【正文】 19。高分子材料與工程， 1998 [10] Furuichi， RuizHitzky. 1989； (4）： 31 [11] Vaia， Giannelis: 1987；（ 3）： 21 [12] Lindsey，功能材料， 1997； 28(3)： 237 [13] 徐華蕊，李鳳生，陳舒林等 .化工進展， 1996； (5):29 [14] 陳祖耀，張大杰，錢逸泰 .硅酸鹽通報， 1988； 7（ 6）： 54 [15] 曾漢民，朱世平，陸耘 . 88 108 [16] 曾戎，岳中仁，曾漢民 .材料研究學(xué)報， 1998； 2： 293 [17] Colvin， HuangLi， ， 1995。 17 參考文獻： [1] 嚴東生 ,馮端主編 .材料新星納米材料科學(xué) .湖南科學(xué)技術(shù)出版社，第一版，1997 [2] Richard ： 1991； 254(29)： 1 300 [3] Kubo R. .， 1962； 17： 975 [4] 張立德 .牟季美 .納米材料科學(xué) .沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社， 1994 [5] 牟季美 .張立德 .趙鐵男等 .物理學(xué)報 .1994,43（ 6）： 1000 [6] 韓高榮 .鐘敏 .趙高凌 .功能材料與器件學(xué)報， 2020,8（ 4）： 421 [7] 侯萬國，王果庭 .化工進展， 1992； 5： 21 [8] 曾戎，章明秋，曾漢民。隨著納米技術(shù)研究的深入，在分子、甚至原子水平上實現(xiàn)材料的功能結(jié)構(gòu)設(shè)計、復(fù)合與加工生產(chǎn)成為可能，材料的功能進一步得到擴展，呈現(xiàn)前所未有的創(chuàng)新。 16 7總結(jié) 高分子材料結(jié)構(gòu)復(fù)雜和多樣，可以在分子結(jié)構(gòu) (包括支鏈結(jié)構(gòu) )、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、共混、復(fù)合、界面和表面甚至外觀結(jié)構(gòu)等諸多方面，進行單一或多種結(jié)構(gòu)的綜 合利用，因此最大程度地滿足了其他高技術(shù)要求材料技術(shù)為他們提供的更多、更好的功能。足以說明功能高分子材料在塑料產(chǎn)業(yè)中的重要地位。據(jù)美國 BRG Townend 咨詢公司的調(diào)研報告介紹： 2020年全球塑料添加劑消費總量約 。 電致發(fā)光材料 Colvin等對電致發(fā)光材料進行了研究，他們用納米 CdSe與聚苯撐乙烯（ PPV）制得一種有機 無機復(fù)合發(fā)光裝置，隨著納米顆粒大小的改變，發(fā)光的顏色可以在紅色到黃色間變化（量子尺寸效應(yīng)） [17]。美國康耐爾大學(xué)等重點關(guān)心此方面特性，用作包裝材料。 包裝材料 高分子基納米復(fù)合材料的隔阻性能比純高聚物及一般共混物都有顯著提高。 高效潤滑劑 華中科技大學(xué)關(guān)文超等利用 C60合成的納米復(fù)合材料作為高效潤滑劑。例如：金屬等納米粒子與高分子物形成的復(fù)合材料，能吸收和衰減電磁波、減少反射和散射，在電磁隱身方面有著重要的應(yīng)用。因此可以采用常用的加工設(shè)備進行擠出、注射成型。所以不能采用常用的熱塑性塑料加工方法來進行擠出或注射成型，而采用原位復(fù)合技術(shù)制得的液晶聚 合物與其共混。 Krishnan[15]等采用高分子物原位合成納米顆粒的方法，將 Nafion樹脂用 Cd離子交換后暴露于 H2S氣體中，制得納米復(fù)合催化劑。利用 LB膜法制備高分子基納米超薄復(fù)合膜 ,是解決超薄潤滑問題一條可行的途徑。 解決微機械領(lǐng)域里的潤滑問題 計算機微型化和微機械的發(fā)展，對薄膜材料提出了越來越高的要求。絕緣高分子物 PS/MoS2 納米復(fù)合材料的各向異性電學(xué)特性也非常引人關(guān)注。成為離子電子混合導(dǎo)電材料，開拓了新的使用領(lǐng)域。 PEO/Na4蒙脫土或 PEO/Li4蒙脫土的導(dǎo)電率與 PEO 鹽電解質(zhì)接近，但熱穩(wěn)定性更好，在更寬的溫度范圍保持良好的離子導(dǎo)電，而且還克服了PEO 鹽電解質(zhì)存在的形成離子對問題，可用于固體電池中作高聚物電解質(zhì)。日本豐田公司已將它用于制造汽車部 件，如皮帶罩等。熱變形溫度提高約 90176。PA6中僅加入 4W1%的粘土，因為實現(xiàn)了納米復(fù)合，拉伸強度提高了 50%，拉伸模量提高近 100%，而且沖擊強度基本不降低。見下表： 高分子納米復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域 納米復(fù)合材料性能 納 米 材 料 用 途 催化性能 高性能高分子催化劑 力學(xué)性 能 增強、增韌高分子材料 磁學(xué)性能 高密度磁記錄、磁儲存、吸波隱形材料 電學(xué)性能 導(dǎo)電漿料、絕緣漿料、非線性電阻、 靜電屏蔽、電磁屏蔽材料 光學(xué)性能 光吸收材料、光通訊材料、非線性光學(xué)材料、光 記錄材料、 光顯示材料、光電子材料、隱身材料 熱學(xué)性能 低溫?zé)Y(jié)材料、耐高溫材料 敏感性能 壓敏材料、濕敏材料 其他性能 仿生材料、生物活性材料、環(huán)保材料、 耐磨材料、減摩材料、高介電材料等 高分子基納米復(fù)合材料的應(yīng)用簡介 高性能工程塑料 高分子物與硅酸鹽形成高分子基納米復(fù)合材料后，由于其納米粒子的表面與 界面效應(yīng)使得復(fù)合材料具有高耐熱性、高強度、高模量和低的膨脹系數(shù)，但密度僅為一般復(fù)合材料的 65%~75%，因此可作為高性能工程塑料，廣泛應(yīng)用于航空、汽車等行業(yè)。 13 6 高分子納米復(fù)合材料的應(yīng)用 由于高分子納米復(fù)合材料既能發(fā)揮納米粒 子自身的小尺寸納米效應(yīng)，又能通過與高分子基體材料的相互協(xié)同作用，創(chuàng)造新的功能；既有高分子材料本身易加工、穩(wěn)定性好的特點，又可以使納米粒子所特有的催化、光、電、磁、生物等特殊性質(zhì)得以充分發(fā)揮。近年來 , 隨著各種家電、手機、電視機、電腦、微波爐等的使用越來越普遍 , 電磁波對人體的影響已有明確定論。與對塑料的改性相似 , 將金屬納 米粒子添加到化纖中可以起抗靜電的作用 , 將銀的納米粒子添加到化學(xué)纖維中還有除臭、滅菌的作用。如日本帝人公司將納米 ZnO 和納米 SiO2 混入化學(xué)纖維 , 得到的化學(xué)纖維具有除臭及凈化空氣 的功能 , 這種纖維被用于制造長期臥床病人和醫(yī)院的消臭敷料、繃帶、睡衣等 。由于納米 SiO2 是三維 12 鏈狀結(jié)構(gòu) , 將其均勻分散在橡膠大分子中并與之結(jié)合成為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) , 從而提高制品強度、彈性、耐磨性 , 同時納米 SiO2 對波長 499nm 以納米改性防水卷材的性能 納米技術(shù)對化學(xué)纖維的改性 納米材料的出現(xiàn) , 為制備功能纖維開辟了新的有效途徑 , 如前所述 , 將少量的UVTiTANP580 納米 TiO2 加入合成纖維中 , 就能制得抗老化的合成纖維 ,用它做成的服裝和用品具有防止紫外線的功效 , 如防紫外線的遮陽傘等。 納米技術(shù)對橡膠的改性 以往橡膠改性多通過加入炭黑來提高強度、耐磨、抗 老化等性能 , 但這樣處理后制品將變成黑色。在通用塑料中加入納米粒子能使其達到工程塑料的性能。 （ 4） 通用塑料的工程化。應(yīng)用此項技術(shù)現(xiàn)已產(chǎn)出了 抗菌冰箱等制品。 （ 3） 塑料功能化。納米 SiO2 與 TiO2 適當混配 , 即可大量的吸收紫外線。 塑料抗老化性能差 ,影響了其推廣應(yīng)用。當受外力時，粒子不易與基體脫離 ,而且因為應(yīng)力場的相互作用，在基體內(nèi)產(chǎn)生很多的微變形區(qū) ,吸收大量的能量這也就決定了其能較好地傳遞所承受的外應(yīng)力 ,又能引發(fā)基體屈服 ,消耗大量的沖擊能，從而達到同時 增韌和增強的作用。而納米技術(shù)的出現(xiàn)為塑料的增韌增強改性提供了一種全新的方法和途徑。無機填料填充基體 , 通?？梢越档椭破烦杀?,提高剛性、耐熱性和尺寸穩(wěn)定性 , 而隨之往往會帶來體系沖擊強度、斷裂伸長率的下降 , 即韌性下降。 11 （ 1） 對塑料的增韌增強作用。如由于粒 子尺寸較小 , 透光率好 , 將其加入塑料中可以使塑料變得很致密。 5納米技術(shù)如何對高分子材料改性 納米粒子加入高聚物中 , 可使高分子材料的性能很大提高 , 是制備高性能、高功能復(fù)合材料的重要手段之一。庫侖堵塞效應(yīng) ——只能單電子傳輸，電荷宇稱效應(yīng) ——電荷數(shù)奇偶性。 (4)宏觀量子隧道效應(yīng) 微觀粒子具有貫穿勢壘的能力稱為隧道效應(yīng)。 (3)體積效應(yīng) 當納米粒子的尺寸變小時，周期邊界條件將被破壞，使得物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，甚至是發(fā)生突變。 10 (2)量子尺寸效應(yīng) 納米粒子尺寸下降到某一定值時，費米能級附近的電子能級將由連續(xù)能級變?yōu)榉至⒛芗墶１砻嫘?yīng)、量子尺寸效應(yīng)、體積效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)、界面相關(guān)效應(yīng)，這五種效應(yīng)是納米材料的基本特性，它們使納米粒子和納米固體呈現(xiàn)出許多奇異的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)，它們是納米技術(shù)應(yīng)用的理論