Методы механического измельчения применительно к НМ называют механосинтезом.

Основой механосинтеза является механическая обработка твёрдых веществ.

Механическое воздействие при измельчении материалов является импульсным, т.е. возникновение поля напряжений и его последующая релаксация происходят не в течение всего времени пребывания частиц в реакторе, а только в момент соударения частиц и в короткое время после него. Механическое воздействие является также и локальным, так как происходит не во всей массе твёрдого вещества, а там, где возникает и затем релаксирует поле напряжений. Благодаря импульсности и локальности в небольших областях материала в течение короткого времени сосредотачиваются большие нагрузки. Это приводит к возникновению в материале дефектов, напряжений, полос сдвига, деформаций, трещин. В результате происходит измельчение вещества, ускоряется массоперенос и перемешивание компонентов, активируется химическое взаимодействие твёрдых реагентов. В результате механического истирания и механического сплавления может быть достигнута более высокаявзаимная растворимость некоторых элементов в твёрдом состоянии, чем возможна в равновесных условиях. Размол проводится в шаровых, планетарных, вибрационных, вихревых, гироскопических, струйных мельницах, аттриторах. Измельчение в этих устройствах происходит в результате ударов и истирания. Разновидностью метода механического измельчения является механохимический способ. При тонком измельчении смеси различных компонентов между ними ускоряется взаимодействие.

Кроме того, возможно протекание химических реакций, которые при контакте, не сопровождающемся измельчением, вообще не происходят при таких температурах. Эти реакции называются механохимическими.

Механосинтез -обработка порошков в мельницах с высокой энергонапряженностью, позволяющая достичь высоких степеней их диспергирования вплоть до наноразмеров.

Механохимия - изучает химические процессы, происходящие в момент механического воздействия на твердое вещество (трение, удар, прессование, взрывная волна и т.д.), и влияние предварительной механической обработки на реакционную способность и характеристики веществ

В твердой фазе без растворения или плавления реагентов были синтезированы тугоплавкие вещества и интерметаллиды, неорганические и органические соединения, молекулярные комплексы, модифицированы полимеры и фармацевтические препараты, созданы композиционные материалы.

Механохимические синтезы осуществляются при сравнительно низких температурах, когда формирование совершенной кристаллической структуры затруднено.

Это открывает путь к синтезу материалов в нанокристаллическом и аморфном состояниях.

Основой механосинтеза является механическая обработка твердых смесей, в результате которой происходят измельчение и пластическая деформация веществ, ускоряется массоперенос и осуществляется перемешивание компонентов смеси на атомарном уровне, активируется химическое взаимодействие твердых реагентов

Особенности механического воздействия: импульсное Локальное. Одновременно протекают процессы распада и упорядочения кристаллических структур

Этапы механосинтеза

На начальной стадии механической обработки происходит уменьшение размеров частиц порошка, смесь перемешивается, растет площадь контакта реагентов. При этом в приповерхностной зоне начинает развиваться реакция и выделяется тепло. Пока частицы велики, степень их превращения мала и температура сохраняется на низком уровне. По мере увеличения поверхности контакта до нескольких квадратных метров на грамм скорость реакции увеличивается на столько, что тепло не отводиться и реакция переходит в режим самоускорения.

В настоящее время в малых масштабах осуществляется синтез карбидов, боридов, силицидов, восстановление оксидов металлами, синтез ферритов, сверхпроводящей керамики и различных оксидных материалов

С целью формирования наноструктуры в объемных материалах используют специальные механические схемы деформирования, которые позволяют достичь больших искажений структуры образцов при относительно низких температурах.

Соответственно, к интенсивной пластической деформации относятся следующие методы:

– кручение под высоким давлением;

– равноканальное угловое прессование (РКУ–прессование);

– метод всесторонней ковки;

– равноканальная угловая вытяжка (РКУ–вытяжка);

– метод «песочных часов»;

– метод интенсивного трения скольжением.

В настоящее время большинство результатов получено первыми двумя методами.

В последнее время разрабатываются методы получения НМ с использованием механического воздействия различных сред. К этим способам относятся

- кавитационно–гидродинамический, - вибрационный способы,

- способ ударной волны, - измельчение ультразвуком и - детонационный синтез.

Кавитационно–гидродинамический метод служит для получения суспензий нанопорошков в различных дисперсионных средах. Кавитация – от лат. слова «пустота» – образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков или каверн), заполненных газом, паром или их смесью. В ходе процесса кавитационные эффекты, вызванные образованием и разрушением парогазовых микропузырьков в жидкости в течение 10–3 – 10–5 с при давлениях порядка 100 – 1000 МПа, приводят к разогреву не только жидкостей, но и твёрдых тел. Это воздействие вызывает измельчение частиц твёрдого вещества.

В основе вибрационного метода получения НМ лежит резонансная природа эффектов и явлений, которые обеспечивают минимальные энергозатраты при проведении процессов и высокую степень гомогенизации многофазных сред. Принцип действия заключается в том, что какой-либо сосуд подвергается вибрационному воздействию с определённой частотой и амплитудой. Измельчение ультразвуком также основано на расклинивающем действии кавитационных ударов.