超細銅粉是一種紫褐色或褐色粉末，又稱亞微米銅粉、亞微米超細銅粉、超微銅粉、特細銅粉、銅粉。其英文名為銅 powder, ultrafine copper powder, Superfine copper powder, nano-copper powder。主要用作微電子器件生產的原材料，以及多層陶瓷電容器的終端。此外，還可用于二氧化碳和氫合成甲醇等反應過程中的催化劑，以及石油潤滑劑、醫藥、電鍍、涂料等行業。
物理特性
超細銅粉屬于超細顆粒材料，其顆粒尺寸通常在1至100納米之間，也被稱為納米顆粒材料。在實際應用中，有時也將超細顆粒材料擴展到幾微米范圍。納米銅粉因其獨特的物理特性，如小尺寸效應、大的比表面和宏觀量子隧道效應，展現出許多優于微米級粉末的性能。
制備方法
傳統方法
傳統的電解銅粉由于顆粒較大，一般在10微米以上，不適合用于制作納米級超細銅粉；霧化法由于抗氧化問題難以解決，難以推廣。除了傳統的電解法和霧化法外，現有制備方法很多，如：物理法(球磨法、氣相蒸汽法、等離子法、γ射線輻照一水熱結晶聯合法、冷凍干燥法等)和液相化學還原法。前者成本高，設備昂貴，工藝復雜；目前研究較多的是液相化學還原法。
球磨法
以粗顆粒銅粉為試樣，采用改進型振動球磨，高能球磨。高能球磨法產量較高、工藝簡單，能制備常規方法難以制備的高熔點金屬、互不相溶體系的固溶體、納米金屬間化合物及納米金屬，陶瓷復合材料，缺點是晶粒不均勻、球磨過程中易引入雜質。
氣相蒸發法
該方法是制備金屬超微粉末最直接、最有效的方法，法國的L’air 羧基液體丁腈橡膠公司采用感應加熱法，用改進的氣相蒸氣法制粉技術制備了銅超微粉末，產率為0.5千克/小時感應加熱法是將盛放在陶瓷坩堝內的金屬料在高頻或中頻電流感應下靠自身發熱而蒸發，這種加熱方式具有強烈的誘導攪拌作用，加熱速度快、溫度高。
等離子體法
等離子體溫度高、反應速度快，可獲得均勻、小顆粒的納米粉體。易于實現批量生產，幾乎可制備任何納米材料。等離子體法分為直流電弧等離子體(DC)法、高頻等離子體(RF)法及混合等離子體(Hybrid plasma)法。DC法使用設備簡單、易操作，生產速度快。幾乎可制備任何純金屬超細粉，但高溫下電極易于熔化或蒸發而污染產物；RF法無電極污染、反應速度快、反應區大，廣泛應用于生產超細粉。其缺點是能量利用率低、穩定性差；混合等離子體法將DC法與RF法結合起來，既有較大的等離子體空間、較高的生產效率和純度，也有好的穩定性。
γ射線輻照一水熱結晶聯合法
陳祖耀等人利用Co源強γ射線輻照制備金屬超微粒子，采用γ射線輻照一水熱結晶聯合法獲得了平均粒徑約50納米的納米銅粉。
超聲電解法
朱學彬等以分析純硫酸銅配制成較低濃度0.20—0.25M的溶液，并加入1.8～2.O M硫酸調配成電解液。在室溫下將電解裝置引入超聲裝置中(超聲波頻率20～60千赫茲)，電解過程中加入適量的有機溶劑以防氧化，如乙醇、甲苯、油酸等(均為分析純)。電解完成后的溶液在進行高速離心、真空抽濾、酒精洗滌和真空干燥后，得到粉末產物。
超臨界流體干燥法(SCFD)
用均相溶液化學還原法與超臨界流體干燥法相結合的組合技術，制備高純度、高分散性、高抗氧化性的立方晶系納米級銅粉。粉體顆粒為球形，粒徑約為25納米；與普通干燥法比較，超臨界流體干燥法實現了粉體干燥與表面改性一步完成。
化學還原法
甲醛法
廖戎等人，用甲醛直接還原硫酸銅，得到的銅粉顆粒粗大，均勻性差。采用葡萄糖預還原硫酸銅，在堿性條件下，用甲醛還原得到紫紅色超細銅粉，粒徑在20—400納米。
水合肼法
高揚等人將溶有分散劑的硫酸銅溶液和水合肼溶液反應，制得粒徑為10納米左右銅粉，粒度分布均勻。
次亞磷酸鈉法
張志梅等人，用NaH2PO2還原CuSO4的絡合溶液，得到粒徑30～50納米單質銅。將一定濃度的次亞磷酸鈉溶液以一定的速率加入一定濃度的硫酸銅溶液中攪拌，使二者發生氧化還原反應，生成單質銅。
硼氫化物法
黃鈞聲等人，用KBH4還原CuSO4，加入氫氧化鉀和乙二胺四乙酸二鈉制得納米級銅粉，調整反應物濃度可消除Cu:O等雜質，制備的納米銅粉仍有一定團聚，試驗需加入分散劑來改善。
鋅粉還原法
鐘蓮云等采用化學合成法可低成本制備超細銅粉。以金屬鋅和五水硫酸銅為原料，用氨水調節pH值，研究了硫酸銅濃度、氨水加入量、反應溫度等對超細銅粉粒徑大小的影響，獲得密度較小的0.1微米超細銅粉。
抗壞血酸法
肖寒等人，以CuSO4·5H2O為原料，以抗壞血酸為還原劑，聚乙烯吡咯烷酮為保護劑，制得20～40納米銅粉，并探討CuSO4和抗壞血酸的比例，保護劑(分散劑)用量及其對銅粉顆粒的控制作用。
應用領域
超細銅粉是電導率好、強度高的納米銅材不可缺少的基礎原料。由于其優異的電氣性能，廣泛應用于導電膠、導電涂料和電極材料，近年來研究發現可用于制作催化劑、潤滑油添加劑，甚至可以用于治療骨質疏松癥、骨折等。超細顆粒材料是指其顆粒尺寸在1至100納米之間的粉末，也稱為納米顆粒材料(在應用中有人將超細顆粒材料擴展到幾微米)。納米粒子具有小尺寸效應，大的比表面和宏觀量子隧道效應，因而納米微粉顯示出許多優良的性能是微米級粉末所沒有的。納米銅粉的比表面大、表面活性中心數目多，在冶金和石油化工中是優良的催化劑。在有機高分子化合物聚合物的氫化和脫氫反應中，納米銅粉催化劑有極高的活性和選擇性，在乙炔聚合反應用來制作導電纖維的過程中，納米銅粉是很有效的催化劑。在汽車尾氣凈化處理過程中，納米銅粉作為催化劑可以用來部分地代替貴金屬鉑和釕，使有毒性的一氧化碳轉化為二氧化碳，使一氧化氮轉變為二氧化氮。隨著電子工業的發展，由納米銅粉制備的超細厚膜漿料將在大規模集成電路中起著重要的作用，同時價格比貴金屬銀粉、鈀粉低廉，具有廣闊的應用前景。納米銅潤滑油添加劑是以納米摩擦學為理論指導、以納米技術為支撐的一種新型的潤滑油添加劑產品，它具有優良的抗磨減摩和節能環保功效。將納米銅潤滑油添加劑添加到汽車發動機潤滑油中，可減小發動機的啟動電流并增大汽缸壓力。發動機使用該添加劑一段時間后，缸套和活塞環上便形成一層保護膜。此時。潤滑系統一旦發生故障，汽車還能安全行駛很長一段時間，這在軍事上是很有意義的。
發展現狀
納米銅粉的研制是一項可能帶來銅及其合金革命性變化的關鍵技術，具有重要的理論意義和實用價值。納米銅粉的研究還處于開發階段，而其廣泛的用途將使得納米銅粉的研究具有更好的市場價值和市場前景。
參考資料 >
超細銅粉的制備方法.銅陵銅基粉體科技有限公司.2024-08-15
新材料異軍突起!18大高端金屬材料特點、應用及未來發展趨勢全解析.中國腐蝕與防護網.2024-08-15
一文了解納米銅粉的制備及應用.Chemical Book.2024-08-15