根據(jù)聚集狀態(tài)的不同,物質(zhì)可分為穩(wěn)態(tài)、非穩(wěn)態(tài)和亞穩(wěn)態(tài)。通常塊狀物質(zhì)是穩(wěn)定的;粒度在2nm左右的顆粒是不穩(wěn)定的,在高倍電鏡下觀察其結(jié)構(gòu)是處于不停的變化;而粒度在微米級左右的粉末都處于亞穩(wěn)態(tài)。超細(xì)粉體表面能的增加,使其性質(zhì)發(fā)生一系列變化,產(chǎn)生超細(xì)粉體的“表面效應(yīng)”;超細(xì)粉體單個(gè)粒子體積小,原子數(shù)少,其性質(zhì)與含“無限”多個(gè)原子的塊狀物質(zhì)不同,產(chǎn)生超細(xì)粉體的“體積效應(yīng)”,這些效應(yīng)引起了超細(xì)粉體的獨(dú)特性質(zhì)。目前,對超細(xì)粉體的特性還沒有完全了解,已經(jīng)比較清楚的特性可歸納為以下幾點(diǎn)。
(1)比表面積大。由于超細(xì)粉體的粒度較小,所以其比表面積相應(yīng)增大,表面能也增加。如平均粒徑為0.01~0.1μm的粉體,其比表面積一般可達(dá)10~70m2/g。比表面積大,使其具有較好的分散性和吸附性能。
(2)活性好。隨著粒度的變小,粒子的表面原子數(shù)成倍增加,使其具有較強(qiáng)的表面活性和催化性,可起補(bǔ)強(qiáng)作用,參與反應(yīng)可明顯加快反應(yīng)速度,具有良好的化學(xué)反應(yīng)性,超細(xì)粉體的性質(zhì)主要表現(xiàn)在表面性質(zhì)上。
(3)熔點(diǎn)低。許多研究表明,物質(zhì)的粒徑越小,其熔點(diǎn)就越低。如Au的熔點(diǎn)為1063℃,則粒徑為2、5、14nm的Au粉,其熔點(diǎn)分別降至330、830、956℃;普通鎢粉的燒結(jié)溫度高達(dá)3000℃,摻入0 .1%~0.5%的超細(xì)鎢粉后可降至1200~1300℃。
(4)磁性強(qiáng)。超細(xì)粉體的體積比強(qiáng)磁性物質(zhì)的磁疇還小,這種粒子即使不磁化也是一個(gè)永玖磁體,具有較大的矯頑力。例如粒徑0.3μm的γ--Fe2O3和CrO2超細(xì)粉的矯頑力達(dá)(4.0~5.6)×104A/m;而長0.3~0.7μm、寬0.05μm的純鐵粉的矯頑力為(8.0~11.9)×104A/m,具有這樣高矯頑力的超細(xì)粉體是制造高密度記錄磁帶的優(yōu)良原料。
(5)光吸收性和熱導(dǎo)性好。大多數(shù)超細(xì)粉體在低溫或超低溫下幾乎沒有熱阻,銀粉在超低溫下具有很好的熱傳導(dǎo)性,這在超低溫工程研究上具有重要的意義。超細(xì)粉體特別是超細(xì)金屬粉體,當(dāng)粒度小于100nm以后,大部分呈黑色,且粒度越細(xì)色越黑,這是光完全被金屬粉體吸收的緣故。