什么是纳米材料 ?什么是纳米复合材料?

2012-07-12 00:00

                             什么是纳米材料 ?

    纳米材料又称为超微颗粒材料,由纳米粒子(nano particle)组成。纳米粒子也叫超微颗粒,一般是指尺寸在1~100nm间的粒子,是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域,从通常的关于微观和宏观的观点看,这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统,是一种典型的介观系统,它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。当人们将宏观物体细分成超微颗粒(纳米级)后,它将显示出许多奇异的特性,即它的稀土纳米材料光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著的不同。

    纳米复合材料

    纳米复合材料是以树脂、橡胶、陶瓷和金属等基体为连续相,以纳米尺寸的金属、半导体、刚性粒子和其他无机粒子、纤维、纳米碳管等改性为分散相,通过适当的制备方法将改性剂均匀性地分散于基体材料中,形成一相含有纳米尺寸材料的复合体系,这一体系材料称之为纳米复合材料。

    复合材料由于其优良的综合性能,特别是其性能的可设计性被广泛应用于航空航天、国防、交通、体育等领域,纳米复合材料则是其中最具吸引力的部分,近年来发展很快,世界发达国家新材料发展的战略都把纳米复合材料的发展放到重要的位置。该研究方向主要包括纳米聚合物基复合材料、纳米碳管功能复合材料、纳米钨铜复合材料。

    在纳米聚合物基复合材料方面,主要采用同向双螺杆挤出方法分散纳米粉体,分散水平达到纳米级,得到了性能符合设计要求的纳米复合材料。我们制备的纳米蒙脱土/PA6复合材料中,纳米蒙脱土的层间距为1.96nm,处于国内同类材料的领先水平(中国科学院为1.5~1.7nm),蒙脱土复合到尼龙基体中后完全剥离成为厚度1~1.5nm的纳米微粒,其复合材料的耐温性能、阻隔性能、抗吸水性能均非常优秀,此材料已经实现了产业化;正在开发的纳米TiO2/聚丙烯复合材料具有优良的抗菌效果,纳米TiO2粉体在聚丙烯中分散达到60nm以下,此项技术正在申报发明专利。   由于纳米聚合物复合材料的成型工艺不同于普通的聚合物,本方向还积极开展新的成型方法研究,以促进纳米复合材料产业化的进行。   碳纳米管是上个世纪九十年代初发现的一种新型的碳团簇类纤维材料,具有许多特别优秀的性能。

    我们在碳纳米管取得的研究成果主要包括:

    1)大规模生产多壁碳纳米管的技术,生产出的碳纳米管的质量处于世界先进水平,生产成本也很低,为碳纳米管的工业应用创造了条件。   

    2)开发了制造碳纳米管为电极材料的双电层大容量电容器的技术。

    3)开发了制造具有软基底定向碳纳米管膜的技术。

    钨铜复合材料具有良好的导电导热性、低的热膨胀系数而被广泛地用作电接触材料、电子封装和热沉材料。采用纳米粉末制备的纳米钨铜复合材料具有非常优越的物理力学性能,我们采用国际前沿的金属复合盐溶液雾化干燥还原技术成功制备了纳米钨铜复合粉体和纳米氮化钨-铜复合粉体,目前正在加紧其产业化应用研究。

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