纳米复合材料文

纳米复合材料文专业:电气工程与自动化

班级:13级2班

姓名:许超

学号:1316301193

纳米材料综述:

纳米材料是指晶粒尺寸为纳米级(10-9米)的超细材料，它的微粒尺寸大于原子簇，小于通常的微粒，一般为100一102nm。它包括体积分数近似相等的两个部分:一是直径为几个或几十个纳米的粒子;二是粒子间的界面。前者具有长程序的晶状结构，后者是既没有长程序也没有短程序的无序结构。 1984年德国萨尔兰大学的Gleiter以及美国阿贡试验室的Siegel相继成功地制得了纯物质的纳米细粉。Gleiter 在高真空的条件下将粒径为6nm的Fe粒子原位加压成形，烧结得到纳米微晶块体，从而使纳米材料进入了一个新的阶段。1990年7月在美国召开的第一届国际纳米科学技术会议，正式宣布纳米材料科学为材料科学的一个新分支。从材料的结构单元层次来说，它介于宏观物质和微观原子、分子的中间领域。在纳米材料中，界面原子占极大比例，而且原子排列互不相同，界面周围的晶格结构互不相关，从而构原子排列互不相同，界面周围的晶格结构互不相关，从而构. 在纳米材料中，纳米晶粒和由此而产生的高浓度晶界是它的两个重要特征。纳米晶粒中的原子排列已不能处理成无限长程有序，通常大晶体的连续能带分裂成接近分子轨道的能级，高浓度晶界及晶界原子的特殊结构导致材料的力学性能、磁性、介电性、超导性、光学乃至热力学性能的改变。纳米相材料和其他固体材料都是由同样的原子组成，只不过这些原

子排列成了纳米级的原子团，成为组成这些新材料的结构粒子或结构单元。其常规纳米材料中的基本颗粒直径不到l00nm，包含的原子不到几万个。一个直径为3nm的原子团包含大约900个原子，几乎是英文里一个句点的百万分之一，这个比例相当于一条300多米长的帆船跟整个地球的比例。

纳米复合材料综述:

纳米复合材料是以树脂、橡胶、陶瓷和金属等基体为连续相，以纳米尺寸的金属、半导体、刚性粒子和其他无机粒子、纤维、纳米碳管等改性为分散相，通过适当的制备方法将改性剂均匀性地分散于基体材料中，形成一相含有纳米尺寸材料的复合体系，这一体系材料称之为纳米复合材料。

纳米复合材料优点

纳米复合材料是指分散相尺度至少有一维小于100nm的复合材料,由于纳米分散相大的比表面和强的界面作用,纳

米复合材料表现出不同于一般宏观复合材料的综合性能。

纳米颗粒由于其尺寸小,比表面积非常大而表现出与常规微米级材料截然不同的性质。在与聚合物复合时,纳米颗粒的表面效应,小尺寸效应,量子效应以及协同效应,将使复合材料的综合性能有极大的提高。这种复合材料既有高分子材料本身的优点,又兼备了纳米粒子的特异属性,因而使其具有

众多的功能特性,在力学,催化,功能材料(光,电,磁,敏感)

等领域内得到应用。例如,插层法制得的聚丙烯/蒙脱土等纳

米复合材料,在力学性能上具有了高强度,高模量,韧性和高热变形温度等优点。

阻隔性能在尼龙6和还氧树脂中纳米分散少量层状蒙脱土,并暴露在氧等离子体中,可形成均匀钝态和自恢复无

机表面。这是由于纳米复合物中表面高分子的氧化使层状硅酸盐的含量相对增多,从而形成一层无机表面层。此无机区域是湍层的,层状硅酸盐之间的平均距离为1nm~4nm。这类陶瓷硅酸盐提供了一种纳米复合物的涂层,可以阻止氧气离子的渗入,从而提高了高分子材料在氧环境中的生存寿命。

生物功能 RichardM等用四步软印法在高分子正-烷基硫醇表面上获得表面图形凹槽,并成功用于培养细菌细胞。这种位于表面的功能单元属一种三维细菌栏,体积可小至12立方微米。获得的细菌栏是憎水的,甲基封端的正烷基硫醇为底部,可提高细菌的粘附,而栏壁则由聚丙烯/聚己二醇

层状纳米复合物构成,可以降低粘附。细菌可在此种表面图形凹槽内成活,大槽可以养18±5个细菌,小槽可养2±1个。

电学磁学性能[7] B.Scrosati等人通过将纳米尺寸的陶土粉末分散到聚乙二醇-锂盐中获得一种新型的含锂聚电解质。此复合物在30℃~80℃范围内有很好的机械稳定性能和高的离子导电性,所以此纳米复合聚电解质在可充锂电池的应用上有很好的前景。 G.Hadziioannou等研究了高分子含量与壳形貌对电导性能的影响。他们用导电的聚吡咯涂覆

到不导电的胶乳表面,可以获得很低的渝渗域值。发现聚吡

咯的含量小于2%时,聚吡咯壳表面是平滑的,且导电性随聚

吡咯的浓度的增加而提高,渝渗域值为0.25%,表明此时聚吡

咯壳的厚度为0.6nm。在聚吡咯的含量大于2%时,吡咯壳呈

现出不同的表面形貌,甚至会形成独立的聚吡咯粒子,而且

此时的导电性与聚吡咯的含量无关。

光学与光电导性能[4] ParasN.Prasad等人报导了聚N-乙烯基咔唑(PVK)与表面钝态的CdS形成的杂化复合物具有

光电导性质。其中PVK作为电荷转移高分子基质,表面钝态

的CdS用作电荷产生的光敏剂。JeffreyG实验发现,此纳米

复合物的光电导性质好于聚N-乙烯基咔唑(PVK)与C60所形

成的复合物。 R.Premachandran等在反胶束的微结构环境

中用酶催化反应合成了含硫羟基的聚苯酚,在反胶束的水相

中合成了CdS半导体纳米晶体,通过硫羟基将聚苯酚与CdS

半导体纳米晶体连接形成纳米复合物,此纳米复合物在溶液

中很稳定,固态时呈微球形状,并且具有量子点粒子的发光

性质。控制共聚单体量,改变Zn/Cd比率可以得到不同含量

的ZnS或ZnxCd1-xS与聚甲基丙烯酸甲酯形成的纳米复合物。实验发现, ZnxCd1-xS复合物具有可调的发射波长。通过调

整Zn/Cd的摩尔比,形成的纳米复合物可以产生连续变化的

发光波长,复合样品呈现不同的发光颜色。这种纳米复合物

可望用于电子发光器件中。 ParasN.Prasad等发现向半导