原子层沉积技术是一种先进纳米薄膜制备手段,拥有沉积厚度均匀、速度可控以及对复杂形状的基底具有保形性等特性,被广泛应用于各领域,尤其是在微纳米颗粒的表面改性方面。本文自主设计了一种针对纳米颗粒的基于垂直流化床的粉体原子层沉积系统,并利用该系统在纳米铝粉表面沉积氧化铝和氧化锆薄膜对其进行表面钝化,提升其在热水中的应用表现。本文主要的研究内容包括:[1]将流化床体系引入到原子层沉积反应过程,并利用Fluent软件进行流化床模型的模拟与验证。针对纳米颗粒静态堆积时前驱体扩散速度较慢的限制,提出将流化床体系引入到原子层沉积反应过程中以分散纳米颗粒,提高薄膜沉积效率和质量,并通过欧拉两相流模型对流化床的相关设计参数(最小流化速度和床层高度等)予以验证和预测。[2]设计并搭建了基于流化床的粉体原子层沉积系统,并对温度控制系统的算法进行优化。利用MATLAB的Simulink模块对其温度子系统进行模拟仿真,比较了传统PID控制器与基于Smith预估的PID控制器两种温度控制算法在系统应用中的表现;通过仿真和实验的比较,优化了基于Smith预估的PID控制器的参数,消除了系统超调,缩短了温度系统的稳定时间。[3]利用自主设计的粉体原子层沉积系统对纳米铝粉进行表面钝化并分析相关失效机理。在纳米铝粉表面分别沉积氧化铝薄膜和氧化锆薄膜以实现对纳米颗粒的表面钝化,在不同温度下利用其与水反应收集产生的氢气测试薄膜的钝化效果,分析了两种薄膜钝化失效的机理,并在此基础上优化了在不同温度下钝化纳米铝粉所需的最小氧化锆薄膜厚度。