纳米复合材料论文.doc

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1、无机纳米复合材料的研究摘要：无机纳米复合材料是li前纳米复合材料发展的一个全新方向。结构和性能上耒别较大的无机物和有机物以分了或原了尺度相复合，所得材料兼具有机物和无机物的特性，同时在力学、光学、电学及电化学等方面呈现出新的特性，将成为21世纪最有发展前途的复合材料…。木文是在搜集备种资料的基础上，对无机纳米复合材料的发展的历程、制备方法、应用和发展前景进行了综述。关键词：无机纳米复合材料；无机纳米粒子；聚合物；层装物1,纳米复合材料的概念及发展1.1纳米材料的概念纳米材料是指晶粒尺寸在1〜lOOnm间的单晶体或多晶体，

2、纳米复合材料一般是指在陶瓷或金属基体屮含有纳米粒子第二相的复合材料。近年来，人们对纳米材料许多不同寻常的特性有了进一步研究与了解，逐渐认识到其优异的物理和化学性质及广阔的应用前景，及对科技进步和社会发展的突岀作用，不断投入人力物力进行纳米材料的开发研究，许多实验方法和工艺被成功地用于纳米晶体材料的合成及性能研究屮。由于纳米材料的晶粒细小，使其晶界丄的原子数的比例增大，即产牛高浓度晶界，因而使纳米材具有许多不同于粗晶材料的特异的性质，如体积效应、表面与界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、特殊的光吸收特性、电化学性质等

3、。从而使纳米材料在光、电、热力学和化学反应等许多方而表现岀一系列优异性能，令H前科技手段无法解决的许多问题迎刃而解。因而在陶瓷、电子信息、牛物工程、化学工业、金属加工和环境保护等行业具有非常广阔的应用前景。1・2纳米复合材料的发展在纳米聚合物基复合材料方面，主要采用同向双螺杆挤出方法分散纳米粉体，分散水平达到纳米级，得到了性能符合设计要求的纳米复合材料。我们制备的纳米蒙脱土/PA6复合材料中，纳米蒙脱土的层间距为1.96nm,处于国内同类材料的领先水平（中国科学院为1.5^1.7nm）,蒙脱土复合到尼龙基体中后完全剥离成

4、为厚&1^1.5nm的纳米微粒，其复合材料的耐温性能、阻隔性能、抗吸水性能均非常优秀，此材料已经实现了产业化；止在开发的纳米Ti02/聚内烯复合材料具有优良的抗菌效果，纳米Ti02粉体在聚内烯屮分散达到60mn以下，此项技术止在中报发明专利。由于纳米聚合物复合材料的成型工艺不同于普通的聚合物，本方向还积极开展新的成型方法研究，以促进纳米复合材料产业化的进行。2,无机纳米复合材料的研究进展2.1有机/无机纳米复合材料的发展历程早在1959年，著名的物理学家RichardFeynamanE在美国物理学年会屮的讲演

5、丨厂首次提

6、出了uWhatWOU1dhappenIfwecouldarrangetheatomsonebyonethewaywewantthem?”的思想，Fl本科学家Kubo在1962年就对纳米离子的量子尺寸效应进行了理论研究，血后H本名古屋大学丄田良二教授则定义纳米离子是用透射电镜TEM能看到的微粒。但寓至80年代初由Roy和Komarnanil］提出“纳米复合材料”的概念以来，纳米复合材料的研究才得到迅速发展。近年来，制备无机纳米复合材料是材料科学领域研究的一个热点，已引起人们的广泛关注。如口本已将这种新材料应用于汽车工业食品

7、包装业等，其它潜在的应用还包括飞机内部材料、电工和电子元件、防护罩结构部件、制动器和轮胎等无机纳米复合材料已经成为口本、美国、法国等发达国家近年来在新材料和功能材料领域屮研究的热点材料的制备是性能研究的基础，因此，纳米复合材料的制备方法一直是该研究领域的一个重要课题。1.2无机纳米复合材料的应用与传统的无机复合材料相比，无机纳米复合材料兼具无机物与有机聚合物的优点。无机纳米粒子与聚合物间界面是微观的，而不是宏观的，甚至是分子级水平的，由于无机纳米粒子与聚合物的界面面积很大，这就大大降1氐了界面应力集屮，消除无机物与有机物

8、基体之间热膨胀系数不匹配问题，充分发挥无机物分子的优异力学性能，高耐热性，聚合物的可加热性，电学性能，光学性能等。无机米复合材料物理性能明显优于相同组分的常规复合材料I。2.2.1高性能增强高聚物复合材料曲纳米复合使材料比普通复合具有更优越的力学性能，它可作为聚合物-无机超韧高强结构材料，高温粘结剂和耐刮涂料等，如尼龙一6/蒙脱石已实现工业化，1990年口本丰田研究所已将此材料应用于汽车零部件，包装材料，1995年尤尼卡公司则将该材料应用于汽车引擎盖。2.2.2半导电和导电材料导电聚合物嵌入无机层状物的无机纳米复合材料可

9、成为电子导电或粒子导电材料，这类材料有明显的各向界性。环氧乙烷聚合物硅酸盐系龙机纳米复合材料可用作固体电池的电解质。V205和Sn02的无机纳米复合材料是优良的半导体，己加工成型为透明电极。2.2.3电致发光或变色材料V205,Mo03,W03等无机层状物和PPy（聚毗咯）形成的嵌入型无机纳米复合材料可制得电致发光材