纳米复合材料的发展

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1、纳米复合材料的研究进展廖遗志（3系09机电二班学号09320209）摘要：复合材料在智能材料、导电材料、光学材料、生物医学材料等领域应用研究的进展，并对聚氨酯无机纳米复合材料存在的问题和研究方向进行了展望。述纳米复合材料的性能、特点、制备技术以及应用领域的现状,指出了纳米复合材料作为新型的纳米材料进行研究和开发的重要意义。关键词：聚氨酯;无机纳米粒子;复合材料;应用。复合材料技术是从分子水平上将两种或两种以上材料复合化，从而综合几种材料的优点以获得新型材料。“纳米复合材料”与单一相纳米材料不同，它是由两种或两种以上的吉布斯固相至少在一个方向以纳米级大小(1～100nm)复合而成的复合材料

2、。这些固相可以是非晶质、半晶质、晶质或者兼而有之，而且可以是无机、有机或二者都有。根据材料中是否含有聚合物及聚合物的种类将纳米复合材料进行简单的分类，主要分为非聚合物纳米复合材料与聚合物纳米复合材料。其中非聚合物纳米复合材料又包括：(1)金属一金属纳米复合材料；(2)氧化物一氧化物纳米复合材料；(3)金属一氧化物纳米复合材料。而聚合物纳米复合材料包括聚合物一聚合物纳米复合材料与聚合物一无机纳米复合材料。其中聚合物一聚合物纳米复合材料又分为分子复合与聚合物原位复合，而聚合物一无机纳米复合材料又分为无机材料基和聚合物基聚合物蒙脱土纳米复合材料在近二十年来发展相当迅速，由于其在耐热、机械、阻隔

3、性能等及应用方面优于一般的聚合物材料，已成为当今聚合物材料基础研究和应用开发的研究热点，聚丙烯(PP)蒙脱土(MMT)纳米复合材料是聚丙烯分子嵌入到蒙脱土的片层间而制得的嵌入纳米复合材料称为插层纳米复合材料，研究内容多集中在MMT的有机化、纳米复合材料及阻燃材料的制法、微观结构表征和性能测试等方面，而对其纳米复合材料及阻燃材料在实际燃烧时的阻燃和热降解行为，特别是对热释放、烟释放的研究未见报道。锥形量热器是目前用于研究材料动态燃烧性能的一种重要仪器,其实验结果与实际燃烧结果非常吻合，常用于表征材料在真实火灾中的燃烧特性[3]。其原理是以耗氧为基础[43，通过有效地测量聚合物燃烧时反应所释

4、放的热量,可获得热释放速率、烟释放及材料在燃烧时的质量损失行为，大大促进了火灾实验方法的性能化发展和火灾科学研究.聚氨酯(PU)以其原料品种多、性能变化可设计性强等优点，在涂料胶粘剂、橡胶、塑料等领域获得了广泛应用。聚氨酯性能设计主要是根据应用条件的需要,从原材料、合成方法、合成工艺、原料配比等方面进行。近年来随着有机一无机纳米杂化材料研究的开展，利用无机纳米粉体与PU复合,以提高其综合性能的研究途径受到广泛关注。SiO2兼具众多优点,如粒径小、比表面积大、表面有羟基等，在PU中引入SiO2，可有效地提高PU的耐热性、耐水性、力学性能等。研究表明：纳米SiO的品种、来源、尺度、形态、制备

5、工艺、表面活I生官能团的数目等因素直接影响Pu复合材料的机械能、耐热性和尺寸稳定性等.聚氨酯(PU)材料性能优异，发展非常迅速，应用领域广泛。由于无机纳米粒子具有小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应，在热、声、磁、光、催化等方面远优于普通材料。纳米改性聚氨酯复合材料宏观表现出优良的力学特性、热学特l生、光学特性、电学特性、磁学特性、催化特性、敏感特性。聚氨酯与纳米材料的协同效应，赋予了聚氨酯纳米复合材料良好的导电、吸波、抗静电、阻燃、抗紫外、生物相容、杀菌等诸多性能。复合材料技术是从分子水平上将两种或两种以上材料复合化，从而综合几种材料的优点以获得新型材料。“纳米复

6、合材料”与单一相纳米材料不同，它是由两种或两种以上的吉布斯固相至少在一个方向以纳米级大小(1～100nm)复合而成的复合材料。这些固相可以是非晶质、半晶质、晶质或者兼而有之，而且可以是无机、有机或二者都有。根据材料中是否含有聚合物及聚合物的种类将纳米复合材料进行简单的分类，主要分为非聚合物纳米复合材料与聚合物纳米复合材料。其中非聚合物纳米复合材料又包括：(1)金属一金属纳米复合材料；(2)氧化物一氧化物纳米复合材料；(3)金属一氧化物纳米复合材料。而聚合物纳米复合材料包括聚合物一聚合物纳米复合材料与聚合物一无机纳米复合材料。其中聚合物一聚合物纳米复合材料又分为分子复合与聚合物原位复合，而

7、聚合物一无机纳米复合材料又分为无机材料基和聚合物基。聚合物一无机纳米复合材料采用高分子的复合作用使无机纳米组分复合于聚合物中，利用纳米材料与机体的相作用产生新的效应，可以实现两者的优势互补，开发性能优异的新功能材料。纳米复合材料的应用纳米复合材料是随着纳米技术的发展而产生的一种新型材料，由于纳米复合材料特殊的性能，所以它一经产生便引起了人们的极大关注，并被广泛地应用于国民经济各领域和军事领域。在功能材料中，主要包括可用作纳米复合功能