文档介绍：纳米氧化锌的应用
纳米氧化锌由于其尺寸介于分子、原子和宏观微粒之间,具有纳米材料的体积效应、表面效应等许多宏观材料所不具有的特殊性质。在这里我们综述了纳米氧化锌作为一种新型功能材料在橡胶、涂料、陶瓷、防晒化妆品等领域展示出的引人注目的广泛应用及发展前景。
纳米氧化锌是由极细晶粒组成,特征维度尺寸在纳米数量级(1-100 nm)的无机粉体材料,其研究兴起于20世纪90年代。近年来,纳米材料因其独特的物理化学作用而被广为重视,并逐步应用于各个领域。纳米氧化锌粒子作为联系宏观物体及微观粒子的桥梁,在化学、物理学、光、电、磁、敏感性等方面具有一般氧化锌产品无法比拟的特殊性能和新用途一。
总述
纳米氧化锌的主要性质
伴随着粒径的减小,表面原子数的迅速增加,纳米粒子的表面积、表面能都迅速增大。
表面原子周围缺少相邻的原子,有许多悬空键,具有不饱和性质,易与其它原子相结合而稳定下来,故具有很大的化学活性。
伴随表面能的增加,其颗粒的表面原子数增多,表面原子数与颗粒的总原子数的比值增大,于是便产生了“表面效应”,即“表面能”与“体积能”的区分就失去了意义,使其表面与内部的晶格振动产生了显著变化,导致纳米材料具有许多奇特的性能。

纳米粒子的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或更小时,周期性的边界条件将被破坏,磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化剂及熔点等都较普通粒子发生了很大的变化,这就是纳米粒子的体积效应,这种体积效应为实际应用开拓了广阔的新领域。
纳米氧化锌的应用
橡胶工业是氧化锌的最大用户。作为普通氧化锌的代换材料,纳米氧化锌在橡胶工业中的应用已越来越受到重视。纳米氧化锌与普通氧化锌对橡胶性能的影响对比下表。

添加纳米氧化锌的橡胶应用图示

陶瓷材料是材料的三大支柱之一,传统陶瓷材料的应用有较大的限制,随着纳米技术的广泛应用,纳米陶瓷随之产生。纳米陶瓷被誉为“万能材料”或“面向21世纪的新材料”。所谓纳米陶瓷,是指显微结构中的物相具有纳米级尺度的陶瓷材料,也就是说晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、缺陷尺寸等都是在纳米量级的水平上。加有纳米ZnO的陶瓷制品具有抗菌除臭和分解有机物的自洁作用,大大提高了产品质量。

纳米ZnO是一种广谱的无机紫外线屏蔽剂,由于其对UVA的有效屏蔽性、安全性和抗菌性而得到越来越广泛的运用。其屏蔽紫外线的原理是吸收和散射紫外线。
它属于N型半导体,ZnO的禁带宽度为32eV。当受到紫外线的照射时,价带上的电子可吸收紫外线而被激发到导带上,同时产生空穴一电子对,因此具有吸收紫外线的功能。

借助于传统的涂层技术,添加纳米材料,可进一步提高涂料防护能力,实现防紫外线照射、耐大气侵害和抗降解、变色等。在卫生用品上应用可起到杀菌保洁作用;
在标牌上使用纳米材料涂层,可利用其光学特性,达到储存太阳能、节约能源的目的;
在建材产品如玻璃、涂料中加入适宜的纳米材料,可以达到减少光的透射和热传递效果,产生隔热、阻燃等效果。在涂料应用中,纳米氧化锌的紫外屏蔽性能是其中最大的开发点之一。

纳米氧化锌在纺织领域可用于紫外光遮蔽材料、抗菌剂、荧光材料、光催化材料等。将金属氧化锌粉末制成纳米级时,由于微粒尺寸与光波相当或更小,尺寸效应使导带及价带的间隔增加,故光吸收显著增强。在350-400nm(UVA)时,氧化锌的遮蔽效率高,同时氧化锌(n=)的折射率小,对光的漫反射率较低,使得纤维透明度较高且利于纺织品染整。