固体物理期中论文

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1、体物理学》期中论文题目：SiO2纳米材料的研宄进展及应用专业班级：电子科学与技术2011级学号：姓名：成绩：2014年6月SiO2纳米材料的研宄进展及应用张松摘要纳米二氧化硅粒径小、比表面枳大，具有纳米材料特有的小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应等特殊性能。其极强的紫外、红外反射特性，在添加到涂料中以后，能有效提高涂料的使用性能。因此，本文针对纳米二氧化硅的基本性质进行分析，并展望了纳米二氧化硅对涂料改性的研究现状以及发展前景。关键词SiO2纳米；研究进展；应用1.前言纳米粉体是指具有纳米数量级，尺寸范围在l-100nm的超细颗粒。由于其颗粒细小，且存在大量处于晶粒内缺陷中心的原子，因此，

2、与同组成的大颗粒相比，纳米粉体往往具有许多其它结构材料无法比拟的特性，如超塑性、高强性、大磁阻、大比表面积、低热导性、不寻常的软磁性等。纳米材料的这些特性，使其在电子、冶金、航天、生物和医学等方面有着广阔的砬用前景。80年代初，随着纳米材料的问世，这种新材料引起了人们的极大关注，各国纷纷幵展这方面的研宄，丙方发达国家己经把它的研制开发工作作为一项重要的战略任务。如今，纳米材料的制备和性质的研宄已成为科学领域内一个极具活力的热点。2.纳米SiO2的研宄进展随着80年代纳米材料的问世，相继SiO2纳米的研宄被一些研宄者提出，并初步得出制成的SiO2纳米材料具冇对波长490nm以内的紫外线反射率高达

3、70%〜80%,将其添加在高分子材料中，可以达到抗紫外线老化和热老化的目的。纳米二氧化硅的小尺十效应和宏观量子隧道效应使其产生淤渗作用，可深入到高分子链的不饱和键附近，并和不饱和键的电子云发生作用，改善高分子材料的热、光稳定性和化学稳定性，从而提高产品的抗老化性和耐化学性。纳米二氧化硅在高温下仍具有强度、韧度和稳定性高的特点，将其分散在材料屮，与高分子链结合形成立体网状结构，从而提高材料的强度、弹性等基本性能。纳米二氧化硅的三维硅石结构、大比表面积、不饱和的配位数，使其对色素离子具冇极强的吸附作用，可降低因紫外线照射而造成的色素衰减。之后，有人使用干法制备纳米二氧化硅，即干法生产工艺的原料一般

4、采用有机卤硅烷、氧（或空气）和氢，高温下反应制备纳米二氧化硅。干法中还有硅砂和焦炭的电孤加热法、有机硅化合物分解法等。主要流程是:将上述硅化合物在空气和氢气屮均匀混合，于高温下水解，再通过旋风分离器，分离出大的凝焦颗粒，最后脱酸制得气相SiO2,其反应式为：2H2+02+硅化合物-＞气和SiO2+4H也有人使用溶胶一凝胶法制备纳米二氧化硅，该工艺是将硅酸酯与无水乙醇按一定的摩尔比搅拌成均匀的混合溶液，在搅拌状态下缓慢加入适量的去离子水，然后调节溶液的pH值，再加入合适的表面活性剂，将所得溶液搅拌后在室温下陈化制得凝胶，干燥后得纳米SiO2粉体。此后，气相法制备纳米二氧化硅也被提出，气相法多以四

5、氯化硅为原料，采用四氯化硅气体在氢氧气流高温下水解制得烟雾状的二氧化硅。在20世纪末，21世纪初，碱金属的硅酸盐制备纳米二氧化硅、微乳液法制备纳米二氧化硅、超重力法制备纳米二氧化硅等方法也相继问世，给二氧化硅纳米材料的研宄及应用带来了很大的突破，让二氧化硅纳米材料在填涂、改性方面得到了广泛的应用。3.纳米SiO2的应用3.1在涂料和纺织中的应用纳米SiO2具有常规SiO2所不具有的特殊光学性能，它具有极强的紫外吸收，红外反射特性。经分光光度仪测试表明，它对波长400mn以内的紫外光吸收率高达70%以上，对波长400nm以内的红外光反射率也达70%以上。它添加到涂料中能对涂料形成屏蔽作用，达到抗

6、紫外老化和热老化的目的，同时增加了涂料的隔热性。通过纳米微粒填充法，将纳米SiO2作掺杂到紫外光固化涂料屮，明显地提高了紫外光固化涂料的硬度和附着力，还减弱了紫外光固化涂料吸收UV辐射的程度.从而降低丫紫外光固化涂料的固化速度。纳米SiO2具有三维网状结构，拥有庞大的比表面积，表现出极大的活性，能在涂料干燥时形成网状结构.同时增加了涂料的强度和光洁度，而II还提高了颜料的悬浮性，能保持涂料的颜色长期不变。在建筑内外墙涂料中，若添加纳米SiO2,可明显改善涂料的开罐效果，涂料不分层.具有触变性、防流挂、施工性能良好，尤其是抗沾污性能大大提高,具有优良的自清洁能力和附着力。随着科学技术的发展和人类

7、生活水平的提高，人们对服装提出了舒适、新颖、保健的要求，各种功能化的纺织品应运而生。在此，纳米SiO2发挥了巨大的作用。目前，人们已将其应用于防紫外、远红外、抗菌消臭、抗老化等方面。例如，以纳米SiO2和纳米丁102的适当配比而成的复合粉体是抗紫外辐射纤维的重要添加剂。又如，円本帝人公司将纳米SiO2和纳米ZnO混入化学纤维中，得到的化学纤维具有除臭及浄化空气的功能。这种纤维可被用于制造长期卧床病