第一篇：納米材料與技術(shù)論文

石墨烯在橡膠中的應(yīng)用

摘要：石墨烯具有較強(qiáng)的力學(xué)性能和導(dǎo)電/導(dǎo)熱性質(zhì)，為發(fā)展多功能聚合物納米材料提供了新的方向。本文簡(jiǎn)單介紹了石墨烯的制備及其功能化,并重點(diǎn)介紹了石墨烯/橡膠納米復(fù)合材料的3種主要制備方法，同時(shí)分析了石墨烯/橡膠納米復(fù)合材料的發(fā)展前景和存在問(wèn)題.關(guān)鍵詞：石墨烯 納米復(fù)合材料 制備引言

橡膠在室溫下具有獨(dú)特的高彈性，其作為一種重要的戰(zhàn)略性物資，泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)"高新技術(shù)和國(guó)防軍工等領(lǐng)域。然而，未補(bǔ)強(qiáng)的橡膠存在強(qiáng)度低，模量低，耐磨差，抗疲勞差等缺陷。因此絕大數(shù)橡膠都需要補(bǔ)強(qiáng)，同時(shí)隨著橡膠制品的多元化，在滿足最基本的物理機(jī)械性能強(qiáng)度的同時(shí)，需要具有功能性的納米填料/橡膠復(fù)合材料。石墨烯是一種有著優(yōu)異性能的二維納米填料，將石墨烯與聚合物復(fù)合是發(fā)揮其性能的重要途徑，石墨烯/橡膠納米復(fù)合材料對(duì)橡膠的力學(xué)機(jī)械性能、電學(xué)性能、導(dǎo)熱性能和氣體阻隔性能等都有很大提升，因此得到了廣泛關(guān)注。石墨烯的制備及其衍生物的功能化 2.1 石墨烯的制備

本文重點(diǎn)介紹利用氧化石墨烯（GO）的還原來(lái)制備石墨烯，該方法制備的石墨烯不能完全消除含氧官能團(tuán)，還存在結(jié)構(gòu)缺陷和導(dǎo)電性差等缺點(diǎn)，但是相比于其他方法，其宏量和廉價(jià)制備的特點(diǎn)更為突出。2.2 氧化石墨烯的還原

目前，氧化石墨烯的還原一般分為熱還原與化學(xué)還原兩種方法。熱還原是指 GO在高溫下脫除表面的含氧基團(tuán)并釋放大量氣體，從而還 原并剝離GO.化學(xué)還原法是指利用具有還原性的物質(zhì)對(duì)GO進(jìn)行脫氧還原。2.3 石墨烯的功能化

對(duì)于氧化石墨烯還原之后的石墨烯，可以用非共價(jià)鍵改性，通過(guò)工業(yè)用燃料，熒光增白劑，表面活性劑高效穩(wěn)定石墨烯。

2.4 橡膠/石墨烯復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)，性能的檢測(cè)

利用紅外光譜儀測(cè)定復(fù)合物的紅外光譜圖;用X射線衍射儀（XRD)測(cè)定復(fù)合物的衍射譜圖;用發(fā)射掃描電鏡(SEM)分析復(fù)合物的形貌；用電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試式樣力學(xué)性能。3 橡膠/石墨烯橡膠納米復(fù)合物的制備方法

目前制備石墨烯/橡膠復(fù)合材料的制備方法主要有三種，即膠乳共混法，溶液共混法，機(jī)械混煉法。3.1 膠乳共混法 利用超聲輻照膠乳和原位還原法(ULMR)制備石墨烯均勻分散的石墨烯/NB復(fù)合材料的方法，解決了石墨烯在橡膠基體中的分散和剝離問(wèn)題，橡膠復(fù)合材料的力學(xué)性能大幅度提高[1].通過(guò)膠乳混合-靜態(tài)熱壓和硫化方法制備了具有石墨烯導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的石墨烯/NR納米復(fù)合材料[2].黃光速等通過(guò)膠乳法分別制備了石墨烯/NR和石墨烯/丁苯橡膠(SBR)復(fù)合材料，并研究了材料的硫化機(jī)理[3].Kim等[4]通過(guò)膠乳法制備了石墨烯/SBR復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)橡膠材料的熱穩(wěn)定性和導(dǎo)電性能得到了顯著提升.Schopp等[5]通過(guò)膠乳法制備了常規(guī)和新型碳系填料(炭黑,碳納米管,石墨烯)填充的SBR復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)不同填料類型、填充量、填料分散方法對(duì)復(fù)合材料性能的有影響，其中，石墨烯對(duì)SBR復(fù)合材料的力學(xué)性能、電性能以及氣體阻隔性能的提高最為顯著.3.2 溶液共混法

Lian等[6]通過(guò)溶液共混法制備了石墨烯/丁基橡膠(IR)復(fù)合材料,橡膠機(jī)械性能得到顯著的提升.Sadasiviuni等[7]用馬來(lái)酸酐接枝丁基橡膠(MA-g-HR)，通過(guò)溶液法制備得到了石墨烯/MA-g-HR納米復(fù)合材料.Bai等[8]利用超聲將氧化石墨烯分散到二甲基甲酰胺，將丁腈橡膠(NBR)溶于四氫呋喃，然后將氧化石墨烯分散液加到橡膠溶液中，再經(jīng)超聲、分散、干燥、雙輥混煉和熱壓硫化得到了氧化石墨烯/NBR復(fù)合材料.3.3 機(jī)械混煉法

Mahmoud等[9]最早通過(guò)機(jī)械混煉法制備了石墨烯/NBR復(fù)合材料，并研究了石墨烯對(duì)材料的循環(huán)疲勞的影響.Al-solamy等[10]先利用雙輥開(kāi)煉機(jī)對(duì)復(fù)合橡膠進(jìn)行機(jī)械混煉，然后將復(fù)合橡膠模壓成面積為1cm2、高1cm的圓柱體，最后熱壓、硫化得到石墨烯/NBR復(fù)合材料,并研究了復(fù)合材料的導(dǎo)電性能，提出了導(dǎo)電橡膠納米復(fù)合材料壓阻效應(yīng)的微觀結(jié)構(gòu)模型.Das等通過(guò)機(jī)械共混法分別制備了石墨烯、膨脹石墨(EG)、CNTs、EG/CNTs雜化填充SBR納米復(fù)合材料，并對(duì)4種復(fù)合材料的電性能和力學(xué)性能做了對(duì)比.Dao等[11]通過(guò)鋁三仲丁醇在DMF水溶液中處理石墨烯制備出氧化鋁涂覆氧化石墨烯納米片復(fù)合填料.3.4 其他方法。

Castro等[12]采用氣相沉積法在聚苯胺/乙丙橡膠復(fù)合導(dǎo)電橡膠中趁機(jī)石墨烯的方法制備了新型有機(jī)電導(dǎo)材料；Cheng等[13]以金屬鎳泡沫為模版，通過(guò)CVD法制備了三維石墨烯泡沫，再將二甲基硅橡膠澆筑到石墨烯泡沫中制備石墨烯/合成橡膠復(fù)合材料；Zhan等[14]報(bào)道了將化學(xué)還原的石墨烯自組裝到NR膠乳粒子表面，在不經(jīng)過(guò)開(kāi)練配合的情況下直接靜態(tài)熱壓硫化，制備了具有石墨烯“隔離”網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的NR復(fù)合材料（NRLGES）；Wang等[15]在玻璃基板上通過(guò)層-層的靜電組裝制備了聚乙烯亞胺/羧基丁腈橡膠多層膜材料.4結(jié)論與展望

石墨烯具有優(yōu)異的物理和電特性，作為橡膠納米填料，具有非常高的增強(qiáng)效率和效果，同好似還可以賦予橡膠材料其他特性如導(dǎo)電性，導(dǎo)熱性，改善其機(jī)械性能和氣體阻隔性能等，對(duì)橡膠制品的高性能化和功能化具有特別的意義。

石墨烯/橡膠復(fù)合材料的制備方法的核心問(wèn)題是在集體中均勻有效的分散與分布石墨烯填料。目前常用的復(fù)合方法有：膠乳共混、溶液共混和機(jī)械混煉，一般采用溶液共混和膠乳共混制備的復(fù)合材料中石墨烯分散均勻，因此復(fù)合材料具有更優(yōu)異的性能。GO表面的含氧基團(tuán)能有效增強(qiáng)與極性橡膠的界面作用；還原石墨烯比表面積大且存在“褶皺”結(jié)構(gòu)，因此其與大多數(shù)非極性橡膠如NR，SBR等有較強(qiáng)的界面結(jié)合。通過(guò)石墨烯的表面修飾可以進(jìn)一步提高街面作用和石墨烯分散，從而提高復(fù)合材料性能，總的來(lái)說(shuō)，石墨烯可以有效的增加各種橡膠基材的導(dǎo)電性，導(dǎo)熱性，機(jī)械強(qiáng)度和氣體阻隔性。

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第二篇：納米保鮮技術(shù)論文

納米保鮮技術(shù)

摘要：概述了納米保鮮技術(shù)和國(guó)內(nèi)外幾種新型的保鮮技術(shù)，以及納米保鮮技術(shù)的優(yōu)越性，重點(diǎn)介紹了納米保鮮劑以及納米包裝材料在食品保鮮中的應(yīng)用，并討論了其前前景以及安全性。

隨著科技的發(fā)展和人們生活水平的進(jìn)步，人們對(duì)事物儲(chǔ)存的要求也越來(lái)越高，相比于傳統(tǒng)的腌漬，脫水等食物儲(chǔ)存，人們?cè)絹?lái)越青睞于新鮮的食物，先比于傳統(tǒng)的食物保存方法，保鮮食物更加健康口感也更加突出。而相比于幾種常見(jiàn)的保鮮技術(shù)，納米保鮮又有諸多的優(yōu)點(diǎn)，受到了諸多的關(guān)注。(一)幾種傳統(tǒng)的保鮮技術(shù)：

1.干燥法：僅適用于糧食，對(duì)水果等不適用

2.化學(xué)試劑保鮮法：化工產(chǎn)品含有多種對(duì)人體健康有害的成份和物質(zhì)。有害的毒素殘留不但危害人體健康、污染環(huán)境，造成動(dòng)植物群體的更大危害，而且成本高、操作不便。

3.食品添加劑保鮮法：大都采用高錳酸鉀、山梨酸鉀、倍酸脂、多菌靈、抗生素及甲醛等防腐劑。這類有害物質(zhì)危害人體健康，主要損傷和抑制ＤＮＡ復(fù)制和代謝，有的直接損傷細(xì)胞，使人體誘發(fā)多種疾病。

4.電冰箱保鮮法：電冰箱僅僅具有制冷的作用，并不具備保鮮功能，無(wú)法抑制細(xì)菌和殺死病毒。同時(shí)電冰箱也會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，影響人體健康，且儲(chǔ)藏?cái)?shù)量有限，風(fēng)味不佳，高耗能源。

5.微凍技術(shù)，僅使用于海鮮類產(chǎn)品，且暫不成熟，不具備推廣運(yùn)用條件。

6.氣調(diào)保鮮法：相比于以上幾種保鮮方法有明顯的優(yōu)點(diǎn)，但是其一是設(shè)備投資大。、一般小型企業(yè)和個(gè)體私營(yíng)戶都難以實(shí)現(xiàn)，氣調(diào)保鮮雖然優(yōu)于冷藏，但是仍會(huì)是食物的口感品質(zhì)下降，口感和色澤改變，風(fēng)味和口感也大不如以前。且冷藏的管理復(fù)雜，費(fèi)工費(fèi)時(shí)并大量耗費(fèi)電能，也不能很好解決食品運(yùn)輸過(guò)程中的保鮮問(wèn)題，同時(shí)造成了成本高，加重了終端消費(fèi)者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)

我們需要新型的保鮮技術(shù)，隨著納米技術(shù)的發(fā)展，納米在食物保鮮方面的作用也越來(lái)越受到重視，納米保鮮劑正是時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物，中國(guó)果蔬產(chǎn)量居世界領(lǐng)先地位，年均生產(chǎn)水果一億噸，蔬菜３.５億噸。但是，由于受到保鮮技術(shù)和儲(chǔ)備能力的制約，流通過(guò)程中果蔬年損失率高達(dá)25—30％。而美國(guó)的果蔬損失率僅為1.7—5%，相比之下，中國(guó)的果蔬損失指數(shù)比發(fā)達(dá)國(guó)家的美國(guó)高出23.65個(gè)百分點(diǎn)。也就是說(shuō)，中國(guó)農(nóng)民每年生產(chǎn)的水果和蔬菜就有近四分之一被白白地?fù)p失！

（二）納米保鮮劑

保鮮劑廣泛廣泛適用于任何品種的瓜果、水果、蔬菜、花卉、肉類、禽蛋、海鮮、食用菌等食品的保鮮貯藏，且有效提高了果蔬品質(zhì)?？朔藭r(shí)間短，容量小，有毒副作用，操作不便，成本高的弊端，國(guó)外很多國(guó)家都在使用，中國(guó)市場(chǎng)尚處于起步階段，但前景廣闊

1.納米保鮮劑的優(yōu)點(diǎn)：

A吸附性：ＰＳＬＴ材料具有很強(qiáng)的雙重吸附性，巨大的比表面積不但可以吸附大量的農(nóng)藥殘留、有害毒素、有害重金屬，還可以分解乙烯氣體和抑制細(xì)菌。

B溶出性：由于ＰＳＬＴ材料中的有益元素溶出率高，可以供給其保鮮產(chǎn)品所缺少的礦物質(zhì)、微量元素、中量元素和稀土元素（果蔬產(chǎn)品在田間生長(zhǎng)時(shí)靠土壤來(lái)供給能量，而在保鮮儲(chǔ)存期間則有納米保鮮劑提供養(yǎng)分有效延長(zhǎng)其生命）。

C對(duì)各元素的雙向調(diào)節(jié)作作用：使用ＰＳＬＴ產(chǎn)品可對(duì)常量和微量元素的含量進(jìn)行雙向調(diào)節(jié)。若缺少的元素或離子，加入ＰＳＬＴ材料能溶解補(bǔ)充；而已有的或過(guò)多的，因“同離子效應(yīng)”使其不溶解或產(chǎn)生結(jié)晶沉淀以減少它的含量，使其被保鮮果蔬產(chǎn)品達(dá)到生物體需要的最佳營(yíng)養(yǎng)平衡狀態(tài)，健康自然存活。

D PH雙向調(diào)節(jié)作用：用ＰＳＬＴ保鮮食品，其ＰＨ值呈弱堿性，而且鉀、硅等元素的含量明顯提高。因ＰＳＬＴ材料可將ＰＨ值４調(diào)至６以上，ＰＨ值１０調(diào)至７左右，即根據(jù)物體所需進(jìn)行雙向調(diào)節(jié)至接近中性或弱堿性。在弱堿性條件下，微生物難以生存，并造成有害病菌擠出性死亡；而羥基自由基特性可造成細(xì)菌脫水性死亡(而不同于傳統(tǒng)的殺菌劑來(lái)毒殺病菌)，因此被保鮮的產(chǎn)品不會(huì)腐爛變質(zhì)。

D無(wú)緣遠(yuǎn)紅外線輻射：對(duì)于被納米保鮮劑保鮮的產(chǎn)品其體內(nèi)的水分在共振的條件下處于微循環(huán)狀態(tài)呈生物活性，其水分不容易流失。植物和動(dòng)物都屬于生物。比如：豬圈里的豬是活的，其血液是流通的，豬的水分就不會(huì)流失豬也不會(huì)腐爛，而一塊豬肉的水分就容易流失、風(fēng)干或者腐爛。類同于，一個(gè)人的血液如果沒(méi)有發(fā)生病變就不會(huì)導(dǎo)致人的死亡。因此，對(duì)所有含水分新鮮的產(chǎn)品都具有保鮮的作用，而且水分越大保鮮期越長(zhǎng)。并可以使食品提升品質(zhì)，改善口感，增加營(yíng)養(yǎng)。

由于以上五個(gè)方面的特性，因此在采用納米保鮮劑時(shí)需求的環(huán)境（室內(nèi)）溫度（常溫）零下6度至零上35度即可保鮮，而不需要苛求低溫冷藏，因?yàn)楣弋a(chǎn)品在大田里生長(zhǎng)期間即遇到過(guò)低溫也遭受過(guò)高溫并未致其變質(zhì)，當(dāng)然大多數(shù)產(chǎn)品不能在零下儲(chǔ)存，我們?cè)诓捎眉{米保鮮劑時(shí)為方便管理和規(guī)范體積用到的容器，本身可起到保溫與隔熱的作用。所以在采用納米保鮮產(chǎn)品過(guò)程中不需考慮溫、濕度，常溫即可。

2納米保鮮劑的特點(diǎn):

1、保鮮范圍廣：對(duì)果蔬、根莖類、肉制品類、食品類、動(dòng)物標(biāo)本類、花卉、禽蛋、食用菌、飲料、奶茶等所有含水分的產(chǎn)品都有非常理想的保鮮效果。

2、成本低廉：ＰＳＬＴ納米生物材料是無(wú)機(jī)成分(類似于永久性磁鐵及吸鐵石)，性能穩(wěn)定，幾乎不會(huì)衰變。數(shù)十年間可持續(xù)不斷地發(fā)揮作用，因此可以反復(fù)使用。只有被棄置或散落丟失時(shí)，其功能才隨之“消失”。所以保鮮成本非常的低廉，是其他任何保鮮措施無(wú)法取代的。

3、效果獨(dú)特：貯存任何食品6－8小時(shí)后可達(dá)到有機(jī)活性標(biāo)準(zhǔn)。使變褐帶味的生肉8小時(shí)后復(fù)鮮，煮米飯可使米飯?jiān)霭?，且一周不?huì)發(fā)餿，能提高產(chǎn)品品質(zhì)，是食品的天然改良劑和脫毒劑；

4、保鮮期限長(zhǎng)：所有含水分的產(chǎn)品都可以用普斯利通保鮮劑進(jìn)行保鮮，且其所保鮮的產(chǎn)品含水份越大保鮮期越長(zhǎng)，也就是說(shuō)保鮮期和果蔬產(chǎn)品所含的水分是成正比的。大致來(lái)說(shuō)，具體的保鮮期還因我們所要保鮮的產(chǎn)品的品種、產(chǎn)地、貯藏時(shí)的成熟度、貯藏的時(shí)節(jié)和貯藏條件都有關(guān)系。如：西瓜的水分占85%所以其保期可達(dá)1年；瓜果、水果、蔬菜、嫩玉米、棗、薯類水分占到65%其保期在6個(gè)月以上；豆角、辣椒、茄子等保期在5個(gè)月以上；由于黃瓜的呼吸強(qiáng)度大保期僅為4個(gè)月；草莓、荔枝、櫻桃、檳榔保期兩個(gè)月；肉類、海鮮、花卉、食用菌、葉菜、野菜、面包食品等保鮮期為2個(gè)月以上。

5、安全健康：納米生物脫毒保鮮劑能吸附有機(jī)物、重金屬而用于環(huán)保處理毒水毒氣；具有消炎止痛、吸毒排毒收斂功能而用于制藥；能抑菌殺菌而用于美容保??；能溶出人體所需的微量元素又能吸附水中的氯氣除去重金屬和異味，可制作優(yōu)質(zhì)PSLT納米生物礦泉水；用于浸種育苗，使秧苗健壯，作物繁茂，提高作物品質(zhì)，增產(chǎn)明顯；用于釀造，可提高酒品質(zhì)除去酒中惡醉成分，使酒變得更香醇；能除去飼料中污染物，使動(dòng)物健康發(fā)育，促進(jìn)生長(zhǎng)，提高禽類產(chǎn)蛋率、延長(zhǎng)產(chǎn)蛋期；用它培養(yǎng)花木效果更佳，促進(jìn)花木生長(zhǎng)發(fā)育，使花朵更鮮艷等。

但PSLT納米生物材料在某種意義上講更適宜于人體，PSLT納米生物礦泉水是人體“細(xì)胞洗滌劑”，能排除人體內(nèi)積累的有害重金屬，而使體內(nèi)細(xì)胞起死回生。PSLT生物納米中微量元素分布曲線與生物體水分中微量元素分布曲線相吻合，能使水分中微量元素達(dá)到平衡，對(duì)人體健康大有益處。

3納米保鮮劑的現(xiàn)狀：

雖然這方面的研究很多，但是成品少，效果也不是很盡如人意，市場(chǎng)上也有很多類似的假冒產(chǎn)品，其安全性也有待考證，但是這也新型的保鮮技術(shù)為人類未來(lái)的生活帶來(lái)了無(wú)限的可能，國(guó)內(nèi)外也有很多專家企業(yè)致力于這方面的研究，發(fā)展速度快一旦成熟將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益

對(duì)于不怕擠壓的果蔬產(chǎn)品，比如西瓜、土豆、紅薯等，利用普通民房果窖、防空洞、地下室就地成垛碼放，按比例、間距夾放保鮮劑即可。

用于超市貨架展臺(tái)保鮮時(shí)，在展臺(tái)上面按比例、間距擺放好保鮮劑后，在上面堆放果蔬、食品、等任何含水分的新鮮產(chǎn)品均可。

納米保鮮劑可反復(fù)使用，且永不失效，在電冰箱或者其他箱子、盒子、柜子的六面內(nèi)壁用雙面膠粘貼保鮮劑后，不用電的納米保鮮盒、保鮮箱、保鮮柜就誕生了，且效果理想、節(jié)能環(huán)保、健康安全，永久使用，不遠(yuǎn)的將來(lái)將走進(jìn)千家萬(wàn)戶。

（三）納米包裝材料

果蔬采摘后持續(xù)的生命活動(dòng)主要表現(xiàn)為呼吸作用，其實(shí)質(zhì)是在各種酶的參與下，經(jīng)過(guò)一系列中間反應(yīng)進(jìn)行的一個(gè)緩慢的生物氧化與還原過(guò)程。其間組織中復(fù)雜的有機(jī)物分解成簡(jiǎn)單物質(zhì)，最后生成二氧化碳和水，并釋放出熱量。理想的保鮮材料應(yīng)當(dāng)既要保持果蔬呼吸作用，維持其緩慢的生命活動(dòng)，但又不會(huì)破壞其正常的新陳代謝。另外，果蔬的保鮮在很大的程度上依賴于水分的適度保持。儲(chǔ)運(yùn)期間的呼吸要消耗水分，此外，多種因素也會(huì)造成部分水分的蒸發(fā)。果蔬水分損失的內(nèi)因是由它們的組份性質(zhì)所決定，而一般外部因素則更起著主 導(dǎo)作用，環(huán)境溫度、濕度、光照、等。新鮮果蔬最常使用氣調(diào)包裝技術(shù)，其保鮮機(jī)理主要是依賴包裝膜材料高分子鏈熱振動(dòng)形成的間隙為氣體分子透過(guò)的通道。這就要求通過(guò)氣體滲透，保持包裝內(nèi)部的氣體組分對(duì)果蔬保鮮的最佳比例。但在實(shí)際應(yīng)用中效果不是很理想。因此研制更為理想的果蔬產(chǎn) 品保鮮包裝材料顯得非常迫切，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)意義

。研究結(jié)果表明，與普通包裝材料相比，納米包裝材料在某些物理、化學(xué)、生裝材料相比，納米包裝材料在某些物理、化學(xué)、生裝材料相比，納米包裝材料在某些物理、化學(xué)、生

物學(xué)性能上有大幅度提高，如可塑性、穩(wěn)定性、阻裝材料相比，納米包裝材料在某些物理、化學(xué)、生裝材料相比，納米包裝材料在某些物理、化學(xué)、生物學(xué)性能上有大幅度提高，如可塑性、穩(wěn)定性、阻物學(xué)性能上有大幅度提高，同時(shí)在白色污染日益嚴(yán)重的今天，納米包裝技術(shù)顯得尤為重要 1納米二氧化鈦在果蔬貯藏保鮮中的應(yīng)用

納米二氧化鈦的光催化性一方面能夠?qū)⒐哔A藏中產(chǎn)生的乙烯氧化分解成二氧化碳和水；另

一方面細(xì)菌等微生物也是由有機(jī)物復(fù)合構(gòu)成，納米二氧化鈦在光線照射下產(chǎn)生氧化l生很強(qiáng)的活性自由基使蛋白質(zhì)變性，從而抑制微生物的生長(zhǎng)甚至殺死微生物。與常用殺菌劑相比，納米二氧化鈦抗菌殺菌效果迅速，滅菌徹底圓。韓永生等指出，納米TiO：具有抗菌殺毒、吸收紫外線、自潔功效及良好的阻隔性和力學(xué)性能等，可以保證包裝保持自身潔凈和防霧滴功臺(tái)

納米二氧化鈦復(fù)合薄膜可以有效地減少代謝過(guò)程納米TiO：復(fù)合薄膜可以有效地減少代謝過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳和水以及乙烯等有害物質(zhì)，抑制或殺滅微生物以減少果蔬出現(xiàn)變質(zhì)與腐爛。并且避免因其他貯藏方法如化學(xué)保鮮劑所產(chǎn)生的環(huán)境污染，克服了目前保鮮技術(shù)的缺陷，因此二氧化鈦保鮮技術(shù)有這廣闊的前景應(yīng)用

2.納米硅氧化物在果蔬貯藏保鮮中的應(yīng)用

納米SiOx顆粒的適量加入有望形成牢固的納米抗菌涂膜，同時(shí)利用硅氧鍵對(duì)二氧化鈦和氧氣吸附、溶解、擴(kuò)散和釋放作用，從而抑制果蔬呼吸強(qiáng)度，起到保鮮、保水的作用。納米SiOx的加入可能改變水分子在膜中的滲透路徑，增強(qiáng)復(fù)合膜的阻水性，提高保濕性。

加入納米SiOx涂膜劑，水晶梨的失重率與腐爛率都顯著小于其它涂膜液(P

納米技術(shù)是21世紀(jì)科技發(fā)展的制高點(diǎn)，它的迅猛發(fā)展將促進(jìn)幾乎所有領(lǐng)域產(chǎn)生一場(chǎng)革命性的變化。目前，納米技術(shù)在果蔬貯藏保鮮中的大部分研究尚處于試驗(yàn)階段，而實(shí)際應(yīng)用的例子相對(duì)較少。這主要是因?yàn)榧{米技術(shù)的應(yīng)用會(huì)使果蔬貯藏保鮮的成本加大；納米包裝材料大規(guī) 模生產(chǎn)的工藝要求高、程序復(fù)雜等諸多方面問(wèn)題還需要進(jìn)行深入細(xì)致的研究。

（三）納米保鮮的安全性

近年來(lái)，圍繞納米產(chǎn)品的生物安全問(wèn)題發(fā)達(dá)國(guó)家也積極地展開(kāi)了研究。2003年4月，R F Service(2003)在Science首先發(fā)表文章討論納米材料與生物環(huán)境相互作用可能產(chǎn)生的生物安全問(wèn)題，并介紹了Lam研究小組的研究結(jié)果。隨后，各個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)家們開(kāi)始探討納米生 物安全問(wèn)題，尤其是關(guān)于納米顆粒對(duì)人體健康、生存環(huán)境以及社會(huì)安全等方面是否存在潛在負(fù)面影響的問(wèn)題即納米生物環(huán)境安全性

科技是吧雙刃劍，在迅猛發(fā)展的納米浪潮中，任何人都不能忽視它所帶來(lái)的一些負(fù)面影響 但是，有關(guān)納米材料的安全l生評(píng)價(jià)資料檢索結(jié)果表明，世界范圍內(nèi)還沒(méi)有一個(gè)研究機(jī)構(gòu)對(duì)納米 的負(fù)面影響做相關(guān)的研究，我們要利用科技，但同時(shí)也要保護(hù)好自己

第三篇：納米科學(xué)與技術(shù)

作為一名化工人，我這學(xué)期選修了課程《納米科學(xué)與技術(shù)》，很榮幸在課堂展示環(huán)節(jié)擔(dān)任過(guò)評(píng)委，我也是我們小組的組長(zhǎng)和主講人，我想談一談自己學(xué)習(xí)這個(gè)課程的一些感受，包括準(zhǔn)備展示材料過(guò)程和作為評(píng)委的一些收獲和體會(huì)。從學(xué)生的角度寫(xiě)這些東西，希望能給以后修這門(mén)課程的同學(xué)一些借鑒和收獲。

首先，我第一次修這樣一門(mén)課程，講述科研前沿，而又有這樣一個(gè)與眾不同的結(jié)課方式，很新穎，我也很喜歡。親身去參與這個(gè)過(guò)程，真的能夠?qū)W到很多。

作為一個(gè)評(píng)委，我仔仔細(xì)細(xì)看了所有小組的展示，并按照我的判斷給出了相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。26組，盡管有些小組內(nèi)容有些重復(fù)，但總體來(lái)說(shuō)還是五花八門(mén)的，從存儲(chǔ)、發(fā)電，醫(yī)學(xué)醫(yī)藥，食品安全，納米催化，到隱身防爆，等等等等，納米材料無(wú)處不在。從評(píng)委的角度，對(duì)每組的印象各有不同，總體來(lái)說(shuō)，我覺(jué)得要注意以下幾點(diǎn)：

1，要選擇一個(gè)良好的主講人，這是每一組人給評(píng)委和老師的第一印象，不僅要口齒流

利，還要對(duì)你們的展示內(nèi)容滾瓜爛熟。

2，展示的主題切入點(diǎn)盡量要小，不要落入泛泛而談的境地。內(nèi)容要圓滿，從結(jié)構(gòu)、原

理、研究前沿、優(yōu)缺點(diǎn)到實(shí)際應(yīng)用等等，盡量將所選主題很完整的展現(xiàn)出來(lái)。一定不要選擇那些大而空的主題，在臺(tái)上對(duì)著ppt和講稿講那些自己都看不懂的東西。3，ppt做的要中規(guī)中矩，可以添加一些動(dòng)畫(huà)效果等來(lái)渲染你的內(nèi)容，但是千萬(wàn)不要讓

ppt效果淹沒(méi)了你的內(nèi)容，讓別人印象深刻的只剩下了ppt而對(duì)內(nèi)容完全沒(méi)了印象。當(dāng)然，還有一個(gè)問(wèn)題需要注意，就是ppt顏色搭配以及字體顏色，要讓大家看的清楚，看著舒服。

4，準(zhǔn)備工作要做好，比如要使用黑板就要提前擦好并準(zhǔn)備好你用的粉筆等等（我就煩

了這個(gè)錯(cuò)誤）.還有需要給評(píng)委和老師的文檔材料一定要提前打印好。

作為我們小組的組長(zhǎng)，在組織我們小組準(zhǔn)備的過(guò)程和展示過(guò)程中，我覺(jué)得要注意以下幾點(diǎn)：

1，在組隊(duì)之時(shí)就要考慮好每個(gè)人的專長(zhǎng)，做到人盡其用，每個(gè)人都有任務(wù)?？梢钥绨?/p>

組隊(duì)，這樣更能擴(kuò)大范圍尋找好隊(duì)友。

2，在定題之前要查閱足夠的相關(guān)前沿期刊和網(wǎng)站，擴(kuò)大選擇范圍才能選到好主題，避

免被重復(fù)和落入俗套假大空。

3，主題內(nèi)容切入點(diǎn)一定要小。我們組就出現(xiàn)了這個(gè)錯(cuò)誤。我們?yōu)g覽了近十年納米科學(xué)

與技術(shù)應(yīng)用前沿的進(jìn)展，找到了納米電路、納米電池、納米管泵和發(fā)電機(jī)、納米存儲(chǔ)等四個(gè)非常好的話題，原理明了簡(jiǎn)單，應(yīng)用研究又熱門(mén)，而又與我們的生活息息相關(guān)。我們小組五人商討很久之后才狠心砍掉了兩個(gè)，留下了納米管泵和發(fā)電機(jī)、納米存儲(chǔ)兩個(gè)話題。但是最后戰(zhàn)士的時(shí)候由于內(nèi)容太多而使得整個(gè)展示過(guò)程顯得很緊張很快，反而沒(méi)有選擇其中一個(gè)來(lái)集中展示來(lái)的輕松而且效果好。

4，組內(nèi)分工合作要明確，這樣工作做起來(lái)才能事半功倍。最終展示材料做好以后每個(gè)

人都要詳細(xì)推敲一遍去更改和完善。正式展示之前，要模擬展示幾次，控制好時(shí)間和速度，這樣上臺(tái)之后能達(dá)到更好的效果。

最后，很感謝老師一學(xué)期來(lái)的授課教導(dǎo)，我收獲很多。也希望以后選這個(gè)課的學(xué)弟學(xué)妹能夠獲得更大的成長(zhǎng)！

第四篇：納米材料與納米技術(shù)論文

納米材料與納米技術(shù)

學(xué)院：自動(dòng)化學(xué)院

專業(yè)年級(jí)： 2015級(jí)物聯(lián)網(wǎng)工程 學(xué)生姓名：梁建業(yè) 學(xué)號(hào)：3115001473

4班 摘要：納米技術(shù)是當(dāng)今世界最有前途的決定性技術(shù)。文章簡(jiǎn)要了解納米材料和納米技術(shù)，介紹它的一些相關(guān)的應(yīng)用及其在國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀，并嘗試預(yù)測(cè)它的發(fā)展趨勢(shì)。與此同時(shí)，也共同探討下其存在的問(wèn)題。首先，讓我們來(lái)簡(jiǎn)單地了解下納米材料和納米技術(shù)吧！一． 什么是納米材料？

納米是一個(gè)長(zhǎng)度單位，1nm=10ˉ9m。納米材料是指在結(jié)構(gòu)上具有納米尺度調(diào)制特征的材料，納米尺度一般是指1~100nm。當(dāng)一種材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)入納米尺度特征范圍時(shí)，其某個(gè)或某些性能會(huì)發(fā)生明顯的變化。納米尺度和性能的特異變化是納米材料必須同時(shí)具備的兩個(gè)基本特征。

按材質(zhì)，納米材料可分為納米金屬材料、納米非金屬材料、納米高分子材料和納米復(fù)合材料。其中納米非金屬材料又可細(xì)分為納米陶瓷材料、納米氧化物材料和其他非金屬納米材料。

按納米尺度在空間的表達(dá)特征，納米材料可分為零維納米材料即納米顆粒材料、一維納米材料（如納米線、棒、絲、管和纖維等）、二維納米材料（如納米膜、納米盤(pán)和超晶格等）、納米結(jié)構(gòu)材料即納米空間材料（如介孔材料。

按形態(tài)，納米材料可分為納米顆粒材料、納米固體材料（也稱納米塊體材料）、納米膜材料以及納米液體材料（如磁性液體納米材料和納米溶膠等）。

按功能，納米材料可分為納米生物材料、納米磁性材料、納米藥物材料、納米催化材料、納米智能材料、納米吸波材料、納米熱敏材料以及納米環(huán)保材料等）。

二．什么是納米技術(shù)？

納米技術(shù)（nanotechnology）是指在0.1~100nm空間尺度上操縱原子和分子，對(duì)材料進(jìn)行加工，制造具有特定功能的產(chǎn)品或?qū)ξ镔|(zhì)及其結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究的一門(mén)綜合性的高新技術(shù)學(xué)科。其實(shí)通俗的講就是“use little things to finish the big work”。我們?cè)诜肿釉舆@樣的微小尺度上加工材料，得到一些新型的功能性的高科技產(chǎn)品，他們往往具有相比于一般材料更優(yōu)良的性能，具有很高的實(shí)用價(jià)值和研究?jī)r(jià)值。而將納米應(yīng)用到測(cè)量等方面，又可以達(dá)到高精度的效果，比如掃描隧道顯微鏡(STM)、原子顯微鏡(AFM)的發(fā)明等。另外還有：納米物理學(xué)、納米生物學(xué)、納米化學(xué)、納米電子學(xué)、納米加工技術(shù)和納米計(jì)量學(xué)等方面的應(yīng)用。

三． 納米技術(shù)的特異性質(zhì)及其相關(guān)的應(yīng)用。

1.納米技術(shù)的具有的個(gè)性效應(yīng)。

小尺寸效應(yīng)是指：隨著顆粒尺寸的不斷減小，當(dāng)進(jìn)入納米量級(jí)的時(shí)候，顆粒的光、聲、電磁和熱力學(xué)等物理性質(zhì)將發(fā)生根本性變化的一類現(xiàn)象。比如磁性的納米顆粒的矯頑力異常之高，而且其有很多應(yīng)用，磁性車(chē)票、磁性鑰匙、磁性信用卡等都是應(yīng)用這一性質(zhì)；又如納米二氧化鈦陶瓷一改傳統(tǒng)陶瓷在室溫下可彎曲，塑性形變可達(dá)到100%，這就克服了傳統(tǒng)陶瓷性非常脆的弱點(diǎn)。

量子尺寸效應(yīng)是指：隨著顆粒的尺寸進(jìn)入納米量級(jí)，電子能級(jí)也隨之從連續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散的，也就是量子化的了，而且能級(jí)間距也發(fā)生了分裂。這時(shí)納米微粒的磁、光、聲、熱、電等性能有了根本性的轉(zhuǎn)變，例如實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，納米銀是絕緣體。表面效應(yīng)是指：伴隨著顆粒尺寸的不斷減小，顆?？偟谋砻娣e大幅度變大，表面原子數(shù)急劇上升，與此同時(shí)，納米材料的表面能也急劇變大，這種現(xiàn)象稱之為表面效應(yīng)。由于表面原子活化能大，所以它們具有非常高的活性，很不穩(wěn)定，就更容易與其他物質(zhì)結(jié)合。我們熟悉的現(xiàn)象：納米金屬微粒在空氣中就能夠燃燒。

宏觀量子隧道效應(yīng)是指：一些宏觀量，例如量子相干器件中的磁通量、納米顆粒的電導(dǎo)率、超微顆粒的磁化強(qiáng)度等也具有隧道效應(yīng)的現(xiàn)象。

2.納米技術(shù)的特殊性質(zhì)。

（一）力學(xué)性質(zhì)

高韌、高硬、高強(qiáng)是結(jié)構(gòu)材料開(kāi)發(fā)應(yīng)用的經(jīng)典主題。具有納米結(jié)構(gòu)的材料強(qiáng)度與粒徑成反比。納米材料的位錯(cuò)密度很低，位錯(cuò)滑移和增殖符合Frank-Reed模型，其臨界位錯(cuò)圈的直徑比納米晶粒粒徑還要大，增殖后位錯(cuò)塞積的平均間距一般比晶粒大，所以納米材料中位錯(cuò)滑移和增殖不會(huì)發(fā)生，這就是納米晶強(qiáng)化效應(yīng)。金屬陶瓷作為刀具材料已有50多年歷史，由于金屬陶瓷的混合燒結(jié)和晶粒粗大的原因其力學(xué)強(qiáng)度一直難以有大的提高。應(yīng)用納米技術(shù)制成超細(xì)或納米晶粒材料時(shí)，其韌性、強(qiáng)度、硬度大幅提高，使其在難以加工材料刀具等領(lǐng)域占據(jù)了主導(dǎo)地位。使用納米技術(shù)制成的陶瓷、纖維廣泛地應(yīng)用于航空、航天、航海、石油鉆探等惡劣環(huán)境下使用。

（二）磁學(xué)性質(zhì)

當(dāng)代計(jì)算機(jī)硬盤(pán)系統(tǒng)的磁記錄密度超過(guò)1.55Gb/cm2，在這情況下，感應(yīng)法讀出磁頭和普通坡莫合金磁電阻磁頭的磁致電阻效應(yīng)為3%，已不能滿足需要，而納米多層膜系統(tǒng)的巨磁電阻效應(yīng)高達(dá)50%，可以用于信息存儲(chǔ)的磁電阻讀出磁頭，具有相當(dāng)高的靈敏度和低噪音。目前巨磁電阻效應(yīng)的讀出磁頭可將磁盤(pán)的記錄密度提高到1.71Gb/cm2。同時(shí)納米巨磁電阻材料的磁電阻與外磁場(chǎng)間存在近似線性的關(guān)系，所以也可以用作新型的磁傳感材料。高分子復(fù)合納米材料對(duì)可見(jiàn)光具有良好的透射率，對(duì)可見(jiàn)光的吸收系數(shù)比傳統(tǒng)粗晶材料低得多，而且對(duì)紅外波段的吸收系數(shù)至少比傳統(tǒng)粗晶材料低3個(gè)數(shù)量級(jí)，磁性比FeBO3和FeF3透明體至少高1個(gè)數(shù)量級(jí)，從而在光磁系統(tǒng)、光磁材料中有著廣泛的應(yīng)用。

（三）電學(xué)性質(zhì)

由于晶界面上原子體積分?jǐn)?shù)增大，納米材料的電阻高于同類粗晶材料，甚至發(fā)生尺寸誘導(dǎo)金屬——絕緣體轉(zhuǎn)變（SIMIT）。利用納米粒子的隧道量子效應(yīng)和庫(kù)侖堵塞效應(yīng)制成的納米電子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特點(diǎn)，有可能在不久的將來(lái)全面取代目前的常規(guī)半導(dǎo)體器件。2001年用碳納米管制成的納米晶體管，表現(xiàn)出很好的晶體三極管放大特性。并根據(jù)低溫下碳納米管的三極管放大特性，成功研制出了室溫下的單電子晶體管。隨著單電子晶體管研究的深入進(jìn)展，已經(jīng)成功研制出由碳納米管組成的邏輯電路。

（四）熱學(xué)性質(zhì)

納米材料的比熱和熱膨脹系數(shù)都大于同類粗晶材料和非晶體材料的值，這是由于界面原子排列較為混亂、原子密度低、界面原子耦合作用變?nèi)醯慕Y(jié)果。因此在儲(chǔ)熱材料、納米復(fù)合材料的機(jī)械耦合性能應(yīng)用方面有其廣泛的應(yīng)用前景。例如Cr-Cr2O3顆粒膜對(duì)太陽(yáng)光有強(qiáng)烈的吸收作用，從而有效地將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換為熱能。

（五）光學(xué)性質(zhì)

納米粒子的粒徑遠(yuǎn)小于光波波長(zhǎng)。與入射光有交互作用，光透性可以通過(guò)控制粒徑和氣孔率而加以精確控制，在光感應(yīng)和光過(guò)濾中應(yīng)用廣泛。由于量子尺寸效應(yīng)，納米半導(dǎo)體微粒的吸收光譜一般存在藍(lán)移現(xiàn)象，其光吸收率很大，所以可應(yīng)用于紅外線感測(cè)器材料。

（六）生物醫(yī)藥材料應(yīng)用

納米粒子比紅血細(xì)胞（6～9nm）小得多，可以在血液中自由運(yùn)動(dòng)，如果利用納米粒子研制成機(jī)器人，注入人體血管內(nèi)，就可以對(duì)人體進(jìn)行全身健康檢查和治療，疏通腦血管中的血栓，清除心臟動(dòng)脈脂肪沉積物等，還可吞噬病毒，殺死癌細(xì)胞。在醫(yī)藥方面，可在納米材料的尺寸上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的藥品納米材料粒子將使藥物在人體內(nèi)的輸運(yùn)更加方便。

納米材料和納米技術(shù)的現(xiàn)狀： 一．國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀：

與國(guó)外相比,由于我們自身的某些特殊原因,國(guó)內(nèi)對(duì)納米材料的研究起步晚,確切的應(yīng)該是20世紀(jì)80年代,到現(xiàn)在僅僅三十來(lái)年的時(shí)間,但在納米材料其特異性能的誘惑下，在以中科院為龍頭的引導(dǎo)下，我國(guó)對(duì)納米材料的研究一直保持高速發(fā)展，并取得很多重大成果，使我國(guó)對(duì)納米材料的研究在總體水平上達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，當(dāng)然這些成就的取得得益于國(guó)家對(duì)納米高端技術(shù)的高度重視，近年來(lái)納米材料已經(jīng)成為社會(huì)熱點(diǎn)話題，納米材料的應(yīng)用研究正如火如荼地進(jìn)行，我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入了基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究并重的新局面。由于我國(guó)納米材料研究方面已經(jīng)取得的驕人成果，使我們的研究情況在國(guó)際上都占有一定的地位。目前，我國(guó)納米材料研究資助項(xiàng)目，主要以金屬和無(wú)機(jī)非金屬材料主，占80%左右，高分子和化學(xué)合成材料是另一個(gè)重要方向，都有所突破。而納米結(jié)構(gòu)材料研究集中在納米晶、納米粉、納米薄膜、納米材料、納米材料改性、增強(qiáng)增韌、納米結(jié)構(gòu)和納米特性研究;納米功能材料的重點(diǎn)領(lǐng)域?yàn)榧{米信息材料、納米環(huán)境材料、納米傳感材料、熱電光磁環(huán)境下的特性研究。信息領(lǐng)域包括納米信息材料、納米電子學(xué)、納米器件等，是材料、物理、信息相互交叉、促進(jìn)的領(lǐng)域。生命領(lǐng)域主要集中資助生物材料及應(yīng)用，如生物納米傳感、檢測(cè)等。礦物和巖土介質(zhì)中納米顆粒的分布和形成機(jī)理及應(yīng)用研究則是地球科學(xué)的主要內(nèi)容。

二．國(guó)外的研究現(xiàn)狀：

科學(xué)家很早就預(yù)言納米技術(shù)將在21世紀(jì)科技舞臺(tái)上扮演重要的角色。日本通產(chǎn)省政府與1990年做出資助兩項(xiàng)十年計(jì)劃的重要決定，分別是量子裝置計(jì)劃和關(guān)于原子技術(shù)的計(jì)劃，因此日本也就成為了世界上大規(guī)模大投入研究納米技術(shù)的先導(dǎo)國(guó)。日本的公司和研究所主要集中研究材料的加工和制造，包括先進(jìn)的醫(yī)療診斷器械和微電子應(yīng)用方面。納米技術(shù)廣泛而細(xì)致，包括如納米顆粒的合成、加工，以及具有納米結(jié)構(gòu)的材料的制造等。目前，從總體實(shí)力上客觀評(píng)價(jià)，在納米材料合成和組裝研究方面美國(guó)處于領(lǐng)先地位，歐洲和日本緊隨其后；在生物方法以及其實(shí)際應(yīng)用方面，美國(guó)和歐洲又要強(qiáng)一點(diǎn)，日本稍遜一點(diǎn)點(diǎn)；納米分散和涂層方面美國(guó)與歐洲相近，日本的研究較晚一些，但日本在納米裝置領(lǐng)域和固體材料方面相當(dāng)強(qiáng)悍，比美國(guó)、歐洲都先進(jìn)。發(fā)展趨勢(shì)

一．納米材料的發(fā)展趨勢(shì)

(1)納米尺度。通過(guò)精確地控制尺寸和成分來(lái)合成材料單元,制備更輕更強(qiáng)的材料,并具有壽命長(zhǎng)、維修費(fèi)用低等特點(diǎn);以新原理和新結(jié)構(gòu)在納米層次上構(gòu)筑特定性質(zhì)的生物材料和仿生材料;由于納米技術(shù)能使物質(zhì)的物理、化學(xué)性能發(fā)生根本的改變,如納米陶瓷硬如鋼鐵,而納米鋼卻能像橡膠那樣富有彈性等。所以,納米技術(shù)被認(rèn)為是21世紀(jì)材料技術(shù)的發(fā)展方向。(2)航天和航空。這方面的研究主要包括:研制低能耗、抗輻射、高性能計(jì)算機(jī);微型航天器用納米集成的測(cè)試、控制儀器和電子設(shè)備;抗熱脹、耐磨損的納米結(jié)構(gòu)涂層材料。(3)國(guó)家安全。通過(guò)納米電子器件在信息控制中的應(yīng)用,使軍隊(duì)在預(yù)警、導(dǎo)彈攔截等領(lǐng)域快速反應(yīng);用納米機(jī)械設(shè)備控制,國(guó)家核防衛(wèi)系統(tǒng)的性能將大大提高;通過(guò)納米材料的應(yīng)用,可使武器裝備的耐腐蝕、吸波性和隱蔽性有很大提高,可用于艦船、潛艇和戰(zhàn)斗機(jī)等。二．納米技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)(1)微電子和計(jì)算機(jī)。納米結(jié)構(gòu)的微處理器的效率將提高100萬(wàn)倍,并實(shí)現(xiàn)兆兆比特的存儲(chǔ)器(提高1000倍);研制集成納米傳感器系統(tǒng)。(2)環(huán)境和能源。發(fā)展綠色能源和環(huán)境處理技術(shù),減少污染和恢復(fù)被破壞的環(huán)境;制備孔徑1nm的納孔材料作為催化劑的載體,用以消除水和空氣中的污染;成倍提高太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換效率。

(3)醫(yī)學(xué)。納米粒子將使藥物在人體內(nèi)的傳輸更方便,將來(lái)用納米結(jié)構(gòu)“組裝”一種尋找病毒的藥物進(jìn)入人體后,可對(duì)艾滋病、癌癥、病毒性感冒等進(jìn)行治療;在人工器官外涂上納米粒子可預(yù)防移植后的排斥反應(yīng);研究與人體友好的人工組織、器官?gòu)?fù)明和復(fù)聰器件等。

(4)生物。在納米尺度上按照預(yù)定的對(duì)稱性和排列制備具有生物活性的蛋白質(zhì)、核糖核酸等,在納米材料和器件中植入生物材料使其兼具生物功能,生物仿生化學(xué)藥品和生物可降解材料;動(dòng)植物的基因改善和治療,測(cè)定DNA的基因芯片等。存在的問(wèn)題： 一．社會(huì)危害

納米材料（包含有納米顆粒的材料）本身的存在并不是一種危害。只有它的一些方面具有危害性，特別是他們的移動(dòng)性和增強(qiáng)的反應(yīng)性。只有某些納米粒子的某些方面對(duì)生物或環(huán)境有害，我們才面臨一個(gè)真的危害。二．健康問(wèn)題

納米顆粒進(jìn)入人體有四種途徑：吸入，吞咽，從皮膚吸收或在醫(yī)療過(guò)程中被有意的注入（或由植入體釋放）。一旦進(jìn)入人體，它們具有高度的可移動(dòng)性。在一些個(gè)例中，它們甚至能穿越血腦屏障。

納米粒子在器官中的行為仍然是需要研究的一個(gè)大課題。基本上，納米顆粒的行為取決于它們的大小，形狀和同周?chē)M織的相互作用活動(dòng)性。它們可能引起噬菌細(xì)胞（吞咽并消滅外來(lái)物質(zhì)的細(xì)胞）的“過(guò)載”，從而引發(fā)防御性的發(fā)燒和降低機(jī)體免疫力。它們可能因?yàn)闊o(wú)法降解或降解緩慢，而在器官里集聚。還有一個(gè)顧慮是它們同人體中一些生物過(guò)程發(fā)生反應(yīng)的潛在危險(xiǎn)。由于極大的表面積，暴露在組織和液體中的納米粒子會(huì)立即吸附他們遇到的大分子。這樣會(huì)影響到例如酶和其他蛋白的調(diào)整機(jī)制。三．環(huán)境問(wèn)題

主要擔(dān)心納米顆?？赡軙?huì)造成未知的危害。四．社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)

納米技術(shù)的使用也存在社會(huì)學(xué)風(fēng)險(xiǎn)。在儀器的層面，也包括在軍事領(lǐng)域使用納米技術(shù)的可能性。（例如，在MIT士兵納米技術(shù)研究所[1]研究的裝備士兵的植入體或其他手段，同時(shí)還有通過(guò)納米探測(cè)器增強(qiáng)的監(jiān)視手段。

盡管到目前為止，納米材料與納米技術(shù)仍然是個(gè)飽受爭(zhēng)議的話題，對(duì)人類的危害還是個(gè)未知數(shù)，但隨著科技的發(fā)展,我相信這些問(wèn)題都將會(huì)被妥善解決。納米的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤卣?將會(huì)產(chǎn)生革命性的變革。預(yù)計(jì)不久的將來(lái),納米科技將深入到各行各業(yè)乃至千家萬(wàn)戶,并將成為今后二三十年科技發(fā)展的主導(dǎo)技術(shù)。

[參考文獻(xiàn)] [1]白春禮.納米科技及其發(fā)展前景[J].中國(guó)工程咨詢, 2000,(4):38-41.[2]夏秦海.納米技術(shù)與環(huán)境保護(hù)[J].環(huán)境保護(hù),2001,(3): 44.[3]張立德.納米材料研究的進(jìn)展與我國(guó)的對(duì)策[J].科技導(dǎo) 報(bào),2000,(10):33-34 [4]百度百科

第五篇：納米論文

聚合物基-納米二氧化硅復(fù)合材料的應(yīng)用研究進(jìn)展

班級(jí)12材料2班學(xué)號(hào)1232230042姓名王曉婷

摘要本文介紹了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外納米SiO2聚合物復(fù)合材料的制備方法，討論了制備方法的特點(diǎn)，闡述了聚合物納米SiO2復(fù)合材料的研究進(jìn)展, 并展望了聚合物納米SiO2 的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞納米SiO2復(fù)合材料;聚合物;制備;應(yīng)用 前言

納米SiO2是目前應(yīng)用最廣泛的納米材料之一,它特有的表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和體積效應(yīng)等,使其與有機(jī)聚合物復(fù)合而成的納米二氧化硅復(fù)合材料, 既能發(fā)揮納米SiO2自身的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)以及粒子的協(xié)同效應(yīng), 又兼有有機(jī)材料本身的優(yōu)點(diǎn), 使復(fù)合材料具有良好的機(jī)械、光、電和磁等功能特性, 引起了國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注[

1，2]

。本文就納米Si02一聚合物復(fù)合材料的制備方法、制備方法的特點(diǎn)和應(yīng)用進(jìn)行一次全面的綜述。

2聚合物/ 納米Si O2 復(fù)合材料的制備

2．1 共混法

共混法是制備聚合物／無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料最直接的方法，適用于各種形態(tài)的納米粒子，但是由于納米粒子存在很大的界面自由能，粒子極易自發(fā)團(tuán)聚。要將無(wú)機(jī)納米粒子直接分散于有機(jī)基質(zhì)中制備聚合物納米復(fù)合材料，必須通過(guò)化學(xué)預(yù)分散和物理機(jī)械分散打開(kāi)納米粒子團(tuán)聚體，消除界面能差，才能實(shí)現(xiàn)均勻分散并與基體保持良好的親和性。具體途徑如下。

2．1．1 高分子溶液(或乳液)共混

首先將聚合物基體溶解于適當(dāng)?shù)娜軇┲兄瞥扇芤?或乳液)，然后加入無(wú)機(jī)納米粒子，利用超聲波分散或其他方法將納米粒子均勻分散在溶液(或乳液)中。

姜云鵬等利用PVA與納米Si02表面的羥基形成的氫鍵實(shí)現(xiàn)了納米si02對(duì)PVA的改性；張志華等用溶膠一凝膠反應(yīng)制備納米Si02顆粒，然后通過(guò)超聲分散機(jī)將顆粒分散到聚氨酯樹(shù)脂中制備出了聚氨酯／Si02納米復(fù)合材料；以上各種方法都使不同材料的各方面性能得到了改善。

2．1．2熔融共混

將納米無(wú)機(jī)粒子與聚合物基體在密煉機(jī)、雙螺桿等混煉機(jī)上熔融共混。

郭衛(wèi)紅等[5]在密煉機(jī)上將PMMA和納米Si02粒子熔融共混后，用雙螺桿造粒制得納米復(fù)[4][3]合材料。石璞[6]通過(guò)熔融共混法將納米si02粒子均勻地分散于PP基體中制得復(fù)合材料，由于復(fù)合偶聯(lián)劑的一端易與離子表面上大量的羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成穩(wěn)定的氫鍵，另一端與聚丙烯相容性較好，使納米粒子基本沒(méi)有團(tuán)聚，實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)、增韌的目的。張彥奇等[7]將納米Si02經(jīng)超聲分散并經(jīng)偶聯(lián)劑處理后與LLDPE等組分預(yù)混、擠出、造粒，制備了線性低密度聚乙烯(LU)PE)／納米Si02復(fù)合材料，所得薄膜霧度顯著提高。

2.2在位分散聚合法

首先采用超聲波分散、機(jī)械共混等方法在單體溶液中分散納米粒子，或采用偶聯(lián)劑對(duì)納米粒子表面進(jìn)行處理，然后單體在納米粒子表面進(jìn)行聚合，形成納米粒子良好分散的納米復(fù)合材料(in situ polymerization)。通過(guò)這種方法，無(wú)機(jī)粒子能夠比較均一地分散于聚合物基體中。

歐玉春等[8]利用帶有羥基的丙烯酸酯表面處理劑對(duì)Si02進(jìn)行表面處理，應(yīng)用本體法聚合制備si02／PMMA納米復(fù)合材料，結(jié)果顯示納米Si02的加入可以提高聚甲基丙烯酸甲酯材料的機(jī)械性能、玻璃化溫度及材料的耐水性。Jose-Luiz Luna—Xavier等[9]采用原位聚合法以陽(yáng)離子偶氮化合物AIBA為引發(fā)劑，液相納米Si02為核，聚甲基丙烯酸甲酯為殼合成了納米Si02一聚甲基丙烯酸甲酯乳液聚合物。由于陽(yáng)離子偶氮化合物AIBA為引發(fā)劑的使用增強(qiáng)了與納米si02的相互作用，使效率大大提高。

2.3溶膠-凝膠法

溶膠一凝膠法(Sol-gel)是制備聚合物／無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料的一種重要方法。通過(guò)烷氧基金屬有機(jī)化合物的水解、縮合，將細(xì)微的金屬氧化物顆粒復(fù)合到有機(jī)聚合物中并得到良好分散，從而在溫和條件下制備出具有特殊性能的聚合物／無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料。

2.4硅酸鈉溶膠一凝膠法

溶膠一凝膠法在制備聚合物／納米si02復(fù)合材料時(shí)顯示出很多優(yōu)勢(shì)。但是，所用的無(wú)機(jī)組分的前驅(qū)物正硅酸烷基酯價(jià)格昂貴、有毒，因此為了降低制備成本，改善生產(chǎn)條件和減少環(huán)境污染，張啟衛(wèi)等[10]用硅酸鈉為無(wú)機(jī)si02組分的前驅(qū)物，與PVAC或PMMA的THF溶膠混合，經(jīng)溶膠一凝膠過(guò)程制備出聚合物／Si02雜化材料。結(jié)果表明，si02含量在一定范圍時(shí)，由于發(fā)生了納米級(jí)微區(qū)效應(yīng)，有機(jī)一無(wú)機(jī)兩相間相容性好，不產(chǎn)生相分離，材料透光率提高，熱穩(wěn)定性增強(qiáng)。

3聚合物/ 納米Si O2 復(fù)合材料的研究進(jìn)展

3.1 納米SiO2/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料

Mascia等通過(guò)紅外光譜和定性黏度分析得知,納米SiO2 和環(huán)氧樹(shù)脂隨著環(huán)氧樹(shù)脂的分子量增加、加入偶聯(lián)劑、增加溶劑的極性以及提高反應(yīng)溫度都會(huì)使二者的相容性提高[11]。寧榮昌等用分散混合法研究了納米SiO2有無(wú)表面處理及其含量對(duì)復(fù)合材料性能的影響, 采用透射電鏡和正電子湮沒(méi)技術(shù)(PALS)對(duì)納米SiO2 的分布和自由體積的尺寸及濃度進(jìn)行了表征[12]。結(jié)果表明, SiO2表面處理后, 復(fù)合材料性能得到提高, 使環(huán)氧樹(shù)脂增強(qiáng)和增韌;且納米SiO2含量為3 % 時(shí),自由體積濃度最小, 納米復(fù)合材料的性能最佳。劉競(jìng)超等通過(guò)原位分散聚合法制得了納米SiO2/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料[13]。結(jié)果表明, 對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響較大的是偶聯(lián)劑, 在最優(yōu)工藝條件下制得的復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度比基體分別提高了124% 和30%;復(fù)合材料的Tg和耐熱性也有所提高。

3.2 納米SiO2/丙烯酸酯類復(fù)合材料

歐玉春等用原位聚合方法制備了分散相粒徑介于130 nm 左右的PMMA/SiO2(聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化硅)復(fù)合材料[14]。結(jié)果表明, 經(jīng)表面處理的SiO2在復(fù)合材料基體中分散均勻, 界面粘結(jié)好;SiO2粒子的填充使基體的Tg和損耗峰上升, 隨著SiO2含量的增加, 對(duì)應(yīng)試樣的Tg和損耗峰值增大;隨著SiO2含量的增加, 基體的拉伸強(qiáng)度、彈性模量表現(xiàn)為先下降后升高, 而基體的斷裂伸長(zhǎng)率表現(xiàn)為先升高后下降。武利民等通過(guò)原位聚合、高速剪切法分散共混和球磨法分散共混等3 種方法制備丙烯酸酯/納米SiO2復(fù)合乳液, 以相同的方法制備丙烯酸酯/微米SiO2復(fù)合乳液[15]。結(jié)果表明, 共混法制得的納米復(fù)合物的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度隨納米SiO2含量的增加先上升然后逐漸下降。涂層對(duì)紫外光的吸收和透過(guò)隨納米SiO2 含量的增加分別呈上升和下降趨勢(shì), 而微米SiO2復(fù)合丙烯酸酯乳液, 其涂層對(duì)紫外光的吸收和透過(guò)基本不受微米SiO2 的影響。

3.3 納米SiO2/硅橡膠復(fù)合材料

王世敏等對(duì)納米SiO2/二甲基硅氧烷復(fù)合材料的光學(xué)、力學(xué)性能進(jìn)行了研究[16]。結(jié)果表明, 復(fù)合材料對(duì)波長(zhǎng)λ＞390 nm 的可見(jiàn)光基本能透過(guò), 透過(guò)率達(dá)80%, 硬度隨納米SiO2的增加呈上升趨勢(shì)。Mackenzie 等制備的納米SiO2/硅氧烷復(fù)合材料在非氧化氣氛中加熱到1 000 ℃以上, 分子發(fā)生重排, 形成塊狀微孔體;繼續(xù)加熱到1 400 ℃時(shí),有機(jī)碳仍不分解, 且熱膨脹系數(shù)很小[17]。由于聚硅氧烷的高柔順性, 在溶膠－凝膠過(guò)程中不會(huì)因干燥而破裂, 該材料可以作為涂層改善基體(如聚合物、金屬)表面的物理化學(xué)性質(zhì)。潘偉等研究SiO2納米粉對(duì)硅橡膠復(fù)合材料的導(dǎo)電機(jī)理、壓阻及阻溫效應(yīng)的影響[18]。結(jié)果表明,隨著SiO2納米粉的增加, 壓阻效應(yīng)越來(lái)越顯著,在一定壓力范圍內(nèi), 材料電阻隨壓力呈線性增加;同時(shí), SiO2納米粉的加入使復(fù)合材料的電阻隨溫度增加而增加。

3.4 納米SiO2/聚碳酸酯材料

聚碳酸酯具有較好的透明性, 較高的硬度, 以及較強(qiáng)的蠕變性。為了進(jìn)一步提高其應(yīng)用價(jià)值, 王金平等以聚碳酸酯為基體, 采用溶膠－凝膠法技術(shù)在聚碳酸酯表面覆蓋一層納米SiO2無(wú)機(jī)涂層, 涂層與聚碳酸酯較好的結(jié)合, 使材料的耐磨性得到明顯提高[19]。

3.5 納米SiO2/聚酰亞胺復(fù)合材料 聚酰亞胺(PI)是一種廣泛應(yīng)用于航空、航天及微電子領(lǐng)域的功能材料, 它的優(yōu)點(diǎn)是介電性良好,力學(xué)性能優(yōu)良, 但其吸水性強(qiáng)和熱膨脹性高的缺點(diǎn)限制了他的應(yīng)用。而采用納米SiO2改性后的PI 在這方面得到了很大改善。楊勇等的研究表明, 采用納米SiO2改性后的PI 其熱穩(wěn)定性得到加強(qiáng), 熱膨脹系數(shù)得到降低[20]。曹峰等研究PI/SiO2復(fù)合材料的力學(xué)性能時(shí)發(fā)現(xiàn), 隨著SiO2含量的增加, 其楊氏模量、拉伸強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度增加, 加入適量的插層劑, 有利于增加有機(jī)分子與無(wú)機(jī)物分子之間的相容性, 從而可制備強(qiáng)度和韌性更加優(yōu)異的復(fù)合材料[21]。

3.6 納米SiO2/聚烯烴類復(fù)合材料

張彥奇等采用熔融共混法制備了線性低密度聚乙烯(LLDPE)/納米SiO2復(fù)合材料[22]。結(jié)果表明, 納米SiO2使LLDPE 的拉伸彈性模量、沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度提高, 且均在納米SiO2用量為3 份左右時(shí)達(dá)到最大值;加入少量的納米SiO2后, LLDPE 薄膜對(duì)長(zhǎng)波紅外線(7～11 μm)的吸收能力較純LLDPE 膜有顯著提高, 透光率略有下降, 但霧度提高。曲寧等利用納米SiO2、馬來(lái)酸酐接枝PE(PE-g-MAH)和PP 通過(guò)熔融共混制備了PP/納米SiO2復(fù)合材料[23]。結(jié)果表明, 經(jīng)表面處理、用量為4 %的納米SiO2 與4 % 的PE-g-MAH 發(fā)生協(xié)同作用, 可以使PP/納米SiO2復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度提高40 %,拉伸強(qiáng)度提高10%, 耐熱溫度提高22℃。

3.7 納米SiO2/尼龍復(fù)合材料

E.Reynaud 等研究了不同粒徑和含量的納米SiO2 與尼龍6 通過(guò)原位聚合得到的納米復(fù)合材料的特性[24]。形貌分析出粒子的存在不影響復(fù)合材料的結(jié)晶相;粒子的加入明顯增強(qiáng)了基體的彈性模量,且復(fù)合材料的性能受粒子尺寸和分散狀況的影響。

3.8 納米SiO2/聚醚酮類樹(shù)脂復(fù)合材料

邵鑫等研究了納米SiO2對(duì)聚醚砜酮(PPESUK)復(fù)合材料摩擦學(xué)性能的影響[25]。結(jié)果表明, 納米SiO2不但可以提高PPESUK 的耐磨性, 而且還有較好的減摩作用, 其最佳用量為25%。靳奇峰等采用懸浮液共混法制備了納米SiO2填充新型雜萘聯(lián)苯聚醚酮(PPEK)復(fù)合材料[26]。當(dāng)納米SiO2用量為1 % 時(shí), 復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能最佳。納米SiO2的加入使得復(fù)合材料的摩擦性能比純PPEK 有了明顯提高, 當(dāng)納米SiO2用量為7 % 時(shí),材料的摩擦磨損性能最好, 并且在大載荷下納米SiO2 更能有效改善復(fù)合材料的摩擦磨損性能。

3.9納米SiO2/聚苯硫醚(PPS)復(fù)合材料

張文栓等首先將納米SiO2粒子與硅烷偶聯(lián)劑KH-550 的乙醇溶液混合, 在40 ℃以下用超聲波振蕩60 min 后脫去溶劑, 烘干后與PPS 在高速攪拌機(jī)中混合均勻, 然后用雙螺桿擠出機(jī)造粒制得PPS/納米SiO2復(fù)合材料[27]。納米SiO2粒子呈顆粒狀均勻分布在PPS 基體中, 尺寸在10～40 nm 范圍內(nèi)。當(dāng)納米SiO2用量為3 % 時(shí), PPS/納米SiO2 復(fù)合材料的力學(xué)性能最佳, 拉伸強(qiáng)度、彎曲彈性模量和缺口沖擊強(qiáng)度分別提高13.4%、7.4% 和27.3%。張而耕等用轉(zhuǎn)化劑、分散劑和穩(wěn)定劑制備了PPS/納米SiO2水基涂料[28]。PPS/納米SiO2復(fù)合涂層的耐沖蝕磨損性比普通涂層提高了約50 倍, 能夠用于零部件的防沖蝕磨損。

3.10納米SiO2/PMMA 復(fù)合材料

張啟衛(wèi)等利用溶膠-凝膠法制備了PMMA/納米SiO2復(fù)合材料[29]。發(fā)現(xiàn)PMMA 與納米SiO2兩相間的相容性好, 材料透光率可達(dá)80 %, 并且熱穩(wěn)定性和Tg都比純PMMA 有較大的提高。郭衛(wèi)紅等將經(jīng)過(guò)表面處理的納米SiO2分散于PMMA 單體中形成膠體, 原位聚合制備了PMMA/納米SiO2復(fù)合材料[30]。結(jié)果表明, 復(fù)合材料的耐紫外線輻射能力提高1 倍以上, 沖擊強(qiáng)度提高80 %。同時(shí)由于納米粒子尺寸小于可見(jiàn)光波長(zhǎng), 復(fù)合材料具有高的光澤度和良好的透明度。

4總結(jié)與展望

聚合物/納米SiO2復(fù)合材料具有優(yōu)良的綜合性能, 展現(xiàn)出誘人的應(yīng)用前景。盡管近年來(lái)對(duì)其研究較多, 并取得了較大進(jìn)展, 但是對(duì)它的研究還不夠深入, 還有許多問(wèn)題亟待研究和解決, 如納米SiO2在聚合物基體中的均勻分散問(wèn)題, 納米復(fù)合材料的相界面結(jié)構(gòu), 納米SiO2 對(duì)聚合物性能影響的機(jī)理等。相信隨著制備技術(shù)的進(jìn)一步完善及對(duì)材料的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的進(jìn)一步了解, 人們將能按照需要來(lái)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)高性能和多功能的聚合物/納米SiO2復(fù)合材料。納米Si02可以改性多種高分子材料，通常對(duì)聚合物的機(jī)械性能如拉伸強(qiáng)度、彈性模量、斷裂伸長(zhǎng)率，以及熱穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)力學(xué)行為、光學(xué)行為等都有較大影響。因此人們都在力求解決很多問(wèn)題，諸如納米Si02在聚合物基體中的均勻分散；納米Si02復(fù)合材料中有機(jī)相和無(wú)機(jī)相的相界面結(jié)構(gòu)；Si02粒徑大小、幾何形狀等形態(tài)參數(shù)及添加量對(duì)復(fù)合材料性能的影響；納米Si02對(duì)聚合物基體材料性能影響的機(jī)理等。隨著研究的不斷深入，納米Si02一聚合物體系將在越來(lái)越多的領(lǐng)域發(fā)揮出它的重要作用。

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