納米復(fù)合材料的發(fā)展現(xiàn)狀及展望
納米材料是物質(zhì)以納米結(jié)構(gòu)按一定方式組裝成的體系，以下是小編搜集整理的一篇探究納米復(fù)合材料發(fā)展現(xiàn)狀的論文范文，供大家閱讀參考。
摘 要：從納米技術(shù)的角度論述了非金屬粘土礦物——蒙脫石制備聚合物基納米復(fù)合材料的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展前景，并預(yù)測了聚苯乙烯納米復(fù)合材料可能發(fā)展的新領(lǐng)域。
關(guān)鍵詞：蒙脫石;納米復(fù)合材料;非金屬粘土礦物
引言
納米是長度單位(Nanometer，nm)，原稱“毫微米”，1 nm=10-9 m，即十億分之一米，一只乒乓球放在地球上就相當(dāng)于將一納米直徑的小球放在一只乒乓球上。納米粒子通常是指尺寸在1 nm～100 nm之間的粒子。納米效應(yīng)為實(shí)際應(yīng)用開拓了廣泛的新領(lǐng)域。利用納米粒子的熔點(diǎn)低，可采取粉末冶金的新工藝。調(diào)節(jié)顆粒的尺寸，可制造具有一定頻寬的微波吸收納米材料，用于電磁波屏蔽、隱形飛機(jī)等。納米銀與普通銀的性質(zhì)完全不同，普通銀為導(dǎo)體，而粒徑小于20 nm的納米銀卻是絕緣體。金屬鉑是銀白色金屬，俗稱白金;而納米級(jí)金屬鉑是黑色的，俗稱為鉑黑。納米粒子具有很高的活性，例如木屑、面粉、纖維等粒子若小到納米級(jí)的范圍時(shí)，一遇火種極易引起爆炸。納米粒子是熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)，易于自發(fā)地凝聚以降低其表面能，因此對(duì)已制備好的納米粒子，如果久置則需設(shè)法保護(hù)，例如保存在惰性空氣中或其他穩(wěn)定的介質(zhì)中以防止凝聚。
納米材料是物質(zhì)以納米結(jié)構(gòu)按一定方式組裝成的體系。它是納米科技發(fā)展的重要基礎(chǔ)，也是納米科技最為重要的研究對(duì)象。納米技術(shù)被公認(rèn)為21世紀(jì)最具有發(fā)展前途的科學(xué)之一，納米材料也被人們譽(yù)為21世紀(jì)最有前途的材料。由于納米材料本身所具有的特殊性能，使其能夠廣泛應(yīng)用于化工、紡織、軍事、醫(yī)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域。本文闡述了蒙脫石/高聚物納米復(fù)合材料的研究進(jìn)展，并對(duì)其發(fā)展前景加以展望，期望對(duì)其深層次的加工應(yīng)用有所幫助。
1 納米材料的分類
納米材料有多種分類方式，按其維數(shù)可分為：零維的納米顆粒和原子團(tuán)簇，一維的納米線、納米棒和納米管，二維的納米膜、納米涂層和超晶格等;按化學(xué)成分可分為：納米金屬，納米晶體，納米陶瓷，納米玻璃以及納米高分子等;按材料物性可分為：納米半導(dǎo)體材料，納米磁性材料，納米非線性光學(xué)材料，納米鐵磁體材料，納米超導(dǎo)體材料，以及納米熱電材料等;按應(yīng)用可分為：納米電子材料，納米光電子材料，納米生物醫(yī)用材料，納米敏感材料，以及納米儲(chǔ)能材料等;按照材料的幾何形狀特征，可以把納米材料分為：①納米顆粒與粉體;②碳納米管與一維納米線;③納米帶材;④納米薄膜;⑤中孔材料(如多孔碳、分子篩);⑥納米結(jié)構(gòu)材料;⑦有機(jī)分子材料。
2 納米礦物資源的研究意義
納米礦物材料具有優(yōu)良的物理性能和化學(xué)性能，這是一般礦物材料所無法比擬的。如聚合物/粘土礦物納米復(fù)合材料具有獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)特征和表觀協(xié)同效應(yīng)，既表現(xiàn)出粘土礦物優(yōu)良的力學(xué)性能又體現(xiàn)了聚合物優(yōu)異的阻隔性能。非金屬納米礦物材料的科學(xué)研究價(jià)值和應(yīng)用前景主要體現(xiàn)在以下幾方面。
1)非金屬納米礦物是替代人工合成納米材料的絕佳資源。
2)非金屬納米礦物成因的研究成果可為人工合成納米材料提供有益的借鑒。
3)非金屬納米礦物資源的研究有助于深化人們對(duì)納米材料的認(rèn)識(shí)。
4)非金屬納米礦物資源的研究具有重要的地質(zhì)學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)意義。
3 蒙脫石/聚合物納米復(fù)合材料發(fā)展現(xiàn)狀
3.1 聚合物基納米復(fù)合材料
把納米材料用于添加改性塑料，可以開發(fā)出各種新型的功能復(fù)合材料。聚合物基納米復(fù)合材料通�？煞譃�3類：有機(jī)/有機(jī)型納米復(fù)合材料、有機(jī)/無機(jī)混雜物型納米復(fù)合材料、有機(jī)/無機(jī)粒子型納米復(fù)合材料。
3.2 蒙脫石/聚合物納米復(fù)合材料的制備
能夠在納米復(fù)合材料中得到應(yīng)用的蒙脫石屬于層狀硅酸鹽礦物，它是非金屬粘土礦物膨潤土的主要成分。用蒙脫石填充高聚物可以制得蒙脫石/聚合物納米復(fù)合材料，其合成方法——插層復(fù)合法根據(jù)復(fù)合方式的不同可以分為插層聚合法和聚合物插層法兩大類。按照聚合反應(yīng)類型的不同，插層聚合又可以分為插層縮聚和插層加聚兩種類型;聚合物插層法也可以分為溶液插層和熔融插層兩種。
此外，聚合物基納米復(fù)合材料的其它制備方法還有直接分散法、溶膠-凝膠法、原位生成法等等。這些方法的綜合運(yùn)用為新型納米復(fù)合材料的.開發(fā)及應(yīng)用開辟了廣闊的前景。
4 蒙脫石/聚苯乙烯納米復(fù)合材料開發(fā)前景
陳燕丹等用含雙鍵的酰胺-胺化合物作為插層劑制得改性的有機(jī)蒙脫石，與苯乙烯具有較好的相容性，使得二者界面相互作用大大提高。在此基礎(chǔ)上聚苯乙烯于熔融狀態(tài)下可以插層進(jìn)入有機(jī)蒙脫石，形成蒙脫石/聚苯乙烯納米復(fù)合材料，其力學(xué)性能和熱性能與純聚苯乙烯及常規(guī)填充聚苯乙烯相比都有提高。林蔚等以十六烷基三甲基溴化銨改性鈉基蒙脫石與聚苯乙烯熔融插層，制備了無機(jī)-有機(jī)納米復(fù)合材料，通過分析得到其力學(xué)性能、耐熱性、阻燃性及抗溶性均勻所提高。黎華明等將間規(guī)聚苯乙烯和尼龍6/改性蒙脫石納米復(fù)合物共混制得的復(fù)合材料經(jīng)DSC、DMA、WAXD等測試可知蒙脫石對(duì)聚合物基體的增強(qiáng)效果明顯。
說明蒙脫石的加入能引入氫鍵和強(qiáng)極性作用，使分子鏈的柔性降低，聚合物分子堆砌密度增大，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度升高，材料斷面形貌得到改善，提高了復(fù)合材料的綜合性能，達(dá)到增強(qiáng)增韌的目的，從而顯示出對(duì)聚合物基粘土納米復(fù)合材料研究的重要科學(xué)意義。今后期望能夠繼續(xù)提高復(fù)合材料的抗沖擊性和耐熱性能，制得高性能的蒙脫石/聚苯乙烯納米復(fù)合材料，進(jìn)一步開拓其應(yīng)用領(lǐng)域。
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