功能材料结课论文 daivi

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1、单分散二氧化硅纳米粒子的合成现状1单分散纳米二氧化硅单分散纳米二氧化硅是极其重要的高科技超微细无机新材料之一，它的应用领域十分广泛，几乎涉及到所有应用SiO2粉体的行业。我国对纳米材料的研究起步比较迟，直到“八五计划”将“纳米材料”列人重大基础项目之后，这方面的研究才迅速开展起来，并取得了令人瞩目的成果。1996年底由中国科学院固体物理研究所与舟山普陀升兴公司合作，成功开发出纳米材料家庭的重要一员——纳米二氧化硅，从而使我国成为继美、英、日、德国之后，国际上第五个能批量生产此产品的国家。纳米二氧化硅的批量生产为其研究开发提供

2、了坚实的基础。1.1单分散纳米二氧化硅的性质[1-3]单分散纳米二氧化硅是纳米材料中的重要一员，具有无生理毒性、良好的分散性、表面易于修饰、易于合成等特点，在药物传输系统中倍受科学家们的青睐。微结构呈絮状和网状的准颗粒结构，或为球形。这种特殊结构使它具有独特的性质：单分散纳米二氧化硅对波长490nm以内的紫外线反射率高达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。单分散纳米二氧化硅的小尺寸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

3、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。单分散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，将其分散在材料中，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。1.2单分散纳米二氧化硅的应用二氧化硅纳米粒子具有高的生物相容性、机械稳定性、和灵活的化学修饰特性，因此已经在纳米生物医学，生物工程、高性能涂层诸多领域有很广的应用潜力。例如，壳核型纳米二氧化硅经过表面氨基化修饰后可作为非病毒型基因载体，并且能够保护所转运的基因免受核酸内切酶的降解[4,5]。介孔硅纳米微球作为

4、基因转染载体在生物技术中有广阔的发展空间[6]。纳米尺度的二氧化硅粒子经过功能性有机组分（可与DNA相互作用）修饰之后，可作为新型基因载体。二氧化硅基的载体可有效降低细胞毒性、提高核酶抗性、提高转染效率等。另外，纳米二氧化硅在化工、工业生产中也有诸多应用。例如，当纳米二氧化硅作为橡胶添加剂时，既可改善其在橡胶的力学性能，同时还可以根据需要设计具有特殊性能的新型橡胶；纳米二氧化硅具有的特殊光学性能，使得添加了纳米二氧化硅的涂料的抗紫外老化和热老化性能明显增加，同时还可增加涂料的隔热性。将纳米二氧化硅添加到塑料中可提高塑料的耐磨

5、性和抗划伤性。如今，研究者们在陶瓷制品中添加适量的纳米二氧化硅，可大大降低了陶瓷制品的脆性，使其韧性提高几倍甚至几十倍，光洁度也明显提高。将纳米二氧化硅和纳米ZnO混入化学纤维中，得到的化学纤维具有除臭及净化空气的功能。这种纤维可被用于制造长期卧床病人和医院的消臭材料、绷带、睡衣等。1.2.1树脂复合材料树脂复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀等特点，但材料界和国民经济支柱产业对树脂基材料使用性能的要求越来越高，如何合成高性能的树脂基复合材料，已成为当前材料界和企业界的重要课题。纳米二氧化硅的问世，为树脂基复合材料的合成提供了新的

6、机遇，为传统树脂基材料的改性提供了一条新的途径，只要能将纳米二氧化硅颗粒充分、均匀地分散到树脂材料中，完全能达到全面改善树脂基材料性能的目的。（1）提高强度和延伸率。环氧树脂是基本的树脂材料，把纳米二氧化硅添加到环氧树脂中，在结构上完全不同于粗晶二氧化硅（白炭黑等）添加的环氧树脂基复合材料，粗晶二氧化硅一般作为补强剂加入，它主要分布在高分子材料的链间中，而纳米二氧化硅由于表面严重的配位不足、庞大的比表面积以及表面欠氧等特点，使它表现出极强的活性，很容易和环氧环状分子的氧起键合作用，提高了分子间的键力，同时尚有一部分纳米二氧化

7、硅颗粒仍然分布在高分子链的空隙中，与粗晶二氧化硅颗粒相比较，表现很高的流涟性，从而使纳米二氧化硅添加的环氧树脂材料强度、韧性、延展性均大幅度提高。（2）提高耐磨性和改善材料表面的光洁度。纳米二氧化硅颗粒比二氧化硅要小100-1000倍，将其添加到环氧树脂中，有利于拉成丝。由于纳米二氧化硅的高流动性和小尺寸效应，使材料表面更加致密细洁，摩擦系数变小，加之纳米颗粒的高强度，使材料的耐磨性大大增强。（3）抗老化性能。环氧树脂基复合材料使用过程中一个致命的弱点是抗老化性能差，其原因主要是太阳辐射的280-400nm波段的紫外线中、长

8、波作用，它对树脂基复合材料的破坏作用是十分严重的，高分子链的降解致使树脂基复合材料迅速老化。而纳米二氧化硅可以强烈地反射紫外线，加入到环氧树脂中可大大减少紫外线对环氧树脂的降解作用，从而达到延缓材料老化的目的。1.2.2涂料中的应用纳米二氧化硅具有常规二氧化硅所不具有的特殊光学性能，它具有