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1、纳米复合材料发展与现状201041505118李少军10材料一班 1 纳米复合材料 超细粒子（或纳米粒子）是指尺度介于原子、分子、离子与块状材料之间，粒径在1～100nm范围以内的微小固体颗粒。随着物质的超细化，产生了块状材料不具有的表面效应、小尺寸效应、量子效应，从而使超细粒子与常规颗粒材料相比具有一系列优异的物理、化学性质。纳米粒子经压制、烧结或溅射组合而成的具有某些特定功能的结构即纳米材料。它断裂强度高、韧性好、耐高温，纳米复合同时也提高材料的硬度、弹性模量、Weibull模数，并对热膨胀系数、热导率、抗热震性产生影响。[1]纳米复合主要指在微米级结构的基体
2、中引入纳米级分散相。纳米复合材料（复合超微细颗粒）表现出许多与模板核本质不同的性质，如不同的表面组成、磁性、光学性能、稳定性及表面积等。纳米复合材料涉及的范围广泛，它包括纳米陶瓷材料、纳米金属材料、纳米磁性材料、纳米催化材料、纳米半导体材料、纳米聚合材料等。纳米粒子具有很高的活性，例如木屑、面粉、纤维等粒子若小到纳米级的范围时，一遇火种极易引起爆炸。纳米粒子是热力学不稳定系统，易于自发地凝聚以降低其表面能，因此对已制备好的纳米粒子，如果久置则需设法保护，例如保存在惰性空气中或其他稳定的介质中以防止凝聚。纳米材料是物质以纳米结构按一定方式组装成的体系。它是纳米科技发
3、展的重要基础，也是纳米科技最为重要的研究对象。纳米材料也被人们誉为21世纪最有前途的材料。由于纳米材料本身所具有的特殊性能。作为一种全新性能的先进复合材料，在微电子、信息、汽车、宇航、国防、冶金、机械、生物、医药、光学等诸多领域有极广泛的应用前景。2纳米复合材料的分类研究纳米复合材料的一个重要目的是改进并提高块体材料的性能,或通过结构复合来发现块材料中并不存在的性能或效应。和块体材料相比,纳米复合材料的物理和化学性质将更多地依赖于材料的表面缺陷和量子尺寸效应。目前.纳米复合材料的种类繁多,可分为:固态纳米复合材料和液态纳米复合材料。基质材料对于纳米粒子的结构具有稳
4、定作用;而基质材料的不同,又可将纳米复合材料区分为:无机基纳米复合材料和聚合物基纳米复合材料。聚合物基包括单聚合物、共聚合物和聚合物的混合;无机基则包括玻璃,如多孔玻璃、分子筛、溶胶一凝胶玻璃和陶瓷等。[2]还可根据纳米粒子的物理性质可将纳米复合材料区分为:半导体纳米复合材料、铁电体微晶复合材料、染料分子纳米复合材料、稀土纳米复合材料、金属(合金)纳米复合材料、光学纳米复合材料(非线性、发光、光折变等)、磁性纳米复合材料等。3纳米复合材料的制备3.1溶胶-悬浮液混合法通过添加分散剂、调整pH值,先分别制备各组元充分分散的单相稳定悬浮液,然后找出各相颗粒均能良好分散
5、的混合悬浮液条件,将各单相悬浮液混合,再找出共同絮凝的条件,去除水分,干燥、煅烧制得纳米复合材料,此法适用于制备纳米相分散与分布较理想的纳米复合陶瓷.王昕等采用加热水解氧化锆及醇水混合液体,制得单分散的纳米水合氧化锆溶胶和较高浓度的Al2O3水悬浮液混合在一起,经搅拌和超声分散,最后在电动搅拌下加热蒸发,至糊状时移至微波炉中烘干,混合粉体经热压烧结制得两相混合均匀的ZrO2(n)-Al2O3复合陶瓷.3.2包裹沉淀法在分散的纳米颗粒外层包裹一层基质组元(或其前驱物)或其他组元,可保证纳米相在混合以及其后的烧结过程中不再团聚,采用此法可以制备纳米包团结构.例如,在S
6、iO2的外层包裹一层Al2O3,可大大改善其分散效果.3.3辐射合成法该方法是先将聚合物单体与金属盐在分子水平上混合均匀,形成含金属盐的单体溶液后,再进行辐照。电离辐射产生的初级产物同时引发单体聚合以及金属离子的还原,由于聚合物单体的聚合速度大大快于金属颗粒的团聚速度,生成的聚合物长链使体系的粘度迅速增加,从而大大限制了纳米颗粒的团聚,因而可得到分散相尺寸小,分布均匀的复合材料。辐射合成方法制备纳米材料所用,辐射源主要是印c源。[3]3.4溶胶凝胶法溶胶凝胶法是将硅氧烷或金属盐等前驱体(水溶性或油溶性醇盐)溶于水或有机溶剂中形成均质溶液,在酸、碱或盐的催化作用下促
7、使溶质水解,生成纳米级粒子并形成溶胶,溶胶经溶剂挥发或加热等处理转变为凝胶,从而得到纳米复合材料。这种方法的关键就是选择具有良好溶解性能的共溶剂,来保证二者具有很好的相容性,在凝胶后不发生相分离。王玉玲等[4]利用DSDA一DDBT高聚物作前驱体,在N一甲基毗咯烷酮(NMP)中和正硅酸乙醋(TEOs)进行溶胶一凝胶反应制备出新型聚酞亚胺/二氧化硅纳米复合材料膜。并用IR、TGA及SEM等手段对材料膜进行研究。实验结果表明,与聚酞亚胺相比,聚酞亚胺/二氧化硅纳米复合膜表现出更好的热力学稳定性。4纳米产业发展趋势（1）信息产业中的纳米技术：信息产业不仅在国外，在我国也
8、占有举足轻
