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1、第23卷第4期江苏大学学报(自然科学版)Vol.23No.42002年7月JournalofJiangsuUniversity(NaturalScience)July2002纳米复合材料及其制备技术综述赵晓兵,陈志刚(江苏大学材料科学与工程学院,江苏镇江212013)[摘要]纳米材料是一种新型高性能的材料,已在工业生产中得到了广泛的应用1由于它具有特殊的用途和性能,更多地应用于一些特定的场合1纳米材料的制备方法一直是人们关注的热点问题,本文综述了纳米复合材料的制备方法,着重介绍了制备纳米复合材料的关键———纳米粉体的分散技术,重
2、点介绍了几种常用的分散方法及其原理,并较全面地分析了纳米复合材料的应用前景1[关键词]纳米复合材料;制备方法;分散[中图分类号]TB383[文献标识码]A[文章编号]1671-7775(2002)04-0052-05纳米材料是指三维空间中至少有一维处于纳米击波和微射流等,弱化纳米粒子间的纳米作用能,可尺度的范围或由它们作为基本单元构成的材料1在有效地防止纳米粒子的团聚1Lu将平均粒径为纳米量级的范围内,材料的各种限域效应能够引起10nm的CrSi2加到丙烯晴-苯乙烯共聚物的四氢[1,2]各种特性发生相当大的改变1这些变化可以提呋
3、喃溶液中,经超声分散得到包裹高分子材料的纳[5]高材料的综合性能,为发展新型高性能材料创造了米晶体1条件1然而,单一的纳米晶材料在制备技术上存在采用超声波分散时,若停止超声波振荡,仍有可困难,往往不能满足实际应用的需要,许多研究将纳能使纳米粒子再度团聚1另外,超声波对极细小的米粒子和其他材料复合成纳米复合材料,这种复合纳米颗粒,其分散效果并不理想,因为超声波分散材料有可能同时兼顾纳米粒子和其他材料的优点,时,颗粒共振加速运动,使颗粒碰撞能量增加,可能具有特殊的性能1纳米复合材料的概念最早是由导致团聚1[3]Rey和Komarne
4、ni在20世纪80年代提出的1纳112机械搅拌分散米复合材料是由两种或两种以上的不同相材料组借助外力的剪切作用使纳米粒子分散在介质成,其复合结构中至少有一个相在一个维度上呈纳中1在机械搅拌下纳米粒子的特殊结构容易产生化米级大小1纳米复合材料的组成可以是金属/金属、学反应,形成有机化合物枝链或保护层,使纳米粒子金属/陶瓷、陶瓷/陶瓷、无机(金属、陶瓷)/聚合物、更易分散1但搅拌会造成溶液飞溅,反应物损失1聚合物/无机及聚合物/聚合物等不同的组合方式1113分散剂分散11311加入反絮凝剂形成双电层1纳米粉体的分散选择适当的电解质作
5、分散剂,使纳米粒子表面吸引异电离子形成双电层,通过双电层之间的库仑由于纳米组分粒径小、比表面积大,极易形成尺[4]排斥作用使纳米粒子分散1例如,用盐酸处理纳米寸较大的团聚体,从而使纳米复合材料中不存在Al2O3后,在纳米Al2O3粒子表面生成三氯化铝或存在很少的纳米相,难以发挥纳米相的独特作2+2+(AlCl3),三氯化铝水解生成AlCl和AlCl,犹如用1因此,纳米组分在基体中的分散是制备纳米复纳米Al+2+合材料的关键,受到广泛的重视,目前主要采用以下2O3粒子表面吸附了一层AlCl2和AlCl,几种方法实现纳米级分散1使纳
6、米Al2O3成为一个带正电荷的胶粒,然后胶粒-111超声波分散吸附OH而形成一个庞大的胶团1如图1所示1利用超声空化时产生的局部高温、高压或强冲由此可得分散较好的悬浮液1[收稿日期]2002-03-04[基金项目]江苏省教育厅自然科学基金资助项目(99KJD430004)[作者简介]赵晓兵(1975-),男,河北石家庄人,江苏大学硕士生1第4期赵晓兵等:纳米复合材料及其制备技术综述53图3粒径10nm的磁性微粒电位图Fig.3Theelectricpotentialof10nmmagneticparticles然而,分散剂添加时
7、间的不同使保护效果不图1Al2O3纳米粒子双电层结构示意图Fig.1Theschematicstructureofthedouble2electronicshell同1在反应前先将分散剂分散在溶液中的效果最ofAl2O3nanoparticle好,随着分散剂添加量的增加,粒子的粒径变小,由11312加表(界)面活性剂包裹微粒于纳米颗粒度很小,比表面积很大,在浓度大时易发加入适当的表面活性剂,使其吸附在粒子表面,生“聚集长大”,从而降低了分散效果1此外分散剂形成微胞,由于活性剂的存在而产生粒子间的排斥粘度较大时,其保护作用明显,而
8、且由于粘度大而使[6]力,使得粒子间不能接触,从而防止团聚体的产生1颗粒不易聚沉1Papell在制备Fe3O4磁性液体时就采用油酸作表面114化学改性分散活性剂,达到分散的目的1其具体的方法是将直径利用表面化学方法,如利用有机物分子中的官约30μm的Fe3O4团
