊要求。不同應用領域對功能粉體材料形貌與粒度的多樣性要求，為粉體材料制備技術發展提出了新的課題，即在其制備與加工中顆粒形貌與粒度的控制。因此，在微納粉末制備過程中，根據其應用需要進行粉末結構、形貌控制就具有十分重要的意義。

粉體材料形貌及粒度分布要求實例分析：

A12O3有α、γ、θ、η等八種晶型，催化劑及載體用的氧化鋁應為η-A12O3或γ-A12O3，而α-A12O3是重要的陶瓷材料。氧化鋁的水合物主要有三種三水合物和兩種一水合物，阻燃材料用要求是三水合物，并且粒度細，有合理級配、透明性好、粒子形狀為片狀、細棱狀。

用作鎳氫電池材料的球形氫氧化亞鎳粉末則要求其粒度有一定的分布寬度，以便小粒子可以填充在大粒子的空隙之間，提高電極的能量密度；而作為制備電子工業用的氧化鎳粉末的煅燒前驅體，則要求粒度在亞微米且分布盡可能狹窄。

三氧化鐵有α、β、γ三種晶型。其中水煤氣轉化反應、丁烷脫氫反應催化劑用三氧化鐵要求為α晶型，而磁記錄介質用超細三氧化鐵磁粉要求為γ晶型，粒度小于0.3pm、形狀是長徑比大于8的針狀。另外顏料用α-Fe2O3最好是棒狀、盤狀、薄板狀。

一些工業產品對顆粒形狀的要求

液相化學法是當前超細粉體生產的常用工藝方法，下面以液相化學法微粉生產工藝為背景，介紹超細粉體生產過程中的粒度和粒型的基礎控制方法。

一、粉體粒度控制

制備粒度均一分散的超細粉是粉末結構形貌控制的主要目標之一。調節體系過飽和度、添加晶種控制晶核數、促進或阻礙團聚的發生等，是粒度控制的主要策略。在體系溶解度較大的情況下，Ostwald陳化也可調節顆粒粒徑及其單分散性。在化學沉淀制粉過程中，微觀均勻混合是體系粒度控制的最主要內容。各個微小區域內過飽和度微小變化將導致晶核數目大量變化，從而使晶核大小不一。強制混合是保證微觀狀態一致、制取粒度均一的超細粉末的有效措施。由于超細粉體極大的表面能，粉末顆粒的形成除了經歷了成核、生長等過程外，還可能發生聚結與團聚。如何有效地控制粉體的團聚也是超細粉末尺寸分布控制研究的一個重要內容。

二、粉體形貌控制

粒子形貌包括形狀、表面缺陷、粗糙度等，但主要指形狀。納米粉體，尤其是超微顆粒往往表現出很多形狀，除了與其晶型結構有關外，還取決于其合成方法及相應的操作條件。如在濕化學法體系中，顆粒的形狀對操作條件極其敏感，溶質濃度、反應體系中陰離子的種類、反應體系是否封閉等因素均可能影響顆粒的形狀。一般認為，液相中的超微顆?？蛇x擇性吸附溶液中的簡單離子、絡離子及有機化合物分子，且不同晶面上被吸附物的種類和數量均有所不同。而溶質濃度、陰離子種類、溫度、pH值等操作條件的細微變化均可能影響晶面的吸附情況，這些吸附通過改變晶面的比表面能或生長速度常數而促進或抑制晶面的生長，進而影響超微顆粒的形狀。因此，不同操作條件下形成的超微粒子往往呈現多種形態。

此外，添加劑也可改變粉體的形貌。比如，在超細粉體α-Fe2O3合成中，研究者發現陳化時添加檸檬酸、酒石酸，α-Fe2O3粉末呈短柱狀、片狀或層狀，而添加有機磷酸可以得到軸比很大的適宜作磁記錄介質的針狀粉末。通過添加檸檬酸還可以制備得到阻燃材料用的等軸細棱形片鋁鈉石和細小片狀Mg(OH)2。添加異種物質進行粉末形狀控制應考慮以下幾點：母晶的晶格結構、剩余的原子價、異種物質分子的極性基大小形狀以及配位。

液相化學法制粉往往是在高溫、強攪拌等條件下進行，由于粉末生長的物理化學條件要求苛刻，影響因素復雜，粉末結構形貌往往難以精確控制。雖然有關濕法化學制粉中粉末結構形貌控制研究已有不少報道，但主要是通過改變反應物濃度、溶液pH值、反應時間、反應溫度和添加物種類及數量來實現?？傮w來看，這項工作還處于研究起始階段，有許多技術和理論問題有待于進一步探討。對粉體材料而言，顆粒形貌與粒度，亦是決定其性能的重要因素。有關粉體結構形貌的控制研究已為其應用展現了誘人的前景，但目前粉末結構形貌控制研究還存在許多問題，還有待行業專家及科研院所深入的研究探索。

粉體圈 作者：敬之