文档介绍：高分子纳米复合材料的制备、表征和应用前景
文摘综述了高分子纳米复合材料的发展研究现状,将高分子纳米复合材料的制备方法分为四大类:纳米单元与高分子直接共混(内含纳米单元的制备及其表面改性方法);在高分子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高分子及纳米单元和高分子同时生成。介绍了高分子纳米复合材料的表征技术及其应用前景。
关键词高分子纳米复合材料,纳米单元,制备,表征,应用
Progress of Polymer-posites
(I)Preparation, Characterization and Application of Polymer-Nan ocomposites
Zeng Rong Zhang Mingqiu Zeng Hanmin
(Materials Science Institute of Zhongshan University, Laboratory of posite & Functional Materials,
The State mission of China Guangzhou 510275)
Abstract The progress of polymer-posites is reviewed. The preparation methods are classified into four categories: directly bl ending nano-units with polymer (including preparation and surface-modification of nano-units), in si
tu synthesizing nano-units in polymer matrix, in situ po lymerizing in the presence of nano-units and simultaneously synthesizing nano- units and polymer. The characterization and application of polymer-posit es are also introduced.
Key words Polymer-posites, Nano-unit, Preparation, C haracterization, Application
1 前言
纳米材料科学是一门新兴的并正在迅速发展的材料科学。由于纳米材料体系具有许多独特的性质,应用前景广阔, 而且涉及到原子物理、凝聚态物理、胶体化学、配位化学、化学反应动力学和表面、界面科学等多种学科,在实际应用和理论上都具有极大的研究价值,所以成为近些年来材料科学领域研究的热点之一,被誉为“21世纪最有前途的材料”[1, 2]。
早在1959年,著名物理学家Richard Feynman[3]在美国物理学会年会的讲演中首次提出了“What would happen if we could arrange the atoms one by one the way we want them?”的思想,日本科学家Kubo[4]在1962年就对纳米粒子的量子尺寸效应进行了理论上的研究,而日本名古屋大学上田良二教授则定义纳米微粒是用透射电镜TEM能看到的微粒;但直至80年代中期,随着介观物理的发展完善和实验观测技术的进步,纳米材料科学才得到迅速的发展。通常将纳米体系的范围定为1 nm~100 nm,处于团簇(尺寸小于 1 nm的原子聚集体)和亚微米级体系之间,其中纳米微粒是该体系的典型代表。由于纳米微粒尺寸小、比表面积大,表面原子数、表面能和表面张力随粒径的下降急剧增大,表现出小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等特点,从而使纳米粒子出现了许多不同于常规固体的新奇特性,展示了广阔的应用前景;同时它也为常规的复合材料的研究增添了新的内容,含有纳米单元相的纳米复合材料
[5]通常以实际应用为直接目标,是纳米材料工程的重要组成部分,正成为当前纳米材料发展的新动向,其中高分子纳米复合材料[6~10]由于高分子基体具有易加工、耐腐蚀等优异性能,且能抑止纳米单元的氧化和团聚,使体系具有较高的长效稳定性,能充分发挥纳米单元的特异性能,而尤受广大研究人员的重视。
高分子纳米复合材料是由各种纳米单元与有机高分子材料以各种方式复合成型的一种新型复合材料,所采用的纳米单元按成分分可以是金属,也可以是陶瓷、高分子等;按几何条件分可以是球状、片状、柱状纳米粒子,甚至是纳米丝、纳米管、纳米膜等;按相结构分可以是单相,也可以是多相,涉及的范围很广,广义上说多相高分子复合材料,只要其某一组