[发明专利]含钨的纳米材料及相关纳米技术

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请为2003年10月6日提交的美国专利申请10/679,611的部分继续，此申请全文通过引用结合到本文中。本申请也为2002年12月10日提交的美国专利申请10/315,272的部分继续，此申请全文通过引用结合到本文中。本申请要求2004年5月10日提交的临时申请60/569,689的权益，此申请全文通过引用结合到本文中。

发明领域

本发明一般涉及制备含钨的亚微米和纳米粉末的方法和此粉末的用途。

相关背景

通常，尤其纳米粉末和亚微米粉末为新一系列材料，其区别特征是，它们的畴大小是如此之小，以致于大小限制效应成为材料性能的重要决定因素。因此，此限制效应可产生宽范围工业重要性能。因此，纳米粉末为宽范围装置和不同用途产品的设计、研发和工业化带来了特别的机会。此外，由于在常规粗粒物理化学机制不适用时它们代表全新系列的材料前体，这些材料给予独特的性能组合，使不匹配性能的新型多功能组件成为可能。亚微米和纳米大小粉末的一些应用由Yadav等人教授于美国专利6,344,271和同时待审及普通转让的美国专利申请09/638,977、10/004,387、10/071,027、10/113,315和10/292,263中。

发明概述

简单地讲，本发明涉及制备含钨纳米粉末的方法及其用途。

在一些实施方案中，本发明提供掺杂或未掺杂氧化钨的纳米颗粒。

在一些实施方案中，本发明提供制备含钨的掺杂或未掺杂金属氧化物的方法。

在一些实施方案中，本发明提供包含掺杂或未掺杂钨的氧化物复合材料及涂料。

在一些实施方案中，本发明提供包含掺杂或未掺杂氧化钨的粉末的用途。

在一些实施方案中，本发明提供用于多种用途的催化剂。

在一些实施方案中，本发明提供用于多种用途的添加剂。

在一些实施方案中，本发明提供用于光学、传感、热、生物医学、结构、超导、能量和安全用途及其他用途的材料及装置。

在一些实施方案中，本发明提供以大量、低成本和可再现品质制备含钨的新的纳米粉末的方法。

附图简述

图1显示制备本发明的亚微米和纳米粉末的总体示例方法。

发明详述

本发明一般涉及含钨(W)的极细粉末。教授的范围包括高纯度粉末。本文讨论的粉末具有小于1微米的平均晶粒大小，在某些实施方案中小于100纳米。本发明也概括以大量、低成本和可再现品质制备和利用此类粉末的方法。

定义

为了清楚起见，提供以下定义帮助理解本文提供的说明和具体实施例。在对一个具体变量提供一定范围数值时，此范围的上限和下限均包括在所述定义之内。

本文所用“细粉末”是指同时满足以下标准的粉末：

(1)平均大小小于10微米的颗粒；和

(2)长宽比为1至1,000,000的颗粒。

例如，在一些实施方案中，细粉末为具有小于5微米平均畴大小和1至1,000,000长宽比的颗粒的粉末。

本文所用“亚微米粉末”是指具有小于1微米平均大小的细粉末。例如，在一些实施方案中，亚微米粉末为具有小于500纳米平均畴大小和1至1,000,000长宽比的颗粒的粉末。

术语“纳米粉末”、“纳米大小粉末”、“纳米颗粒”和“纳米级粉末”在本文中可互换使用，并且指具有小于250纳米平均大小的细粉末。例如，在一些实施方案中，纳米粉末为具有小于100纳米平均畴大小和1至1,000,000长宽比的颗粒的粉末。

本文所用术语“纯粉末”为具有以金属计至少99.9％组成纯度的粉末。例如，在一些实施方案中，纯度为99.99％。

本文所用术语“纳米材料”是在任何尺寸形式具有小于100纳米畴大小的材料。

本文所用术语“畴大小”是指特定材料形态学的最小尺寸。在粉末的情况下，畴大小为晶粒大小。在晶须和纤维的情况下，畴大小为直径。在片和薄膜的情况下，畴大小为厚度。