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纳米材料的特性和种类


纳米材料的特性和种类

纳米材料是指粒子平均粒径在 l00 nm 以下的材料。 其中平均粒径为 20~100nm 的称 为超细粉,平均粒径小于 20nm 的称为超微粉。纳米材料具有相当大的相界面面积,它 具有许多宏观物体所不具备的新异的物理、化学特性,既是一种多组分物质的分散体 系,又是一种新型的材料。纳米材料的研究是从金属粉末、陶瓷等领域开始的,现已 在微电子、冶金、化工、电子、国防、核技术、航天、医学和生物工程等领域得到了 广泛的应用。 近年来将纳米材料分散于聚合物中以提高高分子材料性能的研究也日益活跃,并 取得了许多可观的成果。 ——纳米材料的特性 由于纳米材料晶粒极小,表面积特大,在晶粒表面无序排列的原子分数远远大于 晶态材料表面原子所占的百分数,导致了纳米材料具有传统固体所不具备的许多特殊 基本性质,如体积效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应和介电限域效 应等,从而使纳米材料具有微波吸收性能、高表面活性、强氧化性、超顺磁性及吸收 光谱表现明显的蓝移或红移现象等。除上述的基本特性,纳米材料还具有特殊的光学 性质、催化性质、光催化性质、光电化学性质、化学反应性质、化学反应动力学性质 和特殊的物理机械性质。 ——纳米材料的种类 1、纳米二氧化硅。纳米二氧化硅的团聚体是无定型白色粉末,表面分子状态呈 三维网状结构。这种结构赋予涂料优良的触变性能和分散稳定性。纳米二氧化硅具有 极强的紫外线吸收、红外线反射特性,能提高涂料的抗老化性能。对纳米二氧化硅表 面进行处理,可使二氧化硅纳米粒子表面同时具有亲水基团和亲油基团,纳米材料的

这种两亲性大大扩大了其应用领域。针对不同类型的涂料,纳米二氧化硅的添加量一 般为 0.1%一 1.0%,最多不超过 5%。 2、纳米二氧化钛。纳米二氧化钛是 20 世纪 80 年代末发展起来的主要纳米材料之 一。纳米二氧化钛的光学效应随粒径而变,尤其是纳米金红石二氧化钛具有随角度变 色效应。纳米二氧化钛的粒度一般为 10~50 nm,添加量控制在 1.0%以下。 3、纳米氧化锌。纳米氧化锌具有一般氧化锌无法比拟的新性能和新用途,具有 屏蔽紫外线、吸收红外线及杀菌防霉作用。纳米氧化锌还具有增稠作用,有助于颜料 分散的稳定性。 4、其他纳米材料。常用的其他纳米材料还有超细炭黑、气相二氧化硅、纳米级碳酸 钙等,均属于纳米材料范畴。但炭黑的分散问题、气相二氧化硅的添加问题及碳酸钙 合理使用仍需进一步研究。


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