CN1129044A - 金属，合金，和金属的碳化物的纳颗粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种金属或合金的纳颗粒，它们具有碳涂布并表现出室温下的磁滞现象。这些纳颗粒的直径在0.5至50nm范围，可以是微晶或非晶型的。其制备方法是先将石墨棒填充以金属、合金、或金属氧化物、或合金氧化物，然后再经碳弧放电产生含有金属、合金和金属碳化物的纳颗粒以及非磁性物质的灰分。再用磁场梯度将灰分中的金属、合金、和金属碳化物的纳颗粒与非磁性物质分离开。

Description

金属，合金，和金属的 碳化物的纳颗粒及其制备方法
本发明涉及金属，合金，和金属的碳化物化合物和碳涂布的磁性金属合金和金属碳化物化合物。具体而言，本发明涉及碳涂布的金属，合金，和金属碳化物的纳颗粒(Nanoparticles)以及它们的制造方法。纳颗粒包括直径为0.5至50纳米的晶体及非晶体颗粒，以及直径为0.5至50纳米，长度不超过一厘米的纳管(Nanotube)。
微小的磁性颗粒有很多的用途。它们可用作为复印中的有机调色剂，铁磁流体(Ferrofluid)真空密封，核磁共振成像的反差剂，以及用于磁性信息存储等方面。然而，这些颗粒不够细小时，就使得它们在某些特殊领域中的应用不能尽如人意。
如果这些磁性颗粒很细小，就可通过减少操作步骤而使复印的成本得到降低。在磁铁流体的应用方面，由这些细小颗粒造成的碳涂布就可提高其溶解性并带来好处。在磁性数据存储方面，使用细小的颗粒，可以提高存储密度。此外，在磁性墨水的应用方面，碳的涂布及纳颗粒在水溶液中的分散能力均可为润湿和涂布带来好处。因此，就存在着对亚微(sub-micron)尺寸的金属，合金，和金属碳化物颗粒及它们的高效大批量制造方法的需求。为了改善在磁性数据存储方面的应用，则需要磁性颗粒的磁滞表现。更为理想的是它们能在室温下表现出磁滞。
近来，有关用Kratschmer-Huffman碳弧法制造微小空心碳团和微粒(Fullerenes)受到了日益增加的关注。这些微粒一般均为直径1纳米左右。最近，又发现可在这些空心碳团中充以金属离子。这可以在石墨棒上钻孔，填充以金属氧化物的粉末和石墨粘合剂的混合物，然后再由碳弧产生灰分而完成。由Rodney S.Ruoff，Donald C.Lorents，BryanChan，Ripudaman Malhotra以及Shekhar Subramoney等人在Science，Vol.259，p.346(1993)讨论了用这一方法生产直径在20至40纳米的碳涂布镧碳化物的纳微晶。类似的结果还可见于MasatoTomita，Yahachi Saito和Takayoshi Hayashi在J.Appl.Phys.，Vol.32，p.280(1993)上的报导。
以上所述的镧碳化物的纳微晶的碳弧生产法在产生镧碳化物纳微晶的同时，还产生了石墨灰分和微粒。为了能够应用这一方法，则分离纳微晶就是非常重要的。迄今为止，还未发现化学方法能将宏观量的纳颗粒与石墨灰分及微粒成功地分开。这种分离方法在生产出的纳颗粒只占灰分的百分之十左右的数量级时就是极为重要的。因此，就存在着将金属，合金，和金属碳化物的纳颗粒与石墨灰分相分离的方法的需要。
使用改良的Krat schmer-Huffman碳弧法，可以制备直径约在0.5至50nm范围的碳涂布的纳颗粒。如果将磁性稀土金属，合金或金属氧化物，或合金的氧化物填充到石墨柱内，然后用碳弧处理，则就产生了含有金属，合金和金属碳化物纳颗粒的灰份以及非磁性物质。然后将这种灰份用磁场梯度处理，就可将金属，合金和金属碳化物的纳颗粒与灰份分离开。
在这一磁分离步骤中，含有纳颗粒的灰份被碾磨成细粉末，然后将其向下通过带有由一对强磁铁产生的磁场梯度的并且电接地的金属管。因此，非磁性物质就通过了该金属管，而当磁场力大于重力时，磁性成份就悬浮不沉。将该设备移离磁铁，则磁性材料就被释放到其收集容器中。这一方法就可从碳弧法产生的灰份中将顺磁和铁磁成份与非磁成份相分开。
单畴磁性颗粒理论预言，阻隔温度(blocking temperature)，即高于该点时就消失了亚稳磁滞行为的温度是依赖于所产生的颗粒的体积以及该物质的磁微晶各向异性常数——K。锰铝碳化物(Mn3AlC)合金，τ-相锰铝(MnAl)以及几种钐钴(SmCox)相在大量时都是铁磁性的并具有很大的磁性异向常数。在不同合金纳颗粒中的磁化强度是实用场和温度的函数，这一点表明这些合金的单畴磁性颗粒表现出了室温磁滞。
图1是本发明所生成的碳涂布的钆碳化物纳微晶的传递电子显微照片。
图2是本发明所生成的钆碳化物纳微晶电子衍射图。
图3是按本发明分离出来的一种约10mg纳微晶钆碳化物的用SQUID磁性分析仪对M(H，T)的测量结果。
图4是按本发明形成的一种30mg纳微晶锰-铝-碳化物的用SQUID磁性分析仪对M(H，T)的测量结果。
图5是在图1中所用物质的作为T1/2的函数的实测矫顽磁力点阵图。
图6是本发明所形成的钐钴粉末的用SQUID磁性分析仪对M(H，T)的测量结果。
图7是在图3中所用物质的作为T1/2的函数的矫顽磁力曲线图。
以Kratschmer-Huffman碳弧微粒生产法作为基础的一种方法可用来产生碳涂布的金属，合金，和金属碳化物纳颗粒。当与磁场梯度分离技术相结合时，就可分离出大量的这种纳颗粒。
在石墨棒中填充有磁性稀土金属，合金，或金属氧化物，或合金氧化物，然后用碳弧处理，则由此Kratschmer-Huffman碳弧法所产生的灰份中含有金属、合金、或金属碳化物的纳颗粒以及非磁物质。将石墨阴极挖空，填充有金属、合金、或金属氧化物或合金氧化物和石墨粘着剂的混合物。在碳弧下，生成含金属的微团。该微团的化学计量依赖于金属原子，碳和氧之间的化学关系。微团在沉附于一个表面上之前，如沉附在高温阳极或反应器的室温壁上之前会发生扩散。所产生的纳微晶相依赖于由其扩散途径和缓冲氦气的数量所决定的微团的表面温度和冷却速率。因而，这一方法可用于制备亚稳相。颗粒冷却时，碳涂布生成。因为石墨的熔点比金属和金属碳化物的熔点为高，因此在纳颗粒被冷却时就会发生相的分离，形成石墨壳。这种涂布层就可在某些情况下防止对空气和水为敏感的化合物的降解。这种降解是一些重要的磁性材料如Na2Fe14B所遇到的问题。
用磁场梯度可将金属、合金、和金属碳化物的纳颗粒与灰分中所包括的非磁物质分开。优选的是在施加磁场梯度之前，将由碳弧法产生的灰分进一步碾磨为细粉末。如果磁场梯度力大于重力，则磁性纳颗粒就会悬浮于分离管中，而非磁性物质就会通过。这一磁梯度分离技术可将碳弧法的非磁副产品去除并提高被分离出的物质的磁反应。这一分离方法可将所有的顺磁和铁磁成分与灰分相分开。
图1是本发明所生成的钆碳化物纳微晶的传递电子显微照片，该纳微晶被几层弯曲的石墨层所包围。为了生成图1中所示的钆碳化物纳微晶，先将直径为1/4英寸的石墨棒挖空，填充以金属氧化物粉末(在此为Gd2O3)以及石墨粉和石墨粘着剂的混合物。将1∶1体积比的Gd2O3与石墨粉用少量的石墨粘着剂粘合起来。以300℃温度对该石墨棒烘烤过夜以去除水分。然后将该石墨棒放置于直流碳弧的上部电极位置。碳弧的条件是100A，25V，氦气压力为125托。用相同条件的直流碳弧法并将同样的填充后的石墨棒放置于正电极位置也得到纳微晶。
上述碳弧放电过程产生的灰分是一种混合物，其中包括石墨颗粒，碳涂布的钆碳化物纳微晶和微粒。这种粗灰分要进行磁性分离。先用研钵和研杵将其碾磨为微米级的细粉，然后通过磁场梯度使磁性物质与非磁性物质相分开。在此例中，分离器包括一个漏斗，一个电接地的铝管，该铝管的两侧各有一块1英寸×1英寸×1/2英寸的钕铁硼磁铁，另有一对收集烧瓶。该金属管接地就可防止粉末带静电。
在该分离管中，顺磁颗粒受到重力和该磁场梯度所产生的相应的磁力，场强
Figure A9419265200121
以及磁化率X如下式： F → M = χ ( H → • ▿ ) H →
在分离管中，带有磁距M的铁磁颗粒受到磁力如下式： F → M = ( M → • ▿ ) H →
将该铝管放置于磁铁之间的适当位置以得到最大磁力
Figure A9419265200124
当将少量的粉末倒入该设备中时，磁性物质就因磁铁而悬浮，非磁性物质就通过。然后换一个收集瓶，将该管移离磁铁而释放出磁性物质。在这第一次的分离后，发现有原体积的1/8的物质是磁性物质，此时用的是钆。当使用钴时，所产生的灰分经第一次分离后，发现有其中的95％均为磁性物质。可将所得的粉末重复地进行分离以提高磁性物质的收获。最后所收获到的“分离物”是一种混合物，包括包埋于碳质中的磁性纳微晶，以及少量的微粒。将微粒用二硫化碳提取出来。纯的碳灰与含钆混合物之间没有眼可看出的分别。因此，如果不采用分离技术，则对含钆化合物的分离就会是非常困难。
磁性粉末的结构特性用电子显微摄影检验。能量分散光谱指明钆是均匀地分布在灰分中的。用JEOL4000，400KeV高分辩放射电子显微摄影对其做更进一步的观察。样品的制备是，在超声波辅助下将粉末分散于甲醇中，将一滴该溶液滴到非晶碳涂布的铜栅极上并干燥之。观察到如图1所示的被包埋于弯曲石墨壳中的钆碳化物纳微晶，以及被非晶碳所包埋的较小的微晶。在某些较大的直径为约50nm的纳微晶中，看到有多达30个石墨层，而且有些颗粒是小平面型的。
用Rigaku衍射仪对纳微晶进行X-射线衍射，揭示出了代表存在着单相Gd2C3的突峰，以及石墨峰，和为微粒特征的在小角度的宽峰。与晶体结构图表相比较指明，最丰富的相是顺磁体心立方Gd2C3。这一结构确认的基础是对图2中所示的方向为110的微晶所做的X-射线衍射峰和电子衍射。没有观察到α-Gd2C，Gd2C，或Gd2O3相，以及Gd微晶的证据。这与用镧做涂布的能观察到有α-LaC2纳微晶存在的结果不同。
对该粉末在9.104GHz进行室温电子顺磁共振谱显示了中心在3130G的一个宽的衍生，相应于g值为2.08。这一结果与对J＝S＝7/2基态的Gd+3离子的预测g值相一致。
用Quantum Design SQUID磁力计获得了粉末样品的磁化数据。在电磁场为±5T，温度为4至300°K的条件下，对M(H.T)进行了确定。图3表示的是磁性数据，即不同温度对H/T的函数图。数据落在顺磁反应曲线上。在几个温度下的数据的吻合使得J＝7/2静态的分布与EPR结果相一致。在相似的钴纳微晶中也观察到铁磁行为。
用本封装方法与磁分离技术相结合，可制备铁磁过渡金属复合物，该复合物可含有铁，钴，镍，锰，铋；以及含钆和钬的顺磁稀土金属复合物。所产生的各项物质是与所用金属为对应的。然而，本发明的生产方法和分离方法对所有的磁性物质均适用。
在更为精细的本方法中，已发现提高分离器的分离磁场会将不同磁纳颗粒区分开。改变磁场，每单位体积具有不同磁矩的磁性纳颗粒可被分开。这一方法可用来对磁性纳颗粒做进一步的分离以获得具有所需性质的成分。
还发现的是，如果提高在碳弧放电过程中的氦气压力，则所生成的碳涂布的磁颗粒呈纳管形而不是纳微晶。在一些组合物中使用这种纳管可以带来一定的好处。在本发明的另一改型中，已发现可用适宜的两种氧化物粉末的混合物填充石墨棒来生成非晶磁性纳颗粒。
如果由铁磁材料生成颗粒的话，则其尺寸就会小到只能支持单一磁畴。这些颗粒被认为是超顺磁的，而且所有的原子自旋转为一致从而得到大的颗粒磁矩。这一颗粒磁矩旋转时，是将全部的原子自旋转一起旋转，而不是通过磁畴壁的运动而完成的。超顺磁学的理论表明，对具有单一磁畴的球形颗粒而言，其温度对矫顽磁力Hc的依赖性由下式决定：
Hc＝Hci[1－(T/TB)1/2]         (1)
其中Hci是在0°K的矫顽磁力，TB是阻隔温度。当温度高于阻隔温度时，则颗粒的磁畴可以颠倒，这是由在对整体磁化进行以小时计的测量时发生热变化所致。在此温度之上，这些颗粒是超顺磁的，并在测量时段内没有观察到磁滞现象。当温度低于阻隔温度时，颗粒在这一时段内就因为没有足够的热能而不能使其磁矩同时发生颠倒，并且根据式1所给的对温度的依赖，就可预期到非零的磁矫顽值。单畴球形磁颗粒的能量E就如下式所示：
E＝V[K sin2θ＋H M cosφ]    (2)
其中V是颗粒的体积，K是磁微晶的磁性异向，H是实用磁场，M是该颗粒的磁矩，θ是颗粒磁矩与其最近的易磁化轴方向之间的角度，φ是实用磁场与颗粒磁矩之间的角度。当没有实用磁场时，颗粒的磁矩就会顺着易磁化轴从而使能量被减为最小；当实用了强磁场时，则磁矩就会顺着H。为了将磁矩旋转为顺着磁场，则颗粒就要克服为KV级的能量阻碍。当温度高于阻隔温度，颗粒的磁矩就可能会因为热变化而同时改变方向。阻隔温度可能涉及测量磁化的反比时限ω，超越阻碍的尝试速率ω0(一般均在磁矩的旋进频率的数量级)，以及该阻碍的难度KV，如下式所示：
ω＝ω0exp[-KV/kTB]    (3)
细微的磁颗粒可以有高至其临界温度的磁滞，正如其大块儿的情形一样。然而，在它们之间造成磁滞现象的物理原因则不一样。对单畴颗粒而言，热能量与各向异性能量的比较起重要作用。而对大块的顺磁体而言，则是热能量与能量交换的比较决定着磁行为。
本发明可由以下所述的实施例给予进一步说明，在这些实施例中对具有大的磁晶磁滞的合金进行了检验。
实施例1
在先期制备元素性及碳化物的纳微晶体时，反应器的条件根据所要制备的具体产物而进行调整。为了达到碳弧中的微观化学的均质性，首先制备了起始原料Mn-Al-O尖晶石。将化学量的Mn2O3和Al2O3相混合，在尖晶石场温烧结，淬火保持尖晶石相，以X-射线衍射和TEM分析确认其特性。可变性组合物的尖晶石相被用Vegard法则确定，该法则依赖于两个终端组合物之间的Mn∶Al的比率的晶格常数。将2∶1配量的Mn-Al-O填充于石墨棒内以在碳弧下产生Mn-Al-C纳颗粒。
根据Mn-Al-C的相图，只有1-2％的碳渗入到合金中，我们预计τ-相MnAl的亚稳定相类似物也会是铁磁性的。唯一另外的铁磁相Mn-Al-C是Mn3AlC，其居里温度是15℃。由于τ-相是唯-已知室温下的Mn-Al-C的铁磁相，则用Nd2Fe14B磁铁对反应器内不同部位的粗灰分进行了测试，以便很快地使这种铁磁相的生产达到最优化。最佳碳弧条件是100A，40V，及1mm间距，此时，在阳极上生成的沉淀物的扁平区域内就富含铁磁性物质。根据碳弧中产生的纳晶的成长模式，合金微团的表面温度及其沉淀前的冷却速率决定着所生成的纳晶相。据信，阳极的温度在扁平区比在沉淀物的中央核心区为低，但主要的因素还是微团冷却速率的差异。以10-10℃/秒的冷却速率对ε相的熔态物进行冷却，然后再退火，产生了大量的τ-MnAl。
样品中存在的各相由不同的方法确定。用X-射线衍射(XRD)进行结构物征分析表明存在有Mn3AlC，γ-Mn和石墨，但没有显示出相应于τ-相的峰。对X-射线仪器进行校正指明，在没有测得Γ-相的情况下，其最大丰富度在约4％重量级上。Mn∶Al的相对丰富度用能量分散谱学仪(EDS)来确定。此时的电子束足以激发几种纳晶体进行同时转变。事实上，在很宽区域内的3∶1至4∶1的比率是与用XRD观察到的主导物质相一致的。根据室温下对磁铁的反应，在我们的样品中至少有一些τ-MnAl-C存在。然而，为了测试也有大量Mn3AlC存在的证据，则将样品放入远远低于该相的居里温度的冷冻柜中。发现的是显著的冷却得到增大了的磁反应。
高分辩率的TEM显示了颗粒的形状，尺寸和大小分布。发现所有的颗粒均有涂布层，被包对的纳颗粒是微晶。一个不寻常的现象是同时存在有长形及球形的颗粒，但相应于不同形状的相态又不确定。对长形颗粒而言，典型的界面比率在3对1的级别上。如果这些颗粒是铁磁性的，则形状各向异性和磁微晶各向异性就对磁性行为产生影响。而其尺寸(平均为约20nm)和大小的分布就与碳弧法产生的金属及金属碳化物的很相似。
作为实用磁场和温度的函数的磁化作用是以SQUID磁强仪确定的。在进行SQUID测量时，有大约30mg来自Mn-Al-C样品的片晶被固定化，因此，纳颗粒在所实用的磁场中就不会移动。磁化曲线是在5至200°K，0至±5°T之间的测定的。在此范围内的每个温度都观察到有磁滞现象。图4中的磁滞回线的形状表示有两种具有不同矫顽力的铁磁成份，很可能是Mn3AlC和τ-MnAl。图5中，是以测得的矫顽力作为T1/2的函数而做的点阵图，并且明显地表明与由式1所预测的磁行为有偏离。据信这是因为存在着多种成份。在此情况下，饱和磁化Msat就将等于两部分之和，并对于相对丰富度而正常化。所测的矫顽力将介于两个成份的数值之间，确切的数值将依赖于磁滞回线的形状。图5中任何相吻数据的斜度都不能被解释为其阻隔温度。然而，由这些数据推断，在室温下会有磁滞现象，这是单磁畴磁颗粒的新的现象。
实施例2
钐钴具有多重的稳定铁磁相态。为了用碳弧制备钐钴的合金纳晶体，使用了金属性Sm2Co7粉末，而不是一种氧化物材料。来自反应器内各部位的物质在用Nd2Fe14B磁铁测定寸，均显示很强的磁反应。数据采集于阳极沉淀物的扁平区域，正如对Mn-Al-C的研究时所进行的一样。
用XRD进行结构分析，指明存在的相态有SmCo5，Sm5Co2，fcc Co，以及石墨，但Sm2Co7，Sm2Co17或钐碳化物等相态。EDS指明在样品中Sm∶Co的比率约为1∶2。这一比率与起始材料之比率间的差别可能归因于相对较高的Sm蒸气压。TEM指明大多数的颗粒几乎都是球形的，平均尺寸约20nm。
一般而言，居里温度随着钴份量的增大的而升高。当钴居里温度高出可测定范围时，则Sm2Co7(420℃)和，SmCo5(710℃)的居里温度仍是可观测的，在由于加入碳造成一些小量的升高时也是可观测的。然而，TMA指明，在25℃至875℃之间没有磁转变。加入碳还显示出可以将Sm2Co17钴磁铁的居里温度升高到260℃之上，对SmCo5也可产生类似效应。
对固定于环氧树脂中的粉末样品进行了SQUID磁化测量。图6所表达的磁滞回线显示了比Mn-Al-C更加具有特征形状，并且在高于室温时有非零矫顽力。如图7所示，将矫顽力的温度依赖性带入式1，得到的阻隔温度大约为3800°K，远远超过任何钐钴合金的居里温度。
用于理解在超过阻隔温度时发生的磁滞损失的模式，在高于Tc后就不适用了，此时在相临原子自旋间的交换联接就被热变化所打乱，颗粒就不再有很大的磁矩。当高于Tc时，无论计算的阻隔温度如何，磁滞现象就不再存在了。
在室温或高于室温时单畴铁磁体的非零矫顽力现象是真实的，并对颗粒记忆介质有潜在的重大作用。小的铁磁颗粒通常用于磁记录带中，但它们一般均比本文所讨论的颗粒大很多。为了相对于热变化和实用磁场的微小变化而获得稳定性，以往都使用较大尺寸颗粒。稳定的合金磁性纳微晶，如在碳弧法中产生的SmCox[C]颗粒，在很小尺寸时达到了稳定性的要求。因此，就使更高密度的信息存储介质成为可能。
以上给出了本发明的一些最佳实施方案和实践，但应该理解的是，本发明还可在权利要求的范围内有其它的实践方案和实例。

Claims (35)

1.具有碳涂布的磁性金属或金属碳化物的纳颗粒(nanoparticle)，所述纳颗粒的直径在约5至60nm范围。
2.根据权利要求1所述的纳颗粒，是直径在约5至60nm范围内的晶体，直径在约5至60nm范围内的非晶颗粒，或长度小于1cm且直径在约5至60nm范围内的纳管(nanotube)。
3.根据权利要求1所述的纳颗粒，其中所述的纳颗粒是顺磁化合物或铁磁化合物。
4.根据权利要求3所述的纳颗粒，其中所述的铁磁化合物选自铁，钴，镍和锰铋。
5.根据权利要求3所述的纳颗粒，其中所述的顺磁化合物选自过渡金属。
6.根据权利要求5所述的纳颗粒，其中所述的顺磁化合物选自除了镧、镥和钷之外的稀土金属。
7.一种磁性金属或磁性金属碳化物纳颗粒，它是由石墨棒内填充以磁性金属氧化物后，经碳弧放电产生含磁性金属或金属碳化物的纳颗粒和非磁性物质的灰分，再对所述灰分施以磁场梯度将磁性金属或金属碳化物纳颗粒与所述非磁物质分开而产生的。
8.根据权利要求7所述的纳颗粒，其中所述的纳颗粒是顺磁化合物或铁磁化合物。
9.根据权利要求8所述的纳颗粒，其中所述的铁磁化合物选自铁、钴、镍和锰铋。
10.根据权利要求8所述的纳颗粒，其中所述的顺磁化合物选自过渡金属。
11.根据权利要求10所述的纳颗粒，其中所述的顺磁化合物选自除了镧、镥和钷之外的稀土金属。
12.根据权利要求8所述的纳颗粒，其中所述的纳颗粒按单位体积磁钜由磁场梯度变化从灰分中分离出来。
13.一种制备磁金属或金属碳化物纳颗粒的方法，包括以下步骤：
a)制备石墨棒，并在其内填充以磁性金属氧化物；
b)对该填充过的石墨棒施以碳弧放电，产生含有磁性金属或金属碳化物的纳颗粒以及非磁性物质的灰分；
c)对所述灰分施以磁场梯度，将所述磁性金属或金属碳化物的纳颗粒与所述的非磁性物质分离开。
14.根据权利要求13所述方法，其中所述的纳颗粒是顺磁化合物或铁磁化合物。
15.根据权利要求14所述方法，其中所述的铁磁化合物选自铁、钴、镍和锰铋。
16.根据权利要求14所述方法，其中所述的顺磁化合物选自过渡金属。
17.根据权利要求16所述方法，其中所述的顺磁化合物选自除镧、镥和钷之外的稀土金属。
18.根据权利要求14所述方法，其中还包括依据单位体积磁矩来改变施于灰分的磁场梯度，将所述磁性金属或金属碳化物的纳颗粒分开。
19.一种金属或合金的纳颗粒，它是由先制备一个石墨棒并填充以该金属或合金，或它们的氧化物，对所述的填充石墨棒施以碳弧放电，产生含有金属、合金或金属碳化物的纳颗粒以及非磁性物质的灰分，对所述灰分施以磁场梯度，将所述金属，合金，或金属碳化物的纳颗粒与所述的非磁性物质分开而制备的。
20.根据权利要求19所述的纳颗粒，其中所述的纳颗粒是顺磁化合物或铁磁化合物。
21.根据权利要求20所述的纳颗粒，其中所述的纳颗粒在室温下表现出了磁滞现象。
22.根据权利要求21所述的纳颗粒，其中所述的金属合金是钐钴。
23.根据权利要求22所述的纳颗粒，其中所述的钐钴是形式为SmCo5，Sm5Co2，Sm2Co7和Sm2Co17中的至少一种。
24.根据权利要求21所述的纳颗粒，其中所述的金属合金是锰-铝化合物。
25.根据权利要求24所述的纳颗粒，其中所述的锰-铝化合物是锰-铝碳化物。
26.一种制备金属或合金的纳颗粒的方法，包括以下步骤：
a)制备一个石墨棒、并填充以所述金属或合金、或它们的氧化物；
b)对所述填充的石墨棒施以碳弧放电，产生含磁性金属合金的纳颗粒和非磁性物质；
c)对所述灰分施以磁场梯度使所述的磁性金属合金纳颗粒与所述的非磁物质分开。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述的纳颗粒是顺磁化合物或铁磁化合物。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述的纳颗粒在室温下表现出磁滞现象。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述的金属合金是钐钴。
30.根据权利要求29所述的方法，其中所述的钐钴是形式为SmCo5，Sm2Co7和Sm2Co17中的至少一种。
31.根据权利要求28所述的方法，其中所述的金属合金是锰一铝化合物。
32.根据权利要求31所述的方法，其中所述的锰-铝化合物是锰-铝-碳化物。
33.一种在室温下显示磁滞的金属合金纳颗粒，其中所述金属合金是钐钴化合物或锰铝化合物。
34.根据权利要求33所述的纳颗粒，其中所述的钐钴化合物是形式为SmCo5，Sm2Co7和Sm2Co17中的至少一种。
35.根据权利要求33所述的纳颗粒，其中所述的锰-铝化合物是锰-铝碳化物。
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