有机无机杂化材料.ppt

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1、有机-无机纳米杂化材料有机/无机纳米杂化的特点有机/无机纳米杂化材料的类型有机/无机纳米杂化结构材料有机/无机纳米杂化功能材料材料的分类组成金属材料无机非金属材料有机高分子材料(聚合物)复合材料特性和用途结构材料功能材料高强度高刚性高硬度光、电、磁功能材料长期稳定，使用寿命长加工成型较难的问题材料的特点无机物易于成型加工结构材料光、电、磁功能材料长期稳定性较差有机高分子生物物质生物活性对环境极度敏感。无机物纳米微粒的结构特性纳米微粒表面的原子或分子单元在整个粒子中占有很大的比重表14-1随纳米粒子尺寸变化表面原子所占百分数尺寸(nm)总原子数表面原子所占百分数103

2、10420441034022.51028013099纳米材料中晶体内缺陷出现的几率小。纳米材料可以兼顾无机物分子的分立能级和半导体的连续谱的优点。量子尺寸效应组成的方式要较大尺寸粒子的组成方式多得多纳米组装体高密度多功能高集成度高密存储能力协调和协同效应材料透明可用于光学通讯，满足了信息时代人们对材料的要求．制备手段表面活性剂法微乳液法嵌段共聚物法Sol-Gel法表面活性剂法Self-assemblybasedonweakinteractionsuchashydrogenbonding(3-5kcal/mol),electrostaticinteractions,

3、VanderWaalsforces(1kcal/mol),π-πinteraction,solvophobicinteractions,andcapillaryforces.Micelles,emulsion,orliquidcrystalsasstructure-directingagents嵌段共聚物法球形，圆柱型，双金刚石型和片层型Sol-gel方法制备玻璃或陶瓷的优点多组分氧化物化学组成十分稳定，可按化学方法配比。由于起始溶液是分子级或原子级混合，制得的玻璃和多组分陶瓷具有均匀的成分。化学成分有选择地掺杂，纯度高。可制备具有一定气孔或致密度的样品，不通过化学变

4、化而改变结构，用超临界干燥法形成无开裂和无气泡的块状产品。无法熔融的玻璃组分，可从溶液中拉制纤维和薄膜。有机/无机纳米杂化材料的类型分子间小分子杂化分子内自杂化大分子混合杂化大分子间反应杂化预聚体杂化嵌段共聚物杂化分子间小分子杂化1.有机小分子无机小分子│↓│无机高分子││└──────────┘↓有机小分子分散在无机高分子中图14-1有机小分子嵌夹在无机网络中(是有机小分子)有机小分子可以具有荧光、光致变色或非线性光学性质；无机高分子是SiO2，TiO2或过渡金属氧化物凝胶等。2.有机高分子无机微粒└─────────┘↓无机微粒分散在高聚物中图14-2无机微粒分

5、散在高聚物中3.有机小分子单体无机小分子单体↓↓有机高分子无机高分子└─────────┘↓互穿网络图14-3有机与无机互穿网络的形成分子内自杂化图14-4同时形成有机与无机互穿网络大分子混合杂化大分子间反应杂化使聚合物官能化，带有硅烷，硅烷醇或其它官能团，它们可以与金属烷氧化物共同水解和缩合；利用已存在于聚合物中的官能团；利用单体R'Si(OR)3，R'是可在光照或加热情况下聚合的基团。预聚体杂化图14-6利用模板制备杂化材料嵌段共聚物杂化图14-7(A-B)n型嵌段高聚物(PS-PI)形态图,s是PS组分的体积分数杂化材料的表征跟踪反应过程：荧光光谱法，核磁共振

6、法，动态光散射法等,结构和形态表征：小角Ｘ射线散射法，电子显微镜，原子力显微镜等.荧光光谱法图10.9荧光探针分子结构图10.10溶胶-凝胶转变得到的胶束凝胶和凝胶转变得到的聚合物凝胶图10.1110%RF-water(R/C=87)体系和碱催化的10%TMOS-ethanol体系凝胶前后荧光强度随时间变化小角Ｘ射线散射法图10.12金属烷氧化物/聚四氢呋喃杂化材料模型,d代表微区间的平均距离,做上角圆圈代表富含有机齐聚物的区域,左下角园圈代表两组分(有机和无机)混合的区域,右边圆圈代表富含无机组分的区域图10.13钛酸丙酯/聚酰亚胺杂化材料依次在三个不同温度下固化后

7、的SAXS图图10.14热处理对无机微区和微区间距离(由SAXS测得)的影响电子显微镜图10.15Au粒子的尺寸控制a)2.5;b)4;c)6nm有机高分子/无机纳米杂化结构材料加入少量一种组分改善力学性能可调节的性能加入少量一种组分改善力学性能图10.16透射电镜照片(a)嵌夹型杂化材料(左)(b)剥离型杂化材料(右)图10.17尼龙6/蒙脱土杂化材料的相对模量随蒙脱土体积分数的变化可调节的性能图10.18压缩应力-应变曲线比较,非收缩有机-无机互穿网络(HEMEA/SiO2(20%))和传统的纤维增强复合材料(HEMEA/玻璃纤维(20%))有机