高分子纳米复合材料 详解
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纳米粒子尺寸小，比表面积大，位于表面上的原子占 相当大的比例，因此粒子表现为具有壳层结构（包括 键态、电子态、配位数等）。
具有闭壳层电子结构的金属，如II主族的Ca、Mg等，其纳米 粒子内部的原子间距比常规块材的要大，相应地结合力性质 从金属键向范德华力转变；
常规的Si、Ge等材料是典型的共价键型材料，而其纳米粒子 表现出金属键的性质；
物理性能方面
热性能：由于纳米粒子尺寸小，表面能高，其熔点、 开始烧结温度和晶化温度比常规粉体低；例如纳米 银的熔点可低于373K；常规氧化铝烧结温度在 1973 ~ 2073K之间，而纳米氧化铝可在1423 ~ 1673K之间烧结，致密度可达99.0％以上。
电性能：粒子尺寸小于某一临界尺寸后，材料的电 阻会发生突变，例如金属会变为非导体。
年份
纳米颗粒的表面改性
颗粒填充复合材料中的 界面（颗粒间和颗粒/基 体间）相互作用是实现 材料性能的关键；
随着颗粒粒径的减小， 排斥力降低的速度远高 于吸引力，从而形成团 聚体；
必须通过颗粒的表面处 理以降低复合材料中粒 子间的吸引力，同时增 大颗粒/基体相互作用。
聚合物基体 纳米粒子
表面改性方法
表面活性剂可吸附在纳米粒子的表面，对生成的粒子 起稳定和保护作用，防止粒子的进一步生长。
另外通过选择表面活性剂及助剂还可以控制水相微区 的形状，从而得到不同形状的纳米粒子包括球形、棒 状、碟状，还可以制备纳米级核－壳双金属粒子、合 金粒子、核－壳双半导体粒子等。
A
B
A
B
C
1 Mixing 2 Interchange 3 Nucleation
ROPO3H2
Ca(ROPO3H)2+ CO2 +H2O
ROPO3Ca+CO2 +H2O
H2O
ROPO3Ca ·H2O
O
O
Zr OH + HO C (CH2)16 CH3
O
Stearic acid
O Zr
O
O O C (CH2)16 CH3 + H2O
O Zr OH
O O
Zr OH O
常规的离子键材料，如金属卤化物等，其纳米粒子带有共价 键的性质，且主要是由于表面原子的贡献。
半导体 陶瓷
ionic
原子间相互作用变化示图
metallic
高分子
v.d.Waals
c lus ter
bulk c ovalent
纳米粒子的性能
由于纳米粒子的结构和原子间相互作用发生了 上述变化，导致在化学、物理（热、光、电磁 等）性质方面表现出特异性;
利用聚合物特有的官能团对金属离子的络合吸附及基体对 反应物运动的空间位阻，或是基体提供了纳米级的空间限 制，从而原位反应生成纳米复合材料，常用于制备金属、 硫化物和氧化物等纳米单元复合高分子的功能复合材料。
Wang Y等人将离聚物E-MAA粒子与乙酸铅或乙酰丙酮铅在160oC左 右混炼，金属阳离子与E-MAA形成极性团簇，而共聚物的羧基作为 阴离子环绕在其周围。
表面活性剂处理是在静电相互作用下， 通过纳米粒子的高能表面吸附表面活 性剂的极性基团而达到目的。
在一定条件下这种吸附会形成离子键 合，但新形成的化合物与粒子的次表 面的作用本质依然是物理作用。
■ CaCO3 + RCOOH
Ca (OH) (OOCR) + CO2
■ CaCO3+ROPO3H2
ROPO3H ·CaHCO3
30 ~ 300m厚的 聚合物膜
（含0.0005 ~ 1M 的Pb2+）
25~125oC 1atm的H2S, 2h
PbS，PbSe、 ZnSe、ZnS、 CdSe等
在纳米单元存在下单体分子原位聚合生成聚 合物
在含有金属、硫化物或氢氧化物胶体粒子溶液中，单 体分子原位聚合生成高分子，其关键是保持胶体粒子 的稳定性，使之不发生团聚。
纳米粒子的光学性能由于受量子尺寸效应和表面效 应的影响，其变化尤为显著。如贵金属所呈现的三 阶非线性光学性能等。
磁性能：铁磁性材料粒子的尺寸减小至单畴态时， 通常呈现高的矫顽力，进一步减小尺寸，则受热扰 动影响，表现为超顺磁性。
纳米单元的制备方法
通常有两种形式的制备： 从小到大的构筑式，即由原子、分子等前体出发制 备； 从大到小的粉碎式，即由常规块材前体出发制备 （一般为了更好控制所制备的纳米单元的微观结构 性能，常采用构筑式制备法）。
关键： 1）单体先插入 2）聚合速度与外界相当 3）预交换的有机链越长越有利
Conventional Composites
Intercalated Nanocomposite
Exfoliated Nanocomposites
透射电镜照片
插层 Intercalation
层离 Exfoliation
基于直接共混法制备复合材料
小尺寸效应（材料周期性边界条件的破坏）； 表面或界面效应（表面能和活性的增大）； 量子尺寸效应（电子能级或能带结构的尺寸依
赖性）等。
化学性质方面
金属纳米粒子在空气中易氧化，甚至燃烧；
纳米粒子具有常规材料所没有的催化性能，且可以 有特征反应，在提高催化反应效率、优化反应路径、 提高反应速度和定向等方面，提供了新的途径。
总体上又可分为物理方法、化学方法和物理化学方法
三种。
物理方法
物理粉碎法：采用超细磨制备纳米粒子，利用介质和 物料间相互研磨和冲击，并附以助磨剂或大功率超声 波粉碎，达到微粒的微细化。
物理气相沉积法（PVD）：在低压的惰性气体中加热 欲蒸发的物质，使之气化，再在惰性气体中冷凝成纳 米粒子，加热源可以是电阻加热、高频感应、电子束 或激光等，不同的加热方法制备的纳米粒子的量、大 小及分布等有差异；还有流动液面真空蒸发法，放电 爆炸法，真空溅射法等。
物 理 气 相 沉 积 法
电 子 束 加 热
等
离
子
和
激 蒸发容器的结
光 加
构简单，除金 属外，对SiC 同样有效
热
适合实验室规模 量产
流 动 液 面 真 空 蒸 发 法
通
制备碳化物，
电
Cr、Ti、V、Zr
加
发烟量大，高
热
熔点金属给出 非晶物质，Nb、
蒸
Ta、Mo
发
法
化学方法
化学气相沉积法（CVD）：采用与PVD法相同的加热 源，将原料（金属氧化物、氢氧化物，金属醇盐等） 转化为气相，再通过化学反应，成核生长得到纳米粒 子；
插层纳米复合材料
层离纳米复合材料
层离纳米复合材料的 透射电镜照片
核心思想
通过对空间限制条件，反应动力学因素、热力学因素 等的控制来保证体系的某一组成相的至少一维尺寸在 纳米尺度范围内。
控制纳米单元的初级结构：纳米单元的自身几何参数。
控制纳米单元聚集体的次级结构空间分布参数和体积 分数等。
在聚合物基体中原位生成纳米单元
蒸发（或溅射、激光）沉积法制备纳米金属－有机聚 合物复合膜：利用蒸发沉积，溅射沉积和激光沉积使 有机单体在衬底表面聚合，同时金属汽化沉积在衬底 上，得到金属－有机聚合物复合膜。
溶胶－凝胶法等。
例如蒙脱土Nax(Al2-xMgx)(Si4O10)·mH2O是一种层状硅酸盐，层 厚约为1nm，层内表面具有过剩的负电荷，通过层间吸附阳离子 来补偿，若层间阳离子为Ca2+、Mg2+、Na+等时，易与有机或无 机阳离子进行交换。原位插层聚合后的基体除聚酰胺外，还有聚 酰亚胺、聚酯、聚碳酸酯等。
(Em )
4
Clay
3.5
E = 178 GPa = 2.83
L/t = 50
3
2.5
Glass E = 72.4 GPa = 2.54 L/d = 20
Talc E = 41 GPa = 2.75 L/t = 7
2
1.5
1
0
10
20
30
40
50
Filler Concentration (Wt %)
nm (10-9 m)
3D 纳米粒子 (例如二氧化硅等) 2D 纳米管 (例如碳纳米管、晶须等) 1D 纳米片 (如层状硅酸盐等)
石块撞击引起应力发白
普通高分子材料
纳米复合材料
喷漆抗刮擦能力
普通高分子材料
纳米复合材料
阻燃性
• 成炭 • 不蔓延 • 不滴落
纳米复合材料
• 不成炭 • 蔓延 • 滴落
4 Growth
激 光 合 成 法
可制备 SiC、 Si3N4， 产量大
二、纳米颗粒填充聚合物复合材料
聚合物基纳米复合材料是一种重要的有机-无机杂化材 料，通常由各种无机纳米单元与有机聚合物以各种方 式复合得到。
复合材料有着单一材料所不具备的可变结构参数（复 合度、联结型、对称性、标度、周期性等），且复合 材料的各组元间存在协同作用而产生多种复合效应。
高分子纳米复合材料
ZHONGSHAN UNIVERSITY
提纲
引言 纳米粒子的结构、性能及制备 纳米颗粒填充聚合物复合材料 纳米复合材料的表征技术
颗粒填充复合材料—从微米到纳米
纳米填料
宏观 Macro 微米 Micro 纳米 Nano
> mm (10-3 m) m (10-6 m)
优点：
增强增韧 提高热稳定性 阻燃
提高阻隔性能 降低收缩和残余应力
缺点：
难以均匀分散（至少填充相在某一维方向的尺寸处在纳米尺 度范围（1~100nm））
Modulus Ratio (E||/E0) Predicted Modulus (GPa)
填料长径比的重要性
E||
1v f 1v f
由于目前我国非层状纳米无机颗粒生产厂家有数百 家，加上从结构材料的角度来看，必须考虑大批量 和低成本生产是的要素，因此将市售非层状纳米无 机颗粒和塑料工业长期采用的共混工艺结合起来有
利于新材料的开发和应用。
800
纳米粒子
600
纳米复合材料 聚合物基纳米复合材料
400
论文发表数目
200
0 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000
对热固性高聚物，如环氧树脂，可以先将纳米单元与环氧低聚物混 合，然后再固化成型，形成纳米复合材料。
纳米单元和高分子同时生成
插层原位聚合制备聚合物基有机－无机纳米复合材料： 聚合物单体插入到具有层状结构的硅酸盐粘土中，在 层间原位聚合，同时聚合物大分子链促使层状结构解 理，在聚合物基体中形成分散的纳米单元，从而原位 得到纳米复合材料。
普通高分子材料
1980 – 2002年纳米复合材料国际专利统计
一、纳米粒子的结构、性能及制备
纳米粒子的尺寸范围一般是1~100nm。当材料尺寸减 小到纳米级的某一尺寸，材料的物性会发生突变，与 同组份的常规材料的性能完全不同，所以纳米级材料 表现出强烈的尺寸依赖性。
而粒子的尺寸小于1nm时，称为团簇，其总原子数从 几个至几十个，几乎所有的原子都排列在粒子的表面 上。
在Au/Pt双金属胶体粒子溶液中原位聚合生成聚乙烯醇及聚（N-乙烯 基-2-吡咯烷酮）制备纳米复合材料。
把一系列金属微粉浸泡在含有聚电解质的吡咯、呋喃、噻吩、苯胺 及其衍生物的溶液中，单体吸附在粒子表面，再放入氧化剂溶液中 聚合，就在金属粒子表面包上一层导电聚合物，既保持了金属的高 电导率，又可防止粒子被空气氧化。
水热合成法：高温高压下在水溶液或蒸汽等流体中合 成；
化学沉淀法：将沉淀剂加入金属盐溶液中，得到沉淀 后进行热处理，包括直接沉淀，共沉淀、均一沉淀等；
溶胶－凝胶（Sol-Gel）法：将金属有机醇盐或无机盐 溶液经水解，使溶质聚合成溶胶再凝胶固化，再经低 温干燥，磨细后再煅烧得到纳米粒子
微乳液和反相胶束法：微乳液和反相胶束是利用两种 互不相容的溶剂（有机溶剂和水溶液），通过选择表 面活性剂及控制相对含量，可将其水相液滴尺寸限制 在纳米级，不同微乳液滴相互碰撞发生物质交换，在 水核中发生化学反应，得到纳米粒子。
无机粒子的表面改性根据表面改性剂和粒子间有无 化学反应而分为物理改性和化学改性两类。
以次价键力为主的物理改性方法通常仅能产生 7.0x102 ~ 7.0x103MPa的粘附力，低于化学键产生 的7.0x103 ~ 7.0x104MPa粘附力。
表面活性剂处理
表面活性剂的分子由非极性的亲油的 碳氢键部分和极性的、亲水的基团组 成；
2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0
0
100
200
300
百度文库
400
500
Filler Aspect Ratio
聚合物基纳米复合材料的制备方法
纳米单元与聚合物 直接共混；
在聚合物基体中原 位生成纳米单元；
在纳米单元存在下 单体分子原位聚合 生成聚合物；
纳米单元和聚合物 同时生成。
常规复合材料
具有闭壳层电子结构的金属，如II主族的Ca、Mg等，其纳米 粒子内部的原子间距比常规块材的要大，相应地结合力性质 从金属键向范德华力转变；
常规的Si、Ge等材料是典型的共价键型材料，而其纳米粒子 表现出金属键的性质；
物理性能方面
热性能：由于纳米粒子尺寸小，表面能高，其熔点、 开始烧结温度和晶化温度比常规粉体低；例如纳米 银的熔点可低于373K；常规氧化铝烧结温度在 1973 ~ 2073K之间，而纳米氧化铝可在1423 ~ 1673K之间烧结，致密度可达99.0％以上。
电性能：粒子尺寸小于某一临界尺寸后，材料的电 阻会发生突变，例如金属会变为非导体。
年份
纳米颗粒的表面改性
颗粒填充复合材料中的 界面（颗粒间和颗粒/基 体间）相互作用是实现 材料性能的关键；
随着颗粒粒径的减小， 排斥力降低的速度远高 于吸引力，从而形成团 聚体；
必须通过颗粒的表面处 理以降低复合材料中粒 子间的吸引力，同时增 大颗粒/基体相互作用。
聚合物基体 纳米粒子
表面改性方法
表面活性剂可吸附在纳米粒子的表面，对生成的粒子 起稳定和保护作用，防止粒子的进一步生长。
另外通过选择表面活性剂及助剂还可以控制水相微区 的形状，从而得到不同形状的纳米粒子包括球形、棒 状、碟状，还可以制备纳米级核－壳双金属粒子、合 金粒子、核－壳双半导体粒子等。
A
B
A
B
C
1 Mixing 2 Interchange 3 Nucleation
ROPO3H2
Ca(ROPO3H)2+ CO2 +H2O
ROPO3Ca+CO2 +H2O
H2O
ROPO3Ca ·H2O
O
O
Zr OH + HO C (CH2)16 CH3
O
Stearic acid
O Zr
O
O O C (CH2)16 CH3 + H2O
O Zr OH
O O
Zr OH O
常规的离子键材料，如金属卤化物等，其纳米粒子带有共价 键的性质，且主要是由于表面原子的贡献。
半导体 陶瓷
ionic
原子间相互作用变化示图
metallic
高分子
v.d.Waals
c lus ter
bulk c ovalent
纳米粒子的性能
由于纳米粒子的结构和原子间相互作用发生了 上述变化，导致在化学、物理（热、光、电磁 等）性质方面表现出特异性;
利用聚合物特有的官能团对金属离子的络合吸附及基体对 反应物运动的空间位阻，或是基体提供了纳米级的空间限 制，从而原位反应生成纳米复合材料，常用于制备金属、 硫化物和氧化物等纳米单元复合高分子的功能复合材料。
Wang Y等人将离聚物E-MAA粒子与乙酸铅或乙酰丙酮铅在160oC左 右混炼，金属阳离子与E-MAA形成极性团簇，而共聚物的羧基作为 阴离子环绕在其周围。
表面活性剂处理是在静电相互作用下， 通过纳米粒子的高能表面吸附表面活 性剂的极性基团而达到目的。
在一定条件下这种吸附会形成离子键 合，但新形成的化合物与粒子的次表 面的作用本质依然是物理作用。
■ CaCO3 + RCOOH
Ca (OH) (OOCR) + CO2
■ CaCO3+ROPO3H2
ROPO3H ·CaHCO3
30 ~ 300m厚的 聚合物膜
（含0.0005 ~ 1M 的Pb2+）
25~125oC 1atm的H2S, 2h
PbS，PbSe、 ZnSe、ZnS、 CdSe等
在纳米单元存在下单体分子原位聚合生成聚 合物
在含有金属、硫化物或氢氧化物胶体粒子溶液中，单 体分子原位聚合生成高分子，其关键是保持胶体粒子 的稳定性，使之不发生团聚。
纳米粒子的光学性能由于受量子尺寸效应和表面效 应的影响，其变化尤为显著。如贵金属所呈现的三 阶非线性光学性能等。
磁性能：铁磁性材料粒子的尺寸减小至单畴态时， 通常呈现高的矫顽力，进一步减小尺寸，则受热扰 动影响，表现为超顺磁性。
纳米单元的制备方法
通常有两种形式的制备： 从小到大的构筑式，即由原子、分子等前体出发制 备； 从大到小的粉碎式，即由常规块材前体出发制备 （一般为了更好控制所制备的纳米单元的微观结构 性能，常采用构筑式制备法）。
关键： 1）单体先插入 2）聚合速度与外界相当 3）预交换的有机链越长越有利
Conventional Composites
Intercalated Nanocomposite
Exfoliated Nanocomposites
透射电镜照片
插层 Intercalation
层离 Exfoliation
基于直接共混法制备复合材料
小尺寸效应（材料周期性边界条件的破坏）； 表面或界面效应（表面能和活性的增大）； 量子尺寸效应（电子能级或能带结构的尺寸依
赖性）等。
化学性质方面
金属纳米粒子在空气中易氧化，甚至燃烧；
纳米粒子具有常规材料所没有的催化性能，且可以 有特征反应，在提高催化反应效率、优化反应路径、 提高反应速度和定向等方面，提供了新的途径。
总体上又可分为物理方法、化学方法和物理化学方法
三种。
物理方法
物理粉碎法：采用超细磨制备纳米粒子，利用介质和 物料间相互研磨和冲击，并附以助磨剂或大功率超声 波粉碎，达到微粒的微细化。
物理气相沉积法（PVD）：在低压的惰性气体中加热 欲蒸发的物质，使之气化，再在惰性气体中冷凝成纳 米粒子，加热源可以是电阻加热、高频感应、电子束 或激光等，不同的加热方法制备的纳米粒子的量、大 小及分布等有差异；还有流动液面真空蒸发法，放电 爆炸法，真空溅射法等。
物 理 气 相 沉 积 法
电 子 束 加 热
等
离
子
和
激 蒸发容器的结
光 加
构简单，除金 属外，对SiC 同样有效
热
适合实验室规模 量产
流 动 液 面 真 空 蒸 发 法
通
制备碳化物，
电
Cr、Ti、V、Zr
加
发烟量大，高
热
熔点金属给出 非晶物质，Nb、
蒸
Ta、Mo
发
法
化学方法
化学气相沉积法（CVD）：采用与PVD法相同的加热 源，将原料（金属氧化物、氢氧化物，金属醇盐等） 转化为气相，再通过化学反应，成核生长得到纳米粒 子；
插层纳米复合材料
层离纳米复合材料
层离纳米复合材料的 透射电镜照片
核心思想
通过对空间限制条件，反应动力学因素、热力学因素 等的控制来保证体系的某一组成相的至少一维尺寸在 纳米尺度范围内。
控制纳米单元的初级结构：纳米单元的自身几何参数。
控制纳米单元聚集体的次级结构空间分布参数和体积 分数等。
在聚合物基体中原位生成纳米单元
蒸发（或溅射、激光）沉积法制备纳米金属－有机聚 合物复合膜：利用蒸发沉积，溅射沉积和激光沉积使 有机单体在衬底表面聚合，同时金属汽化沉积在衬底 上，得到金属－有机聚合物复合膜。
溶胶－凝胶法等。
例如蒙脱土Nax(Al2-xMgx)(Si4O10)·mH2O是一种层状硅酸盐，层 厚约为1nm，层内表面具有过剩的负电荷，通过层间吸附阳离子 来补偿，若层间阳离子为Ca2+、Mg2+、Na+等时，易与有机或无 机阳离子进行交换。原位插层聚合后的基体除聚酰胺外，还有聚 酰亚胺、聚酯、聚碳酸酯等。
(Em )
4
Clay
3.5
E = 178 GPa = 2.83
L/t = 50
3
2.5
Glass E = 72.4 GPa = 2.54 L/d = 20
Talc E = 41 GPa = 2.75 L/t = 7
2
1.5
1
0
10
20
30
40
50
Filler Concentration (Wt %)
nm (10-9 m)
3D 纳米粒子 (例如二氧化硅等) 2D 纳米管 (例如碳纳米管、晶须等) 1D 纳米片 (如层状硅酸盐等)
石块撞击引起应力发白
普通高分子材料
纳米复合材料
喷漆抗刮擦能力
普通高分子材料
纳米复合材料
阻燃性
• 成炭 • 不蔓延 • 不滴落
纳米复合材料
• 不成炭 • 蔓延 • 滴落
4 Growth
激 光 合 成 法
可制备 SiC、 Si3N4， 产量大
二、纳米颗粒填充聚合物复合材料
聚合物基纳米复合材料是一种重要的有机-无机杂化材 料，通常由各种无机纳米单元与有机聚合物以各种方 式复合得到。
复合材料有着单一材料所不具备的可变结构参数（复 合度、联结型、对称性、标度、周期性等），且复合 材料的各组元间存在协同作用而产生多种复合效应。
高分子纳米复合材料
ZHONGSHAN UNIVERSITY
提纲
引言 纳米粒子的结构、性能及制备 纳米颗粒填充聚合物复合材料 纳米复合材料的表征技术
颗粒填充复合材料—从微米到纳米
纳米填料
宏观 Macro 微米 Micro 纳米 Nano
> mm (10-3 m) m (10-6 m)
优点：
增强增韧 提高热稳定性 阻燃
提高阻隔性能 降低收缩和残余应力
缺点：
难以均匀分散（至少填充相在某一维方向的尺寸处在纳米尺 度范围（1~100nm））
Modulus Ratio (E||/E0) Predicted Modulus (GPa)
填料长径比的重要性
E||
1v f 1v f
由于目前我国非层状纳米无机颗粒生产厂家有数百 家，加上从结构材料的角度来看，必须考虑大批量 和低成本生产是的要素，因此将市售非层状纳米无 机颗粒和塑料工业长期采用的共混工艺结合起来有
利于新材料的开发和应用。
800
纳米粒子
600
纳米复合材料 聚合物基纳米复合材料
400
论文发表数目
200
0 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000
对热固性高聚物，如环氧树脂，可以先将纳米单元与环氧低聚物混 合，然后再固化成型，形成纳米复合材料。
纳米单元和高分子同时生成
插层原位聚合制备聚合物基有机－无机纳米复合材料： 聚合物单体插入到具有层状结构的硅酸盐粘土中，在 层间原位聚合，同时聚合物大分子链促使层状结构解 理，在聚合物基体中形成分散的纳米单元，从而原位 得到纳米复合材料。
普通高分子材料
1980 – 2002年纳米复合材料国际专利统计
一、纳米粒子的结构、性能及制备
纳米粒子的尺寸范围一般是1~100nm。当材料尺寸减 小到纳米级的某一尺寸，材料的物性会发生突变，与 同组份的常规材料的性能完全不同，所以纳米级材料 表现出强烈的尺寸依赖性。
而粒子的尺寸小于1nm时，称为团簇，其总原子数从 几个至几十个，几乎所有的原子都排列在粒子的表面 上。
在Au/Pt双金属胶体粒子溶液中原位聚合生成聚乙烯醇及聚（N-乙烯 基-2-吡咯烷酮）制备纳米复合材料。
把一系列金属微粉浸泡在含有聚电解质的吡咯、呋喃、噻吩、苯胺 及其衍生物的溶液中，单体吸附在粒子表面，再放入氧化剂溶液中 聚合，就在金属粒子表面包上一层导电聚合物，既保持了金属的高 电导率，又可防止粒子被空气氧化。
水热合成法：高温高压下在水溶液或蒸汽等流体中合 成；
化学沉淀法：将沉淀剂加入金属盐溶液中，得到沉淀 后进行热处理，包括直接沉淀，共沉淀、均一沉淀等；
溶胶－凝胶（Sol-Gel）法：将金属有机醇盐或无机盐 溶液经水解，使溶质聚合成溶胶再凝胶固化，再经低 温干燥，磨细后再煅烧得到纳米粒子
微乳液和反相胶束法：微乳液和反相胶束是利用两种 互不相容的溶剂（有机溶剂和水溶液），通过选择表 面活性剂及控制相对含量，可将其水相液滴尺寸限制 在纳米级，不同微乳液滴相互碰撞发生物质交换，在 水核中发生化学反应，得到纳米粒子。
无机粒子的表面改性根据表面改性剂和粒子间有无 化学反应而分为物理改性和化学改性两类。
以次价键力为主的物理改性方法通常仅能产生 7.0x102 ~ 7.0x103MPa的粘附力，低于化学键产生 的7.0x103 ~ 7.0x104MPa粘附力。
表面活性剂处理
表面活性剂的分子由非极性的亲油的 碳氢键部分和极性的、亲水的基团组 成；
2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0
0
100
200
300
百度文库
400
500
Filler Aspect Ratio
聚合物基纳米复合材料的制备方法
纳米单元与聚合物 直接共混；
在聚合物基体中原 位生成纳米单元；
在纳米单元存在下 单体分子原位聚合 生成聚合物；
纳米单元和聚合物 同时生成。
常规复合材料