纳米粉体是指尺寸为1nm～100nm的超微粒子,它介于单个原子、分子与宏观物体间,是一种典型的介观体系。由于其具备独特的力学、磁学、电学、热学及光学性能,在国防科技、生物医学、电子工业、新能源等许多领域显示出的巨大潜在应用前景。如利用纳米金属粉末对电磁波特殊的吸收作用,可大大提高军用材料的隐形性能;纳米金属陶瓷涂层表现出高韧性、高强度、抗热障以及强耐磨损特性,被广泛地应用于航天、航空和航海领域。因此,对纳米粉体材料的制备技术和相关机理、性能的研究成为当前研究的热点问题。电爆炸法是指利用强脉冲电流将导体丝加热到气化甚至等离子体状态,并在一定的介质(如惰性气体、水等)环境下冷凝成纳米颗粒方法,部分纳米粉体的制备还涉及与介质的化学反应、介质中元素析出等现象,是一种新兴的纳米粉体材料制备技术。系统地研究电爆炸法的基本原理以及高温高压下纳米粉体的形成机理对于拓宽电爆炸法在纳米材料制备方面的应用和提高产品质量具有重要的工程研究意义。同时,电爆炸法还涉及到电磁学、热力学、材料学等学科内容,对其进行研究有利于促进上述学科的交叉与融合,故还具有重要的科学研究意义。本文的研究工作主要包括以下几个方面:研制了一种用于纳米粉体制备及其过程量探测的电爆炸实验和测试系统。该系统主要由脉冲放电装置、粉体收集装置以及爆炸参数探测装置组成,能够实现对介质环境、电路参数以及爆炸丝材料参数进行有效的控制。同时还能够对电爆炸过程中的脉冲电流、电压以及爆炸冲击波进行有效的测试,为理论模型的建立提供充分的实验依据。对电爆炸过程及其形成机理进行了分析。以实验观测到的脉冲放电过程中爆炸丝两端电流、电压变化为依据将电爆炸过程分为三个阶段:稳定加热及相变阶段、气化和爆炸形成阶段以及爆炸产物扩散冷凝阶段。结合趋肤效应、热效应以及电磁箍缩效应对电流加热相变过程中的电、磁、热、力场进行了分析。通过对气化开始之后电流分布特征、压力分布特征以及不稳定性发展特征的分析,研究了爆炸初期压力突变的产生方式。研究表明爆炸初期的压力突变是由于爆炸丝内液态部分的电流中断,磁压消失,热压释放所引起。用电爆炸法实现了金属、金属氧化物、碳包覆金属纳米粉体以及碳纳米材料的制备。并基于实测的电流、电压计算了每一种材料的电阻变化及沉积能量特性。通过透射电子显微镜(TEM)对爆炸产物的形貌进行了观察,利用XRD研究了产物的成分及平均颗粒尺寸,并总结了纳米粉体的形成机理。研究表明:电爆炸法制备纳米粉体是一个“自上而下”与“自下而上”相结合的过程,其基本步骤包括基本微粒的形成、生长物质的产生及凝核、生长物质被吸附到晶核表面和固相生长及再结晶。分别以铜、氧化锆以及碳包覆金属纳米粉体的形成过程为例,将晶粒的生长过程总结为三种类型:自由结晶生长、固态再结晶生长以及分子重构生长。将大量对比实验的数据与电爆炸过程以及纳米粉体的凝核及生长机理相结合,分析了介质环境、电路参数以及爆炸丝材料特征三大因素对电爆炸法制备纳米粉体的影响。研究表明:电路参数以及材料尺寸在“自上而下”(金属丝蒸发)的过程中对能量的沉积密度起着重要影响作用,介质环境以及爆炸丝本身的材料特征在“自下而上”(爆炸产物的凝核生长)的过程中发挥着关键性作用。因此,在利用电爆炸进行纳米粉体制备的时候要综合考虑三大因素的影响,根据具体的产物类型和实验目的选择合适的实验参数。