納米復合材料的發展現狀及展望
納米材料是物質以納米結構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合材料發展現狀的論文范文，供大家閱讀參考。
摘 要：從納米技術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合材料的發展現狀和發展前景，并預測了聚苯乙烯納米復合材料可能發展的新領域。
關鍵詞：蒙脫石;納米復合材料;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。納米效應為實際應用開拓了廣泛的新領域。利用納米粒子的熔點低，可采取粉末冶金的新工藝。調節顆粒的尺寸，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、隱形飛機等。納米銀與普通銀的性質完全不同，普通銀為導體，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的范圍時，一遇火種極易引起爆炸。納米粒子是熱力學不穩定系統，易于自發地凝聚以降低其表面能，因此對已制備好的納米粒子，如果久置則需設法保護，例如保存在惰性空氣中或其他穩定的介質中以防止凝聚。
納米材料是物質以納米結構按一定方式組裝成的體系。它是納米科技發展的重要基礎，也是納米科技最為重要的研究對象。納米技術被公認為21世紀最具有發展前途的科學之一，納米材料也被人們譽為21世紀最有前途的材料。由于納米材料本身所具有的特殊性能，使其能夠廣泛應用于化工、紡織、軍事、醫學等各個領域。本文闡述了蒙脫石/高聚物納米復合材料的研究進展，并對其發展前景加以展望，期望對其深層次的加工應用有所幫助。
1 納米材料的分類
納米材料有多種分類方式，按其維數可分為：零維的納米顆粒和原子團簇，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：納米半導體材料，納米磁性材料，納米非線性光學材料，納米鐵磁體材料，納米超導體材料，以及納米熱電材料等;按應用可分為：納米電子材料，納米光電子材料，納米生物醫用材料，納米敏感材料，以及納米儲能材料等;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納米結構材料;⑦有機分子材料。
2 納米礦物資源的研究意義
納米礦物材料具有優良的物理性能和化學性能，這是一般礦物材料所無法比擬的。如聚合物/粘土礦物納米復合材料具有獨特的分子結構特征和表觀協同效應，既表現出粘土礦物優良的力學性能又體現了聚合物優異的阻隔性能。非金屬納米礦物材料的科學研究價值和應用前景主要體現在以下幾方面。
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納米材料的認識。
4)非金屬納米礦物資源的研究具有重要的地質學和經濟學意義。
3 蒙脫石/聚合物納米復合材料發展現狀
3.1 聚合物基納米復合材料
把納米材料用于添加改性塑料，可以開發出各種新型的功能復合材料。聚合物基納米復合材料通常可分為3類：有機/有機型納米復合材料、有機/無機混雜物型納米復合材料、有機/無機粒子型納米復合材料。
3.2 蒙脫石/聚合物納米復合材料的制備
能夠在納米復合材料中得到應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/聚合物納米復合材料，其合成方法——插層復合法根據復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。這些方法的綜合運用為新型納米復合材料的.開發及應用開辟了廣闊的前景。
4 蒙脫石/聚苯乙烯納米復合材料開發前景
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。在此基礎上聚苯乙烯于熔融狀態下可以插層進入有機蒙脫石，形成蒙脫石/聚苯乙烯納米復合材料，其力學性能和熱性能與純聚苯乙烯及常規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-有機納米復合材料，通過分析得到其力學性能、耐熱性、阻燃性及抗溶性均勻所提高。黎華明等將間規聚苯乙烯和尼龍6/改性蒙脫石納米復合物共混制得的復合材料經DSC、DMA、WAXD等測試可知蒙脫石對聚合物基體的增強效果明顯。
說明蒙脫石的加入能引入氫鍵和強極性作用，使分子鏈的柔性降低，聚合物分子堆砌密度增大，玻璃化轉變溫度升高，材料斷面形貌得到改善，提高了復合材料的綜合性能，達到增強增韌的目的，從而顯示出對聚合物基粘土納米復合材料研究的重要科學意義。今后期望能夠繼續提高復合材料的抗沖擊性和耐熱性能，制得高性能的蒙脫石/聚苯乙烯納米復合材料，進一步開拓其應用領域。
參考文獻
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