聚合物纳米技术
纳米科学技术与聚合物／无机纳米复合材料
体 系 或 者 纳 米 尺 度 的 图 案 材 料 ， 的 基 本 内涵 是 有 纳 它
米 颗 粒 以 及 由 它 们 组 成 的 纳 主 丝 、 为 基 本 单 元 在 一 管 维 、 维 和 三 维 空 间组 装 排 列 成 具 有 纳 米 结 构 的体 系 ， 二
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纳 米 是 尺 寸 的 量 度 ， 处 于 以原 子 、 子 为 代 表 的 是 分 微 观世 界 和 以人 类 活 动 空 间 为 代 表 的 宏 观 世 界 的 中间 地 带 ， 物 理 学 、 学 、 料 科 学 、 命 科 学 以及 信 息科 是 化 材 生 学 发展 的新 领 地 。 纳 米 科 学 技 术 的 发 展 使 人 们 可 以在
维普资讯
塑料 加工
２０ ０ ２年 第 ３ ７卷 第 ５期
纳 米 科 学 技 术 与 聚 合 物／ 机 纳 米 复 合 材 料 。 无
李 帅 卢 晓 生 王锡 臣
（ 京 工 商 大 学 高分 子 材 料 与 工 程 系 ） 北
陈 燕
（ 国塑 料 加 工 协 会 ） 中
纳 米 材 料 为 凝 聚 态 物 理 提 出 许 多 新 的 课 题 ， 于 由
纳 米 材 料 尺 寸 小 ， 与 电 子 的 德 布 洛 依 波 长 、 导 相 干 可 超
其 中包 括 纳 米 阵 列 、 孔 组 装 体 系 、 膜 嵌 镶 体 ； 此 介 薄 与 同 时 也 引 起 人 们 对 纳 米 无 机 粉 体 与 聚合 物 复 合 的 极 大
兴趣 。
材 料 时 可 大 幅 度 地 改 变 原 有 材 料 的 宏 观 性 能 。 由 于纳 米 材 料 以 特殊 的 技 术 应 用 于 传 统 材 料 时 可 大 幅 度 地 改 变 原 有 材 料 的 宏 观 性 能 。 由 于纳 米 材 料 的 独 特 性 质 及 其 广 阔 的应 用 前 景 ， 之 成 为 材 料 科 学 领 域 研 究 的 热 使
聚合物纳米复合材料
此外，聚合物纳米复合材料还具有优异的阻燃性能和耐腐蚀性能。这使得其在航空航天、建筑材料、电子器件等领域有着重要的应用前景。
总的来说，聚合物纳米复合材料是一种具有广泛应用前景的新型材料，其在力学性能、导电性能、热传导性能、阻燃性能和耐腐蚀性能等方面都具有优异的特性。随着材料科学领域的不断发展和进步，相信聚合物纳米复合材料将会在各个领域发挥重要作用，为人类社会的发展和进步做出重要贡献。
聚合物纳米复合材料
聚合物纳米复合材料是一种新型的材料，它将聚合物基体与纳米材料进行复合，从而获得了优异的性能和应用特性。这种材料在材料科学领域引起了广泛的关注和研究，其在各领域都有着重要的应用前景。
首先，聚合物纳米复合材料具有优异的力学性能。由于纳米材料的加入，使得复合材料的强度、硬度和韧性得到了显著提高。这使得聚合物纳米复合材料在航空航天、汽车制造、建筑材料等领域有着广泛的应用前景。
聚合物纳米复合材料制备及其特性
聚合物纳米复合材料制备及其特性简介：随着科技的不断发展，纳米材料作为一种新型的材料受到了广泛的关注。
聚合物纳米复合材料是由聚合物基体和纳米填料相互作用形成的一种材料。
本文将介绍聚合物纳米复合材料的制备方法以及其特性。
一、制备方法：1. 溶液混合法：溶液混合法是制备聚合物纳米复合材料最常用的方法之一。
通常，将聚合物溶解于溶剂中，然后将纳米填料悬浮于溶液中，通过搅拌、超声波处理等方法使溶液中的纳米填料均匀分散。
最后，将混合溶液通过挥发溶剂或冷却固化等方法使聚合物凝胶化，形成聚合物纳米复合材料。
2. 堆积层析法：堆积层析法是一种将纳米填料层与聚合物基体交替堆积形成的方法。
首先，将纳米填料和聚合物溶液交替涂覆在基体上，然后通过热处理或固化来形成聚合物纳米复合材料的层积结构。
3. 原位聚合法：原位聚合法是在纳米填料表面进行聚合反应，将聚合物直接合成于纳米填料上。
通过原位聚合法可以实现纳米填料与聚合物基体的良好粘接，提高复合材料的结合强度和界面性能。
二、特性：1. 机械性能：聚合物纳米复合材料具有优异的机械性能。
纳米填料的加入可以有效阻止聚合物的微观流动，增加聚合物的刚度和强度。
同时，纳米填料的界面效应还可以增强聚合物与填料之间的相互作用，提高复合材料的界面粘结强度。
2. 热稳定性：聚合物纳米复合材料具有较好的热稳定性。
纳米填料的高比表面积和特殊的晶体结构可以吸附和分散聚合物分子，形成热稳定的屏障，增强材料的耐高温性能。
3. 导电性能：聚合物纳米复合材料还具有良好的导电性能。
添加导电性的纳米填料，如碳纳米管、金属纳米颗粒等，可以使聚合物纳米复合材料具有导电功能。
这种导电性能广泛应用于柔性电子器件、传感器等领域。
4. 光学性能：纳米填料的尺寸效应和光学效应使聚合物纳米复合材料具有特殊的光学性能。
例如，在可见光波长范围内，利用纳米填料的光学散射和吸收特性，可以实现材料的抗紫外光、抗反射和光波长度调制等功能。
5. 阻燃性能：聚合物纳米复合材料还具有较好的阻燃性能。
聚合物纳米微球的制备及其性能研究
聚合物纳米微球的制备及其性能研究聚合物纳米微球是一种具有广泛应用前景的新型材料。
其具有超强的稳定性、可调控的形貌、优异的生物相容性等特性，被广泛应用于生物医学、纳米电子器件等领域。
本篇文章将介绍聚合物纳米微球的制备及其性能研究。
一、聚合物纳米微球的制备方法1.逆微乳液聚合法逆微乳液聚合法是一种常用的制备聚合物纳米微球的方法。
它是将水和有机相相互包覆分散形成的微乳液作为反应介质，在反应中添加催化剂和单体进行聚合，形成具有均一尺寸和形貌的聚合物纳米微球。
2.悬浮聚合法悬浮聚合法是将单体直接悬浮在水相中，通过加入交联剂进行聚合反应，形成纳米微球。
这种方法具有操作简单、成本低等优点，但是纳米微球的尺寸分布范围较大。
3.自模板聚合法自模板聚合法是一种新型的制备聚合物纳米微球的方法。
通过在单体中溶解丙烯酸酯单体和甲基丙烯酸甲酯单体，加入表面活性剂后生成胶束，再通过添加模板进行聚合反应，形成具有高度均一的形貌和尺寸分布的聚合物纳米微球。
二、聚合物纳米微球的性能研究1.形貌和尺寸聚合物纳米微球具有高度可控的形貌和尺寸特性，可以根据需求进行调节。
同时，聚合物纳米微球具有很好的尺寸分布，能够保证其在应用领域中的稳定性和均一性。
2.稳定性聚合物纳米微球具有超强的稳定性，既可以在水相中稳定存在，也可以在有机相中稳定存在。
这种稳定性可以保证其在不同应用领域中的性能优异性和持久性。
3.生物相容性聚合物纳米微球具有良好的生物相容性，可以与生物体内的环境相适应，不会对生物体产生有害作用。
这种特性使其在生物医学领域中具有广泛的应用前景。
4.表面活性与功能性聚合物纳米微球的表面活性和功能性可以通过掺杂或修饰实现。
在纳米电子器件等领域中，聚合物纳米微球可以用作传感器、催化剂等功能性材料。
总之，聚合物纳米微球具有广泛的应用前景，其制备和性能研究也在不断深入。
随着研究的不断深入，聚合物纳米微球将会成为更广泛、更重要的纳米材料。
聚合物模板法制备纳米材料的技术指南
聚合物模板法制备纳米材料的技术指南聚合物模板法是一种制备纳米材料的重要技术方法。
通过选择合适的聚合物作为模板，可以获得具有优良性能的纳米材料，如纳米颗粒、纳米线等。
本文将详细介绍聚合物模板法的原理、制备过程以及应用前景。
一、聚合物模板法的原理聚合物模板法是利用聚合物的空腔作为“模具”，在其中合成纳米材料。
聚合物的结构和形态能够决定纳米材料的结构和形态。
根据选择的聚合物类型和处理方法，可以调控纳米材料的尺寸、形状、组分、结构等特性。
这使得聚合物模板法成为一种非常灵活的制备纳米材料的方法。
二、聚合物模板法的制备过程聚合物模板法的制备过程通常包括以下几个步骤：聚合物的选择、模板制备、纳米材料的合成和模板去除。
首先，选择合适的聚合物作为模板非常重要。
聚合物应具有合适的空腔结构和稳定的性能，同时要与目标纳米材料有良好的相容性。
其次，制备模板。
可以通过溶剂蒸发、自组装、表面修饰等方法获得具有空腔结构的聚合物模板。
这些模板应具有一定的尺寸和形状控制能力，以满足不同纳米材料的制备需求。
然后，合成纳米材料。
根据所需的纳米材料的性质和应用，选择相应的化学合成方法，如溶胶-凝胶法、水热法、模板法等。
在聚合物模板中进行合成过程，纳米材料将填充进聚合物的空腔中。
最后，去除模板。
通过选择合适的溶剂或高温处理等方法，将聚合物模板从纳米材料中去除。
这一步骤也非常关键，因为去除模板过程中要保证纳米材料的结构和形貌不发生变化。
三、聚合物模板法的应用前景聚合物模板法具有广泛的应用前景。
首先，在纳米材料的制备领域，聚合物模板法可以用于制备各种形态的纳米材料，如纳米颗粒、纳米线、纳米孔等。
这些纳米材料在电子学、光电子学、生物医学等领域都具有重要应用。
其次，聚合物模板法还可以用于纳米材料的功能化修饰。
通过调控合成纳米材料的组成和结构，在其表面引入各种功能基团，使其具备特殊性能，如增强光催化性能、提高电导率等。
这将为纳米材料的应用拓展提供更多可能性。
聚合物纳米材料的制备及应用
聚合物纳米材料的制备及应用聚合物纳米材料是基于聚合物材料技术的一种新型材料。
聚合物纳米材料广泛应用于各个领域，如医学、能源、环保、电子等。
本文就聚合物纳米材料的制备和应用做一个简单的介绍。
一、聚合物纳米材料的制备1. 自组装法自组装法是一种制备纳米材料的简便方法，它是通过聚合物溶液中的吸附和配位作用等发生的自组装过程制备纳米材料。
该方法一般适用于微反应体系中，因为其能获得大量有序的结构体系。
2. 电化学法电化学法是通过在电极表面通过电化学反应来制备聚合物纳米材料。
在电化学反应过程中，通过有机分子在电极表面上的还原和氧化，尤其是在浓缩后，可以得到纳米结构。
3. 气相电化学法气相电化学法是将聚合物气体蒸发，并将其通过电极处理后制备纳米材料。
这种方法一般速度快、操作简单、效率高。
二、聚合物纳米材料的应用1. 医学聚合物纳米材料逐渐成为高效的医学生物材料，可以在医学领域中制备各种生物材料和生物医用纳米粒子。
可以将纳米材料应用于抗癌、抗炎、抗感染等医学治疗中。
2. 能源聚合物纳米材料在能源领域中用于研究太阳能电池、二氧化碳还原等方面。
通过纳米材料的吸收及其光电导性质来提高太阳能电池的转化效率，在化学反应中改善催化作用。
3. 环保聚合物纳米材料既可以在新型超级电容器和锂离子电池的制作中使用，也可以应用于除湿材料、雾水材料等方面。
由于其自身稳定性和高效性，可以改善臭氧层消耗、排放二氧化碳等对环境有害的化学物质。
4. 电子聚合物纳米材料在电子产品的制作中也有广泛的应用，如触摸屏、显示屏等。
这些电子应用在产品性能，如扭曲度、耐久性和透明度方面都有所提高。
三、总结聚合物纳米材料在各个行业都有着非常广泛应用。
它们不仅提高了生产效率，而且还极大地改善了人类生活质量。
随着技术的进步，聚合物纳米材料将会在未来得到更广泛的应用。
聚合物纳米粒子的制备、表征以及作为药物载体的初步应用
聚合物纳米粒子的制备、表征以及作为药物载体的初步应用一、本文概述本文旨在探讨聚合物纳米粒子的制备技术、表征方法，以及它们作为药物载体的初步应用。
随着纳米科技的快速发展，聚合物纳米粒子作为一种新型的纳米材料，已经在生物医药、药物递送、生物成像等领域展现出巨大的应用潜力。
本文将首先概述聚合物纳米粒子的基本特性，包括其尺寸、形貌、表面性质等，然后详细介绍其制备方法，包括乳液聚合法、溶剂挥发法、自组装法等。
接着，本文将阐述聚合物纳米粒子的表征技术，如透射电子显微镜（TEM）、动态光散射（DLS）、原子力显微镜（AFM）等，并讨论这些技术在聚合物纳米粒子表征中的应用。
本文将初步探讨聚合物纳米粒子作为药物载体的可行性，包括其在药物包封、药物释放、细胞摄取和生物相容性等方面的研究进展，以期为未来聚合物纳米粒子在药物递送领域的应用提供有益的参考。
二、聚合物纳米粒子的制备方法聚合物纳米粒子的制备方法多种多样，主要包括乳液聚合法、微乳液聚合法、纳米沉淀法、自组装法等。
这些方法的选择主要依赖于所需的纳米粒子尺寸、形态、稳定性以及功能化需求。
乳液聚合法是一种常用的制备聚合物纳米粒子的方法。
该方法通常在含有乳化剂的水相中进行，将单体分散在水相中形成乳液，然后通过引发剂引发单体聚合，最终得到聚合物纳米粒子。
通过调整乳化剂的类型和浓度、单体浓度、引发剂种类和浓度等因素，可以控制纳米粒子的尺寸和形态。
微乳液聚合法是乳液聚合法的改进，其中单体和引发剂在表面活性剂形成的微乳液滴中进行聚合。
这种方法可以获得尺寸更小、分布更均匀的纳米粒子。
通过调整微乳液的组成和聚合条件，可以实现对纳米粒子尺寸和形态的精确控制。
纳米沉淀法是一种简单而有效的制备聚合物纳米粒子的方法。
该方法通常是将聚合物溶解在良溶剂中，然后逐渐加入不良溶剂或改变溶液pH值，使聚合物从溶液中沉淀出来形成纳米粒子。
通过控制沉淀条件和后续处理，可以得到不同尺寸和形态的纳米粒子。
聚合物纳米材料的制备及应用研究
聚合物纳米材料的制备及应用研究聚合物纳米材料是一种重要的新型材料，在诸多领域中都有广泛的应用。
它的制备方法有许多种，其中包括溶剂挥发法、乳液聚合法、自由基聚合法等。
本文主要讨论聚合物纳米材料的制备方法、特性及其应用研究。
一、聚合物纳米材料的制备方法1. 溶剂挥发法溶剂挥发法是制备聚合物纳米材料最常用的方法之一。
该方法是将聚合物溶解于有机溶剂中，之后使溶液薄膜均匀地扩散在一个固体表面或者液体表面上，使得有机溶剂慢慢挥发，最后形成聚合物纳米材料。
这种方法简便易行，适用范围广，但是对于一些有机溶剂的选择有一定的限制。
2. 乳液聚合法乳液聚合法也是一种常用的制备聚合物纳米材料的方法。
该方法是将聚合物分散在水中，其中乳化剂可以使得水相和有机相之间的不相容性变得克服，使得溶液均匀地混合。
这种方法不需要使用有机溶剂，所以比较环保，但是乳化剂的选择也是比较关键的。
3. 自由基聚合法自由基聚合法是目前最新的一种聚合物纳米材料的制备方法。
该方法让单体分子中的双键引入自由基，使得单体分子之间发生自由基聚合反应，从而就形成了高分子。
这种方法适用于很多单体种类，可以在常温下进行，也比较经济。
二、聚合物纳米材料的特性1. 尺寸小聚合物纳米材料的尺寸通常在1-100纳米之间，相比其他材料，它们体积小、比表面积大、表面活性高，并且与许多生物学分子具有相似的尺寸。
这种小尺寸的特性使得它们在某些领域中具有其他材料不具备的优势。
2. 界面活性由于聚合物纳米材料的表面积很大，与其他材料比较，界面作用会很明显。
在某些特殊的应用场合下，聚合物纳米材料的界面活性作用显得尤为重要。
3. 物理化学性质聚合物纳米材料的物理化学性质也受到尺寸的制约。
尺寸小使得它的物理化学性质呈现出很多独特的特性，这些特性极大地扩展了其在材料科学领域的应用。
三、聚合物纳米材料的应用研究1. 生物医学应用聚合物纳米材料在生物医学领域中有着广泛的应用。
例如，聚合物纳米材料可以作为药物输送的载体，具有良好的溶解度、分散性、稳定性和选择性。
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Cleaning Applications
Nano titanium dioxide particles; energy in light to start the chemical reaction that kills the bacteria. Nano colloidal micelles make a better soap. Coated nanofilms provide certain surface characteristics
聚合物奈米技術 Polymer Nano-technology
蘇添貴(Tien-Kuei Su) 貴瑩公司顧問
聚合物奈米技術 Polymer Nano-technology
Background Type of Nanostructures Fabrication Techniques Applications/Benefits - Nanoclay in Packagings Potential Issues
Fabrication Techniques Pores/Voids, Nanofibers
Solvent followed by evaporization, extraction. Change of morphology, phase Additives; nanostructures (US 7115680), X-link (US 7067058,6039872) Incompatible blends Stretching/Orientation Fibrillation Others
- 金屬納米粒子是由化學方法先獲得,然後,分發 (Disperse)到聚合物溶液(Polymer Solution)或 單體溶液聚合
TEM of Gold Colloid Nanoparticles
Around 30 nm
SEM of Nanonickel Porous Membrane
Nano Metals
生物聚合物溶解或分散在羥基溶劑,其乾燥物質含量在加工過程中 至少50％的重量。 通過擠壓,生物聚合物的處理過程包括熱和機械剪切力。 在稍後階段擠壓時, 加入交聯劑(Cross-linking agent),比如乙二醛 (Glyoxal),或二醛(Dialdehyde)。 混合物被擠壓通過圓洞而擠出造粒。然後,通過冷磨碎。 由此產生的粉末其次是再通過一個聚酯的篩刪(Sieve),刪除不想要 的大顆的粒子。粒子的粒徑是大約從20至80納米。 準備製造納米生物聚合物的水溶液。納米粒子溶解或分散在水中, 它的濃度為4至50％之間。
- 混合矽酸鹽層和聚合物的單體，與聚合引發劑和/或催化劑, 導致分散粘土層到 矩陣聚合。
熔體處理 (Melt Processing)
- 矽酸鹽應該需要表面處理以增加其有機性, 因此, 矽酸鹽層能有效地直 接分散到聚合物中熔融。
在碳氫聚合物裡, 例如聚乙烯或聚丙烯,需要加一種/個相容劑(Compatablizer)，以促進極性 (Polar)粘土的分散。例如,加酸酐接枝聚丙烯(Anhydride Grafted Polypropylene)到含有粘土的 聚丙烯(4),(5),(6),以加強粘土和聚合物之間的兼容性。
Background
Polymer Nano-technology is the fastest growing one. Its history really began in 1990, Toyota (for the first time the use of nanoclay/nylon-6 composite materials to produce Toyota's timing belt covers.
Fabrication Techniques Nanoclay
解誘導插 (Solution induced intercalation)
- 使用有機溶劑溶解聚合物, 然後, 分散粘土在其裡面。後來, 讓溶劑蒸發或含有粘 土的聚合物沉澱。
原位聚合 (In situ polymerization)
Nano Silver
Sterling, Deodoring, preventing mildew Extraction of refinery products, Antibacteria Catalysts, Antiseptics and Antimicrobials
Nano Gold
Arc Discharge 電弧放電
- 在真空或氣體中作業 ,將導致石墨(Graphite)蒸發, 而 後存放在陰極.
HiPCO高壓一氧化碳 Laser Ablation激光燒蝕 CVD (Chemical Vapor Deposition)化學氣 相沉積
Fabrication Techniques Biopolymers
பைடு நூலகம்
Nano Platinum
Nano Copper
Nano Metals
Nano Zinc Oxide
UV protection
Nano Titanium Dioxide
UV protection Deactivate bio-contamination
Fabrication Techniques Carbon Nanotubes
Applications of Nano-Materials
Consumer Goods - Cosmetics , Optics, Textiles Industrial - Car, Aerospace construction - Energy - Packaging Medicine; - Drug delivery, Diagonostics Information and Communication - Semiconductor, phtoelectonic devices, memory storage Chemistry and Environment - Filter, Catalyst Others
Sports Goods Application
Tennis - Adding carbon nanotubes to the frames which increases control and power when you hit the ball. - Using nanocomposite barrier film to reduce air leaks from tennis balls so keep bouncing longer. Golf - Filling the voids of club shaft materials with nanoparticles; this improves the uniformity of the shaft and thereby improves swing. Bicycles - Filling nanotubes around the space of carbon fibers , providing lighter, yet stronger handlebars.
Background
Nano-technology is at an early stage of development, as evolutionary, not revolutionary. The nano-particle size in Nano-materials refers to the order of 1-100 nm (1nm = 10 -9 meter, about onethousandth the width of a human hair). Nano-particles have unique surface, interface, and volume effects due their small size. The extraordinary large surface areas on nanoparticles provide opportunities to modify the surface of nano-particles to improve dispersion and properties. The resultant nano-materials can still maintain their clarity.
Medical Applications
Nanoparticles deliver chemotherapy drugs directly to cancer cells to minimize damage to healthy cells. Qdot (quantum dot) molecular imaging to monitor biologic processes within cells, to both diagnose and treat cancer. Nanoshells concentrate the heat from infrared light to destroy cancer cells with minimal damage to surrounding healthy cells. Nanotube-reinforced material produces denser bone tissue to grow new bones.
Fabrication Techniques Nanometals