纳米复合材料的探索及应用【可编辑版】
纳米材料的应用现状及发展趋势最终版
纳米材料的应用现状及发展趋势罗新中2007440375摘要作为一种新型的材料，纳米材料曾经引起了一场巨大的科技的革命，它的特殊性能、规模化制备和生产引起了人们对其不懈的探索。
纳米材料的研发制备是其应用的基础，而规模化产业化的应用才是研究的最终目的。
因此，如何使纳米材料由科学研究转化为大规模的产业化生产才是重中之重。
文章分别从纳米材料的制备、纳米材料的应用以及纳米材料未来的发展方向三个方面对其进行总结。
介绍了其研究现状及应用前景，分析了目前在纳米材料研究方面所存在的问题，并对以后的研究提出了自己的看法。
关键词纳米材料制备应用前景纳米材料是指物质的粒径至少有一维在1～100 nm 之间，具有特殊物理化学性质的材料。
如果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。
纳米材料独特的纳米晶粒及高浓度特征以及由此产生的小尺寸量子效应和晶界效应，使其表现出一系列与普通多晶体和非晶态固体有本质差别的力学、光、电、声、磁等性能，在电子信息、生物工程、航空航天、国防科技及日常生活中有着广阔的应用前景。
因此，近年来关于纳米材料的研究及其制备技术引起了世界各国的普遍重视，对纳米材料的制备、结构、性能及其应用的研究也成为2O 世纪90年代材料科学研究的热点，继而在整个社会中形成了“纳米热”。
1 纳米材料的制备技术1.1 现阶段纳米材料的制备技术纳米材料的制备从制备手段来分一般可归纳为物理方法和化学方法。
1.1.1 物力制备方法物理制备纳米材料的方法有：粉碎法、高能球磨法、惰性气体发、溅射法等。
粉碎法是通过机械粉碎或电火花爆炸而得到纳米级颗粒。
高能球磨法是利用球磨机的转动或震动对原料进行强烈的撞击，研磨和搅拌，将金属或合金粉碎为纳米级颗粒。
高能球磨法可以将相图上几乎不相互融的几种元素制成纳米固溶体，为发展新材料开辟了新途径。
惰性气体凝聚蒸发法是在以充满惰性气体的超高真空室中将蒸发源加热蒸发，产生原子雾，原子雾再与惰性气体碰撞失去能量，骤冷后形成纳米颗粒。
纳米插层复合材料制备及应用的研究进展
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图１ 蒙脱土颗粒的结构
２．２聚合物／层状硅酸盐（ＰＬＳ）的结构特征
直接插层法制备的ＰＬＳ纳米复合材料中硅酸 盐片层在表面改性剂的作用下间距增大，但在近程
仍保持有序结构（一般２０～３０层），而远程无序。
聚合物熔融插层是指采用聚合物加热的方法在高于聚合物软化温度上加热在静止条件或在剪切力作用下直接插层进入蒙脱土的硅酸盐片层问虽然聚合物熔融插层聚合物溶液插层和单体聚合插层所得到的复合材料具有相同结构但由于聚合物熔融插层不需溶剂工艺简单且可以减少对环境的污染冈此聚合物熔融插层具有很大的应用前景
第３期
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一般认为聚合物熔体插层分二步：（１）聚合物 穿透初级粒子到达晶粒边缘；（２）聚合物从晶粒边 缘进入晶格层间。其中（２），即高分子链扩散进入 初级粒子的传质过程．为聚合物插入蒙脱土的定速 步骤。硅酸盐颗粒粒径越小，嵌入速度越快。在此 基础上建立了选择相容的聚合物／层状硅酸盐体系 的一般原则，即聚合物的极性越大或亲水性越强，有 机层状硅酸盐的功能化基团越短，越有利于插层。 实验结果还表明，聚合物／蒙脱土纳米复合材料形成 的活化能与本体聚合物熔体分子链的扩散活化能相 近，高分子链在硅酸盐片层间的扩散行为与其在本 体熔体中相当。因此复合材料可在与常规聚合物相 同的工艺条件下形成．不需要额外的热处理时间。 ３纳米插层复合材料的应用前景
纳米材料新进展及应用
纳米材料应用的新进展来源：全球电源网世界上已经研制成功四种贮氢合金材料：即稀土镧镍系、铁一钛系、镁系以及钒、铌、锆等多元素系合金材料。
但它们全都是非纳米材料。
最近几年世界各国在大力开发纳米贮氢电极材料，一系列纳米贮氢材料不断问世。
它们的进展为更好利用氢能带来了福音。
目前开发的主要材料系列有镁镍合金、碳纳米管和纳米铁钛合金。
三种纳米材料的开发已经形成热潮。
美洲和欧洲国家开发工作最集中的是镍金属氢化物电池用的镁镍合金和碳纳米管，其次是燃料电池用的铁钛合金及碳纳米管。
包括中国在内的亚洲国家开发纳米镁镍合金主要是针对镍金属氢化物电池的应用，开发纳米铁钛合金及碳纳米管主要是针对燃料电池的应用。
在开发金属氢化物储氢方面，过去的主要问题是贮氢量低，成本高及释氢温度高。
现在在开发纳米储氢材料过程中这些问题仍是值得注意的问题。
本文介绍目前科研人员针对上述问题开发纳米储氢材料方面的进展。
1 镁镍合金开发继续升温镁系贮氢合金是最具开发前途的贮氢材料之一，所以目前开发最热的是镁镍合金。
镁镍合金成本低，其贮氢质量高，若以CD ( H )代表合金贮氢的质量分数，理论上纯镁的质量分数为7.6% ，而稀土LaNi5 的只有1.4% ，钛系TiFe 只为1.9%。
这就是形成镁系合金开发热潮的原因。
以前主要使用熔铸法和快速凝固法生产镁合金。
能够体现出高技术的发展水平是现在的机械研磨技术。
也就是先在600 C以上使镁与镍形成合金，经过检测确定是Mg2Ni合金以后，然后进行机械研磨。
目前普遍用机械研磨法生产多元纳米贮氢合金、纳米复合贮氢合金。
新型纳米镁镍合金同稀土系、钛系和锆系贮氢材料相比具有许多优点。
镁系合金中最典型的是Mg2Ni 合金。
其氢化物Mg2NiH4 合金贮氢量为3.6%。
1.1 代换镁的金属呈增加趋势国内外制备传统镁系合金采取的措施是添加铝、铁、钴、铬、钒、锰、铜、钛及镧等元素来替换镁，使其形成多元镁镍合金。
第二种是将纯镁粉与低稳定性的贮氢合金复合。
环氧树脂、纳米纤维素复合材料的制备与性
环氧树脂/纳米纤维素复合材料的制备与性能研究前言EP是分子结构中含有2个及以上环氧基团的聚合物，具有较低的固化收缩率、良好的电绝缘性及优异的粘接性能等，广泛应用于胶黏剂、涂料及复合材料等领域。
由于环氧基团的存在使得EP可以与多种含有活泼氢的化合物交联固化形成三维网状结构，是纤维增强聚合物中最重要的基体之一。
然而，高交联度的特性也导致材料质脆易裂，抗冲击损伤性变差，限制了EP在汽车和航空航天零件制造等重要领域的应用。
因此，对EP进行增韧改性十分必要。
目前，对EP的改性通常采用化学修饰或者向EP基体中添加增韧剂的方式来进行。
近年来，相关研究表明，将纳米尺寸的材料加入到EP体系中可以实现较好的增强增韧效果。
CNF由于具有高长径比、高模量、高强度与生物可降解性等优点，广泛用于增强复合材料等。
其对复合材料具有天然的亲和力，形成的“自适应结构”能够减弱界面局部应力，同时通过沿填充物质表面的滑移和重新生成新键保持聚合物基体与CNF间的黏合强度，减轻复合材料的破坏程度。
但CNF结构中存在的大量羟基和氢键使其具有极强的亲水性，致使CNF在聚合物中分散性差。
因此，通过甲硅烷基化、烷酰化、酯化等实现对CNF进行疏水改性，以提升其在聚合物基体中的分散性是非常必要的。
在将CNF均匀分散到EP中后，Ruiz等发现CNF 表面羟基与EP基团通过氢键作用，形成了致密的三维网状结构，显著提高了EP的力学及热力学性能。
Lu 等利用3⁃氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）对CNF表面进行化学改性后添加到EP中，发现复合材料储能模量和弹性模量有显著的提高。
Nystrom等将引发剂改性后的纤维素与GMA反应，形成“嫁接（graft ⁃on⁃graft）”结构，提升了纤维素的疏水性能。
本文以木粉为原料制备CNF，经GMA改性后采用混溶法与EP共混制得EP/CNF⁃GMA复合材料，以期利用GMA改善CNF在EP基体中的相容性，以提升EP/CNF复合材料的力学性能、透光性能和热稳定性等。
蒙脱土纳米复合材料
聚合物/ 蒙脱土纳米复合材料Polymer/ Montmorillonite Nanocomposites（姓名班级学号）摘要：介绍了蒙脱土的结构和特点，以及什么是聚合物/ 蒙脱土纳米复合材料及其制备方法和分类。
讨论了聚合物/ 蒙脱土纳米复合材料的性能特点和应用。
聚合物/ 蒙脱土纳米复合材料具有优异的性能，是目前材料学科的研究热点之。
关键词：蒙脱土；聚合物纳米复合材料；制备分类；性能应用一、综述纳米复合材料的概念最早是由Rustun Roy于1984年提出的，它是指分散相尺寸至少有1种小于100 nm 的复合材料[1]。
由于纳米粒子有独特的“表面效应”、“体积效应”和“量子效应”，使纳米复合材料表现出独特的化学和物理性质，因此引起了人们的广泛关注。
聚合物基纳米复合材料包括聚合物基有机纳米复合材料和聚合物基无机纳米复合材料。
聚合物基无机纳米复合材料是集有机组分和无机纳米组分于一体的新型功能高分子材料。
目前，聚合物基无机纳米复合材料的制备方法主要有3种：即溶液-凝胶法、嵌入法和纳米微粒填充法[2]。
聚合物/ 蒙脱土纳米复合材料是目前新兴的一种聚合物基无机纳米复合材料。
与常规复合材料相比，具有以下特点：只需很少的填料<5% （质量分数），即可使复合材料具有相当高的强度、弹性模量、韧性及阻隔性能；具有优良的热稳定性及尺寸稳定性；其力学性能有优于纤维增强聚合物系，因为层状硅酸盐可以在二维方向上起增强作用；由于硅酸盐呈片层平面取向，因此膜材有很高的阻隔性；层状硅酸盐蒙脱土天然存在有丰富的资源且价格低廉。
故聚合物/ 蒙脱土纳米复合材料成为近年来新材料和功能材料领域中研究的热点之一。
二、蒙脱土的结构和性能纳米蒙脱土系蒙皂石粘土（包括钙基、钠基、钠- 钙基、镁基蒙粘土）经剥片分散、提纯改型、超细分级、特殊有机复合而成，平均晶片厚度小于25 nm，蒙脱石含量大于95%。
具有良好的分散性能，可以广泛应用高分子材料行业作为纳米聚合物高分子材料的添加剂，提高抗冲击、抗疲劳、尺寸稳定性及气体阻隔性能等，从而起到增强聚合物综合物理性能的作用，同时改善物料加工性能。
纳米材料的研究进展及应用前景
无机材料论文题目：纳米材料的研究进展及应用前景院系：化学与环境科学学院专业：应用化学年级：##级姓名：###学号：##指导老师：##老师论文提纲题目：纳米材料的研究进展及应用前景前言纳米材料以其所具有的独特性和新的规律，使这一领域成为跨世界材料科学研究领域的“热点”。
一、纳米和纳米材料介绍纳米以及纳米材料的含义二、纳米材料的结构在纳米材料的结构中，存在着两种结构组元，即晶体组元和界面组元。
三、纳米材料的基本特性（1）、力学性质高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。
（2）、热学性质在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。
（3）、电学性质具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点。
（4）、磁学性质在光磁系统、光磁材料中有着广泛的应用。
四、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法分为物理方法和化学方法。
物理方法有三种。
第一种是真空冷凝法；第二种是物理粉碎法；第三种是机械球磨法；化学方法有五种。
第一种是气相沉积法；第二种是沉淀法；第三种是水热合成法；第四种是溶胶凝胶法；第五种是微乳液法。
五、纳米材料的研究进展纳米材料的研究最初源于十九世纪六十年代对胶体微粒的研究，二十世纪六十年代后，研究人员开始有意识得通过对金属纳米微粒的制备和研究来探索纳米体系的奥秘。
各国在纳米方面的研究成果。
六、纳米材料的前景针对本门开设的电子信息材料，我们这里着重介绍纳米材料在磁学和电学方面的应用前景。
（1）信息产业中的纳米技术：（2）具有铁磁性的纳米晶Ni、γ-Fe2O3、Fe3O4等可作为磁性材料。
结语纳米技术对我们既是严峻的挑战，又是难得的机遇。
必须加倍重视纳米技术和纳米基础理论的研究，为我国在21世纪实现经济腾飞奠定坚实的基础。
参考文献：纳米材料的研究进展及应用前景### （##########################################）摘要: 21世纪，纳米技术、纳米材料在科技领域将扮演重要角色。
高分子_无机纳米复合材料的研究进展
收稿日期:2002-03-03。
作者简介:严满清,女,25岁,在读研究生,主要从事塑料改性及应用开发方面的研究工作。
高分子/无机纳米复合材料的研究进展严满清 王平华(合肥工业大学化工学院高分子科学与工程系,230009) 摘要:详细概述了采用纳米粒子直接填充分散法制备高分子基无机纳米复合材料,对纳米粒子表面处理方法及纳米复合材料的性能及应用进行了介绍。
关键词: 无机纳米粒子 表面处理 纳米复合材料 纳米粒子直接填充分散法 纳米科学与技术是一个跨学科的研究与开发领域,涉及纳米电子学、纳米材料学、纳米物理学、纳米化学、纳米生物学、纳米机械学、纳米加工及表征等[1]。
由于纳米科学与技术而制得的纳米材料表现出许多与众不同的特殊性质如光吸收性、高混合性、压缩性等,有着广阔的应用前景[2]。
因此,纳米材料被称为最有前途的材料。
1 纳米材料纳米结构为至少一维尺寸在1～100nm 区域的结构,它包括纳米粒子、纳米纤维、纳米薄膜、纳米块状和纳米晶等。
纳米粒子,又称超微粒子(ultrafine powders ,简称U FP ),统指1～100nm 的细微颗粒(结晶的或非结晶的)。
纳米粒子既不同于微观原子、分子团簇,又不同于宏观体相材料,是一种介于宏观固体和分子间的亚稳中间态物质。
当粒子尺寸进入纳米数量级(1～100nm )时,由于纳米粒子的表面原子与体相总原子数之比随粒径尺寸的减少而急剧增大,使其显示出强烈的体积效应、量子效应、表面效应和宏观量子隧道效应。
纳米材料指的是纳米结构按一定方式堆积或一定基体中分散形成的宏观材料,包括纳米块状材料和纳米复合材料。
制备纳米材料的方法有:化学气相沉积法、物理气相沉积法、机械合金法、液相化学合成法、超声波辐射法。
从物质的类别来分,可分为金属纳米材料、无机氧化物纳米材料、无机半导体纳米材料和有机小分子和聚合物纳米材料。
纳米材料是一种具有广泛应用潜力的新型材料,纳米材料能全面改善聚合物的综合性能,而且能赋予其奇特的性能,为聚合物的增韧增强改性提供了新的途径[3]。
碳纳米管聚合物基复合材料力学性能研究及应用前景
碳纳米管/聚合物基复合材料力学性能研究及应用前景摘要：碳纳米管以其独特的化学性能和物理性能成为复合材料的增强体，目前在许多科学研究领域中得到应用。
本文介绍了碳纳米管修饰的高分子复合材料在国内外的研究现状，进一步对几种碳纳米管/聚合物基复合材料的结构和力学性能进行综述。
在此基础上，分析并展望了今后碳纳米管/聚合物复合材料的发展趋势。
关键词：碳纳米管高分子复合材料力学性能Abstract：Carbon Nanotubes(CNT) become reinforced composite materials due to their unique chemical and physical properties , it applied in many scientific research currently. This paper introduces the current situation of CNT modified polymer composites in domestic and abroad, the structural and mechanical properties of several CNT / polymer composites were further reviewed . On this basis, we analyzes and prospects the future development trend of carbon CNT / polymer composites.Key words：carbon nanotubes，polymer，composites， the properties of mechanical碳纳米管（CNT）又名巴基管，是一种由管状的同轴纳米管组成的碳分子。
它由Lijima[1]在1991年发现，作为石墨、金刚石等碳晶体家族的新成员，由于其独特结构因而具有许多特异的物理性能，所以受到了各个领域科学家的高度重视，并且成为近年来材料领域的研究热点。
基于甘蔗渣纤维素的纳米复合材料的制备及应用
基于甘蔗渣纤维素的纳米复合材料的制备及应用随着人们对环境的保护意识逐渐提高，新型的环保材料正在越来越多地被应用于各个领域。
其中，基于甘蔗渣纤维素的纳米复合材料备受关注。
本文将从材料的制备、性能优化和应用几个方面，对基于甘蔗渣纤维素的纳米复合材料展开探讨。
一、甘蔗渣纤维素的提取甘蔗渣纤维素是甘蔗制糖过程中的一种副产物。
它含有丰富的纤维素和纤维素素等天然成分，具有较高的强度和耐久性。
但是，由于其生产过程中的多样性和复杂性，甘蔗渣纤维素的提取一直是一个挑战。
目前，常用的提取方法包括化学法、生物法、物理法等。
其中，生物法由于成本低、对环境友好而备受欢迎。
现有的研究表明，酸解预处理、微生物发酵、酶解等方法都能有效地提取甘蔗渣纤维素。
二、甘蔗渣纤维素的纳米化为了优化甘蔗渣纤维素的物理性能，研究人员开始将其进行纳米化处理。
纳米化能使甘蔗渣纤维素的比表面积增大，活性位点增多，微观结构优化，从而增强其力学性能、热稳定性等。
目前，纳米化的方法主要包括酸解法、高压均质法、超声波法等。
其中，高压均质法是一种较为常用的方法。
以高压均质法为例，它通过比较高的机械能量对其进行处理，使纳米化木质素分子降至纳米级别。
研究表明，采用高压均质法纳米化的甘蔗渣纤维素具有较高的比表面积、分散性和光亮度，从而在材料增强等方面发挥着重要的作用。
三、甘蔗渣纤维素的复合材料制备将甘蔗渣纤维素与其他材料复合而成的复合材料有着广泛的应用，可以用于制作汽车、建筑材料、食品包装等。
目前，常用的处理方法主要包括化学处理、物理混合、涂覆等。
以物理混合为例，它是一种常用的复合材料制备方法。
物理混合的主要原理是先将甘蔗渣纤维素和其他材料按一定比例混合，再将其加工成合适的形状。
研究表明，采用物理混合法制备的甘蔗渣纤维素复合材料具有较好的力学性能和稳定性。
四、甘蔗渣纤维素复合材料的应用随着甘蔗渣纤维素复合材料的加工成熟度不断提高，其在各种领域中的应用也越来越广泛。
纳米磁靶向复合材料的研究进展
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凹凸棒石的纳米复合材料制备及应用研究
凹凸棒石的纳米复合材料制备及应用研究引言：凹凸棒石是一种具有独特结构和优异性能的矿石，在纳米领域有着广泛的应用前景。
本文将探讨凹凸棒石纳米复合材料的制备方法和其在各个领域中的应用研究。
一、凹凸棒石纳米复合材料的制备方法1. 凹凸棒石纳米复合材料的机械合成方法：机械合成方法是一种常用且简单的凹凸棒石纳米复合材料制备方法。
通过高能球磨、超声波处理等机械作用，可以使凹凸棒石颗粒尺寸减小到纳米尺度，并与其他纳米材料进行机械混合，形成复合材料。
2. 凹凸棒石纳米复合材料的溶剂热合成方法：溶剂热合成方法是一种利用溶剂热反应生成纳米材料的方法。
通过将凹凸棒石与其他纳米材料溶解在有机溶剂中，在高温条件下进行反应，可以得到凹凸棒石纳米复合材料。
3. 凹凸棒石纳米复合材料的溶胶凝胶法：溶胶凝胶法是一种通过溶胶和凝胶相变来制备纳米复合材料的方法。
凹凸棒石可与溶胶中的其他纳米材料发生凝胶反应，形成凹凸棒石纳米复合材料。
二、凹凸棒石纳米复合材料的应用研究1. 纳米催化剂凹凸棒石纳米复合材料具有较大的比表面积和丰富的表面活性位点，可以作为优良的纳米催化剂。
通过调控凹凸棒石的形貌和组成，可以优化其催化性能，并在催化剂领域中应用于氧化脱硝、催化裂化、有机合成等反应中。
2. 纳米吸附材料凹凸棒石纳米复合材料由于具有均匀的纳米孔道结构和良好的吸附性能，在污水处理、储能材料、气体吸附等领域有着广泛的应用。
通过改控凹凸棒石的孔道结构和化学组成，可以实现对特定分子的高效吸附和分离。
3. 纳米涂层材料凹凸棒石纳米复合材料可用于制备高性能的纳米涂层。
通过将凹凸棒石纳米复合材料与基体材料进行复合，可以改善基体材料的摩擦磨损性能、耐腐蚀性能和导电性能等。
凹凸棒石纳米复合涂层广泛应用于汽车、船舶、机械制造等领域。
4. 纳米生物材料凹凸棒石纳米复合材料在生物医药领域中有着广泛的应用。
通过调控凹凸棒石的表面性质和化学组成，可以制备各种纳米生物材料，如纳米药物载体、纳米生物传感器等。
聚酯／蒙脱土纳米复合材料的制造与应用
金
山 油
化 纤
第 ２ 卷 １
晶胞 内电荷 出现不平 衡 ， 即产 生过 剩 的负 电荷 ， 结 果蒙 脱 土晶层 表 面带 负 电荷 ， 而 使 晶层 具 有 吸 从 附 阳离子 的能 力 ， 因此 导致 层 间补偿 电荷 阳离 并 子 的充填 蒙脱 土 晶层 间所 吸附 的阳离 子是 可交 换 的， 们 能 与溶 液 中 的 阳 离子 进 行 当 量交 换 。 它 根据 层 间可交换 性 阳离 子 的种 类 ， 蒙脱 土分 为 钠 基、 基、 钙 镁基 、 锂基 等 类 型 … 。蒙 脱 土 的 晶 层 厚度 约 为 ｌｎ 层 间 距 为 ｎ２—０５１１ 由于 钠 ｍ， ． １ 。 １ １ 基 蒙 脱 土的膨胀 性 和 阳离 子交 换 性 高 ， 水 中 的 在 分 散性 和热稳 定 性好 ， 因此 ， 制备 聚合 物／ 蒙脱 土
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产业化应用前景而备受关注。尤其是 聚合物／ 蒙 脱土纳米复合材料 ， 已成为聚合物基复合材料 的
热 点研究 领域 。本 文 主要 阐述 聚 酯／ 蒙脱 土
然后 加入 翁盐 进行 插层处 理 ， 通过 离子交 换 ， 钠基 蒙脱 土层 间的 金 属 阳 离 子 （ 主要 是 Ｎ ） 翁 离 ａ 被
纳米复合材料的制备及应用
纳米复合材料的制备及应用I. 简介纳米复合材料是将不同材料的纳米颗粒加入到基体材料中制备而成的新材料，具有优异的性能及广泛的应用前景。
在不同领域如材料、能源、生物、医疗等方面都有着广泛的应用。
II. 制备方法纳米复合材料的制备方法有多种，其中包括机械合成法、溶液化学法、气相沉积法等。
其基本原理是通过不同的手段将纳米颗粒与基体材料相结合，使其成为一种新型的复合材料。
1. 机械合成法机械合成法是将纳米颗粒与基体材料进行机械混合和反复研磨，使其颗粒大小和分布均匀，从而制备出具有均匀分散的纳米颗粒的复合材料。
2. 溶液化学法溶液化学法是将溶解了纳米颗粒的溶液与基体材料混合反应，从而使纳米颗粒与基体材料结合，形成纳米复合材料。
3. 气相沉积法气相沉积法主要是在高温高压的条件下，将纳米颗粒与基体材料分别蒸发或气化，并通过反应使其结合，形成纳米复合材料。
III. 应用领域纳米复合材料具有广泛的应用领域，包括以下几个方面：1. 材料领域纳米复合材料在材料领域有着广泛的应用，可以用于制备高强度、高硬度、高温度等方面的新材料，例如纳米硬质材料、纳米粘土复合材料、纳米碳复合材料等。
2. 能源领域纳米复合材料在能源领域也有着广泛的应用前景，可以应用于太阳能电池、燃料电池、超级电容器等方面，以提高其性能表现。
3. 生物领域纳米复合材料在生物领域能够制备出高效的药物、生物传感器、生物医学材料等，其应用范围包括医疗、食品、生物工程等方面。
4. 化学领域纳米复合材料在化学领域也有着广泛的应用前景，例如用于化学催化、分离等方面，以提高效率、减少能量消耗等。
IV. 总结纳米复合材料是一种新型的材料，其制备方法简单、效率高，能够应用于多个领域。
未来，随着技术的不断进步，纳米复合材料的性能和应用领域将会越来越广，成为各个领域的重要组成部分。
纳米材料的进展及其在塑料中的应用
通过不同的纳米材料制备方法，应用纳米材料改性之后的塑料与传统塑料制品相比，具有优异的力学性能、化学性能、光学性能以及可塑性能。
（一）高阻隔性及高阻燃性
高阻隔性的体现可以聚合物纳米材料为例，由于聚合物集体与片层良好结合，改性后的塑料制品有着良好的气体阻隔性。在PI/蒙脱土纳米复合材料之中，加入蒙脱土后，其气体通过率以及水蒸气的通过率降低了。高阻燃性可以PA6/粘土纳米复合材料为例，粘土成分的提高使得热量峰值下降许多[3]。
（三）直接生成法
直接生成法也叫作共混法，其是制备纳米塑料材料方法中运用较为广泛的一种，其也是最简单的制备方法。具体操作是先要合成不同形态的纳米粒子、再通过溶液、乳液、熔融物等与有机聚合物混合直接形成纳米复合材料。因第一步是先要合成纳米粒子、需要解决纳米粒子团聚的问题，以便使粒子在溶液中均匀分布、混合的程度更加充分。为了避免团聚，常用的方法包括了局部活性改性、机械化学改性、外膜层改性等方法。直接生成法的特点是工艺较为简单、粒子的各种特性控制起来较为简便，可通过控制条件获得预期的纳米材料。
四、结束语
综上所述，纳米材料是21世纪一种全新的应用材料，其制备方法多种多样。由于不同的制备方法制备的纳米材料具有不同的特性，因此关于制备方法的选择就显得尤为重要了。需要注意的是纳米材料分散状态与其特性具有不可分割的直接关系。另外，纳米材料钙素塑料的研究还处在探索阶段，许多方法与流程都不是统一的，因此还需要进一步研究，才能将纳米材料在塑料方面的应用实现工业化生产。
一、纳米材料在塑料制品中常见的应用处理方法
（一）溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是一种制备纳米级复合材料的方法之一，需要将金属化合物以及盐类溶解于溶剂之中，通过水解反应生成溶胶，进一步制备纳米级溶胶，干燥后处理形成纳米材料。该制备方法制备的纳米级复合材料具有以下特点：无机物与有机物的筛选较为容易操作；可通过控制材料中各个部分的材料比例，制备有着预期特性的塑料制备材料；制备的条件温度要求不高，材料的纯合度较高。不过该方法存在一些缺陷也是需要技术人员了解的，其主要的问题在于：凝胶干燥过程中由于溶剂的挥发特性，导致材料的性能受到一定程度的影响；无机组仅仅只由二氧化钛以及二氧化硅；因溶剂不合适的问题，PP、PE等常见纳米材料的制备较为困难。该方法虽有一定的缺陷，由于该方法的各项操作技术较为成熟，因此在纳米塑料的研发应用范围较广[1]。
材料科学中的新材料研发及其应用
材料科学中的新材料研发及其应用材料科学是自然科学和工程学科交叉融合的产物。
它通过对各种材料的微观结构、力学性质、热学性质、电学性质以及光学性质等方面的研究，探讨各种材料的制备过程和性能优化方法，以此实现对各种材料的全面掌握和高效应用。
随着科技的不断发展和进步，人们对各种材料的性能要求越来越高，因此，材料科学也在不断发展和进步，在不断探索各种新型材料的特性和优势，以应对各个领域的需求。
这些新型材料在医学、航空、军工、通信等众多领域中都得到了广泛应用，成为人们研发新产品和解决实际问题的重要基础。
一、纳米材料的研发及应用纳米科技是21世纪的重大科技领域之一，它涉及到了多个领域，如物理学、化学、材料科学、生物科学、电子工程等。
纳米材料的基本特点是尺寸小，表面积大，量子效应显著，这些特点使得纳米材料具有独特的物理、化学和生物学性质，具有很强的应用前景。
纳米材料的应用可以从环境、医疗、农业、能源等多个方向入手。
例如，可以利用纳米材料来净化水中有机污染物和重金属离子，也可以制备高精度探针来检测生物分子的含量和位置，制造太阳能电池等。
二、生物材料的研发及应用生物材料是一类具有生物相容性、功能多样性、可可性及修复与再生性的材料。
生物材料可以广泛应用于医疗器械、人工器官、生物工程及组织学重建等领域。
例如，人工骨料材料、人造心脏瓣膜材料，以及人工皮肤等，这些都是生物材料的应用之一。
此外，生物材料也可以用于生物技术和生物传感器等领域。
三、光学材料的研发及应用光学材料是一类集光学、物理、化学等多学科于一体，具有调控光学性质的功能性材料。
这些材料具有光电响应、非线性光学效应、光子带隙等特性，可以制备具有特殊光学性质的晶体、薄膜以及纳米结构。
光学材料的应用范围很广，比如在激光加工和聚焦仪器上的应用，光纤通信和生命诊断仪器上的应用。
同时，光学材料还可以应用于太阳能电池和显示器等领域。
四、碳材料的研发及应用碳材料具有机械强度高、导电性好，还具有良好的耐腐蚀性质。
原位合成纳米复合材料的制备及应用研究
原位合成纳米复合材料的制备及应用研究随着科技进步和社会需求的不断提高，人们对新型材料的研发和应用越来越重视。
纳米复合材料作为一种具有特殊性能和广泛应用前景的新型材料，近年来备受关注。
其中，原位合成纳米复合材料因其制备工艺简单、成本低廉、性能优异等特点，成为当前研究的热点之一。
一、原位合成纳米复合材料的概念和特点原位合成纳米复合材料是指通过在合成过程中同时引入不同的材料，将它们合成成一种具有新的结构和性能的材料。
这种制备方式相比于外源性添加方法和机械混合法等传统方法，具有以下特点：1.高效性：原位合成法能够在一次反应中同时合成出不同的材料，提高了制备效率。
2.材料性能优异：原位合成法能够在合成过程中精细控制材料的成分和微观结构，从而获得更好的性能。
例如，复合材料中的一些组分可以在纳米级别上分散，从而得到具有高强度、高导电性等特殊性能的材料。
3.制备成本低廉：原位合成法一般不需要高温、高压等昂贵的设备和独特的环境条件，制备成本相对较低。
二、原位合成纳米复合材料在电子、催化等领域的应用1.电子领域原位合成纳米复合材料在电子领域的应用比较广泛，主要表现为以下两个方面：（1）电极材料：将纳米材料与其他材料原位合成，可以制备出优异的电极材料，例如二氧化钛/氮化钼纳米复合材料电极材料。
该材料具有高的储能密度、高的能量转化效率等优异性能，可以应用于锂离子电池、太阳能电池和超级电容器等领域。
（2）传感器：通过原位合成法制备出的纳米复合材料，在传感器领域也有应用。
例如，将金属氧化物与碳纳米管原位合成，制备出的复合材料具有高灵敏度、高选择性等优异性能，可以用于气体硫化物传感器、生化传感器等领域。
2.催化领域催化领域是原位合成纳米复合材料的另一个重要应用领域。
原位控制合成方法可以实现纳米材料的高分散性和高晶化度，从而提高催化剂的活性。
例如，将金属硫化物和纳米碳材料原位合成，可以制备出以硫化物为活性中心的高效催化剂，可以广泛应用于环保、石油化工等领域。
纳米复合材料
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3
纳米微粒的熔点可远低于块状金属。例如 2nm的金颗粒熔点为600K．随粒径增加，熔 点迅速上升，块状金为1337K；纳米银粉熔 点可降低刮373K。此特性为粉末冶金工业提 供了新—工艺。
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4
利用等离了共振频率随颗粒尺寸变化的性 质，可以改变颗粒尺寸，控制吸收边的位移 ，制造具有一定频宽的微波吸收纳米材料， 可用于电磁波屏蔽、隐形飞机等．
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16
▪纳米复合材料(nanocomposites)是 指分散相尺度至少有一维小于100 nm 的复合材料(含有纳米单元相的复合材 料 )。从基体与分散相的粒径大小关系 ，复合可分为微米一微米、微米一纳 米、纳米一纳米的复合
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17
▪根据Hall—Perch方程，材料的屈服强度与晶 粒尺寸平方根成反比。这表明，随晶粒的细化 材料强度将显著增加。此外，大体积的晶区将
。
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（4）微乳液法
微乳液一般是由表面活性剂、助表面活性剂、油和 水组成的透明、热力学稳定的各向同性体系。其中 含有表面活性剂和助表面活性剂的单分子层所包裹 而形成微乳液滴状物，称为微反应器。通常所用的 表面活性剂为非离子型的 烷基苯酚聚氧乙烯醚等或离于型的碱金属皂活性剂 。据报道．用醇盐化合物、油和水形成微乳液制备 出无团聚的酸钡立方形纳米晶．用射线法测定的线 宽来计算其尺寸为6 nm—7 nm，由于乳液中微液 滴的大小决定钛酸钡的尺寸．同时液滴大小仅受表 面活性剂分子的亲水性部分的尺寸所控制，因此使 纳米晶颗粒粒径分布较窄。这正是此方法的特点。
缺点是原料价格较高．且对设备要求高。用
该方法可将二甲基二氯硅烷-氯系统或六甲基
纳米复合材料范文
纳米复合材料范文纳米复合材料的制备方法多种多样，包括溶液法、凝胶法、化学气相沉积等。
其中，溶液法是一种常用的制备方法，其步骤主要包括纳米颗粒的制备和纳米颗粒与基体材料的混合。
制备纳米颗粒的方法包括溶胶凝胶法、球磨法、热溶胶法等。
然后通过将纳米颗粒与基体材料进行混合，形成纳米复合材料。
通过在复合材料中引入纳米颗粒，可以改善材料的机械性能和热传导性能。
例如，将纳米颗粒引入到金属基体中可以显著提高材料的强度和硬度；将纳米颗粒引入到聚合物基体中可以增加材料的韧性和耐磨性。
此外，纳米颗粒的高比表面积和尺寸效应也可以改善材料的光学和电学性能。
纳米复合材料的应用领域广泛。
在汽车工业中，纳米复合材料可以用于制造轻量化零部件，提高汽车的燃油效率和减少尾气排放。
在航空航天领域，纳米复合材料可以用于制造耐高温材料和轻量化结构材料，提高飞机的性能和降低重量。
在电子技术领域，纳米复合材料可以用于制造高性能的半导体器件和导电粘合剂。
在能源储存和转换领域，纳米复合材料可以用于制造高效的太阳能电池和储能材料。
然而，纳米复合材料也面临一些挑战和问题。
首先，纳米颗粒的制备和纳米复合材料的制备需要精确的控制和复杂的操作，增加了材料的制备成本和工艺复杂性。
其次，纳米颗粒的分散性和稳定性对纳米复合材料的性能有重要影响，而纳米颗粒的分散和稳定性往往是一个挑战。
此外，由于纳米颗粒的尺寸效应，纳米复合材料的性能通常会受到尺寸效应的影响，这需要更深入的研究和理解。
综上所述，纳米复合材料具有独特的特性和广泛的应用潜力。
通过精确控制纳米颗粒的制备和纳米复合材料的制备过程，可以获得具有优异性能的纳米复合材料。
随着纳米技术的不断发展，纳米复合材料将在许多领域中发挥越来越重要的作用。
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纳米复合材料的探索及应用纳米复合材料的探索及应用的热－机械性能、阻隔性能和阻燃性能将会得到戏剧性的提高。
在提高耐热性、尺寸稳定性、导电性方面，它们也能超越普通填料和纤维填料。
纳米尺度的增强塑料在汽车和包装业已经市场化，尽管利润不是太高，发展速度也比预期的慢。
但是就像热心的研究人员和商业界人土在最近发表的多篇论文所指出的，纳米复合材料的发展步伐将大大加快。
美国商业通讯有限公司（ＢＣＣ）的市场调查报告指出，在２００３年，世界市场上的聚合物纳米复合材料的总产量为二千四百五十万镑，价值九千余万美元。
ＢＣＣ还指出，纳米复合材料的市场年增长率将会达到１８.４％，到２００８年产值将会达到两亿多美元。
在研究开发和实际应用中处于领先地位的纳米填料是纳米粘土、纳米滑石、碳纳米管和石墨片。
但是其它如合成粘土、多面体低聚硅倍半氧烷、以及像亚麻和苎麻之类的天然纤维也在被积极地开发。
１．最常用的纳米填料目前最受人们关注并率先投入商业应用的两类纳米填料是纳米粘土和碳纳米管。
这两种纳米填料必须进行化学处理来改变其表面性质，以促进填料在树脂中的均匀分散，改善填料和树脂的相容性，这样才有可能达到最佳的改性效果。
这两种纳米填料能显著地改善塑料的结构、热性能、阻隔性和阻燃性。
碳纳米管还能提高塑料的导电性。
到目前为止，由于价格低，纳米粘土显示出了最强的商业竞争能力，它的价格为25-3.25美元镑，可以被广泛地用于热塑性聚烯烃、绦纶、聚苯乙烯和尼龙等。
研发和应用最多的是蒙脱土（一种层状硅铝酸盐），它的单个片层直径约１微米，厚度约１纳米。
美国国内两家主要的生产商是Nanomer公司和南方粘土产品公司。
这两家公司和树脂与改性剂供应商、复合材料生产商、汽车零部件生产商和包装公司联合进行研究开发，相关研究成果都申请了专利,不少研究成果在商业上取得了成功。
通用汽车公司已经率先将纳米复合材料用于汽车上。
通用汽车公司宣布在２００２款GMC旅行车和ChevroletAstro客货两用车车体外的脚踏板上使用了纳米复合材料。
在２００３和２００４款车型上也使用了纳米复合材料部件。
稍后，通用汽车公司在它的体积最大的车型，２００４款的ChevroletImpala汽车的车体两侧使用了聚丙烯／粘土纳米复合材料。
这种复合物是由密执根州Warren市的通用汽车公司研发中心与Basell北美公司、南方粘土产品公司联合开发的。
最新的应用是在201X款的GMHummerH2汽车上。
这种车车箱底的中心大梁、方向盘和车尾的保险杠上用了大约7镑重模塑成型的彩色纳米复合材料部件。
这种材料是Basell公司研发的热塑性聚烯烃纳米粘土复合材料。
纳米粘土能提高塑料的力学强度，而碳纳米管则能赋予塑料以导电性和导热性。
碳纳米管的商业潜力受到它的高价格的制约，其价格高达100美元克，它的聚合物母料在市场上可以５０美元／镑左右的价格购得。
但从上世纪九十年代未以来，美国生产的几乎每一辆汽车中都使用了碳纳米管，典型的应用是将碳纳米管与尼龙混合以改进燃料系统的抗静电性能。
含碳纳米管的防静电复合材料也能用于保护计算机的读写头。
碳纳米管包括单层和多层结构两种类型。
前者的外径通常是1-2纳米，后者的外径通常是8-12纳米。
他们的长度在10-100微米之间，至少有1000：1的长径比。
碳纳米管的拉伸强度是不锈钢的50倍，导热性是铜的5倍。
与炭黑、金属粉之类的传统填料相比，碳纳米管在增加塑料的导热性与导电性方面的能力强很多倍。
美国国内的碳纳米管供应商主要有HperionCatalsis公司和后来的Zvex公司。
这两个供应商提供的碳纳米管聚合物母料通常含15-20的碳纳米管。
一种不同但有关联的产品是PrografProdut公司提供的气相生长的碳纳米纤维。
据称它的PrografⅢ纳米纤维在改善导热性和导电性方面能与碳纳米管媲美，能大幅度地提高复合材料的机械性能和page将被用于生产２００６款轻型卡车的中央控制台。
其它方面的应用包括办公家具（取代２０％的玻璃纤维增强聚丙烯）和设备零部件，Forte能降低重量和成本。
PolOne公司最近推出了MaxxamLST 系列的聚丙烯均聚物／纳米粘土复合物，声称这种材料具有高硬度和高冲击强度。
PolOne公司还报告说通过其专利工艺,这种材料已克服了纳米粘土剥离和分散不完全的问题，它的性能达到甚至超越许多热塑性工程塑料。
并称这种材料质轻、美观、易于成型、成本低。
PolOne 公司也提供纳米粘土含量达４０％的纳米粘土母料（商品名为Nanoblend），Nanoblend的基体可以是均聚聚丙烯、改性聚丙烯、线型低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和乙烯共聚物。
一些品种专门被用于提高阻隔性能。
PolOne公司报告说最近的商业应用包括了货盘和日常用品，并详细说明了MaxxamLST可以做为工程塑料的替代品，因为它们具有良好的尺寸稳定性（这对于机器零部件是至关重要的）。
而且，他们还称这种材料具有好的冲击强度和更轻的重量。
MaxxamLST也可以考虑用于消费者可随意使用的用具，这是因为它具有很好的耐化学腐蚀性和硬度，其可循环使用的次数也得到了大幅度的提高。
Nanoblend也正在被考虑用于汽车内外的热塑性聚烯烃部件。
其主要优点是尺寸稳定、质轻、硬度高而冲击强度不降低。
Nanoblend用于膜片，可提高其阻隔性、硬度和热变形温度，控制抗菌剂、染料等其它添加剂的迁移和挥发。
用于吹塑料成型包装材料，可提高其阻隔性能，降低厚度，缩短成型周期。
薄壁化和更快的成型速度对注塑成型也是有吸引力的。
３．增强效果更好的TPOs由通用汽车公司和南方粘土产品公司发表的论文提及了汽车上的热塑性聚烯烃（TPOs）部件，其性能通过纳米粘土得到了大幅度的改进。
这些改进来之不易：早先由于粘土凝聚导致的成型问题最终通过优化粘土在挤出机上的进料位置、螺杆设计、螺杆转速、成型温度和成型压力得到了解决。
成型问题解决以后，TPOs纳米复合材料与传统的滑石粉填充TPOs 相比，性能得到了全面的改善，性能更稳定、低温韧性更好、消除了水纹、减小了涂层的剥离和熔合痕、改进了着色能力、抗抓挠能力、抗磨损能力和再生能力。
而且，更低的填料含量意味着更低的密度（密度降低３％－２１％），更轻的重量粘合时需要的粘合剂更少，这有利于降低成本。
在汽车上，纳米复合材料适用的部件包括仪器仪表板、摇杆套、装饰件、格栅、车盖气窗、仪器控制台、座位上的泡沫材料、车门的芯层结构材料、轴套、垂直和水平支柱、档板、引擎盖、风扇罩、进气口、燃料箱和输油管线。
除了ＴＰＯ／粘土纳米复合材料外，通用汽车公司还尝试了用碳纳米管复合材料取代现在的热固性结构复合材料。
通用汽车公司对用碳纳米管或短纳米纤维取代连续的碳纤维后填料含量可以降低感兴趣。
碳纳米管有潜力增加塑料的导热性。
４．更好的阻隔材料聚合物阻隔技术也通过纳米粘土得到了很大发展。
三菱气体化学品公司和Honeell专业聚合物公司正在将Nanoor公司的纳米粘土用于尼龙以作为多层聚酯瓶和食品包装膜中的阻隔层。
MGC的一种叫ImpermN的尼龙纳米复合材料在欧州已用于生产装啤酒和其它酒精类饮料的多层聚酯瓶。
也正在被考虑用于生产装碳酸类软饮料的瓶子。
接下来将被考虑用于生产多层热成型的装熟肉制品和干酪的包装容器，以及用于生产包装土豆片和番茄酱的软质薄膜。
Honeell公司起初将它的Aegis牌尼龙６纳米复合材料定位于生产聚酯（PET）啤酒瓶。
在２００３年底，韩国的HiteBreer公司生产了一种叫HitePither牌的啤酒瓶，在这种啤酒瓶中使用了含抗氧剂的Aegis，但在商业上并不成功。
Aegis是三层结构中的阻隔层，据说可以提供２６周的保质期。
Honeell公司现在正将其它的不含抗氧剂的Aegis纳米复合材料代替乙烯－乙烯醇共聚物（EVOH）用于制作薄膜和包装袋。
据报导，这些材料成本比EVOH低，质轻，阻隔性能更好，而且有更好的抗穿刺能力和更好的透明度（因为纳米颗粒的体积小，不会妨碍光线透过）。
美国军方和美国航空和宇宙航行局（NASA）联合马萨诸塞州Chelmsford市的TritonSstems公司正在寻求用纳米粘土提高EVOH的阻隔性能，以制备长效包装材料。
它们在EVOH中加入３％的南方粘土产品公司的Cloisite纳米粘土并制成薄片，夹在两层ＰＰ片之间，通过热成型试验性地制成了食品包装盒。
据报导，它不用冷藏就有３－５年的保质期，而且具有良好的透明度、成型加工性和可循环使用性能。
AloaCSICrafordsville公司正在寻求一项有关共挤出阻隔材料的专利，这种材料用于生产啤酒、果汁和碳酸软饮料的塑料瓶盖。
这种材料包括一层尼龙６／纳米粘土复合材料，再加上一到二层含抗氧剂的EVA。
这种材料据说在高湿度（相对温度９５％－９６％）环境中胜过其它阻隔材料。
韩国的LG化学品有限公司已经开发了一种高阻隔性的单层吹塑模塑容器，这种容器是用含３％－５％的纳米粘土的HDPE制成的，用于装甲苯和轻质的液态烃。
LG报导说，与纯HDPE相比，烃溶剂在这种材料中的渗透性降低了４０－２００倍。
５．多用途的纳米碳从上世纪九十年代初以来，象快速连接器、过滤器之类的汽车供油管路中的零部件中就使用了由尼龙１２和纳米碳组成的内部阻隔层。
HperionCatalsis公司现在致力于将碳纳米管引入到用在汽车燃料系统中的改性尼龙和氟塑料之类的其它树脂中。
一种新的氟塑料／碳纳米管复合材料正被用于制造汽车燃料管路连接器的Ｏ型圈。
在电子领域，计算机硬驱中的聚碳酸酯和聚醚酰亚胺（通用电气公司的Ultem）部件用碳纳米管进行了增强，加碳纳米管后其传导性更好，也更平滑。
在过去的三年以来，欧州一家主要的汽车零部件供应商一直在将碳纳米管用于通用电气公司的NorlGTX牌尼龙／聚苯醚合金中以制造外部的档泥板。
这种导电性的纳米复合材料可以进行静电涂覆。
位于东兰辛市的密执根州立大学的复合物材料与结构中心研发了一种新的表面处理的石墨纳米片。
石墨有粘土几倍的模量，有优异的导电与导热性。
当加入环氧树脂后，与普通的的碳纤维和纳米尺度的炭黑相比，它导致了更好的机械性能和优异的导电性。
密执根州立大学看到了它在回声探测保护和电磁干扰领域的潜在用途。
塑料纳米石墨复合物预计售价为５美元／镑，比碳纳米管和气相生成的碳纤维要便宜得多。
碳纳米管除了具有传导性外，还具有其它性能。
位于马里兰州Gaithersburg市的国立标准与技术研究所的研究人员报告说在聚丙烯中加入碳纳米管不仅提高了材料的强度和性能，而且显著地改变了聚合物熔体的流动方式，事实上消除了出口膨胀。
６．纳米阻燃剂NIST的研究人员大量的研究表明纳米粘土能有效地提高材料的阻燃性能。
NIST发现在尼龙６中加２％和５％的纳米粘土后，其放热速度分别减小了３２％和６３％。