纳米相变材料的研究进展
材料科学的新发现与应用
材料科学的新发现与应用材料科学是研究材料的性质、结构、制备与应用的一门交叉学科。
近年来，随着科技的迅猛发展，材料科学在众多领域取得了显著的新发现，并找到了广泛的应用。
本文将探讨一些当前材料科学的重要发现及其在各个行业中的应用，包括纳米材料、高性能复合材料、智能材料以及生物材料等。
纳米材料的崛起纳米材料是指至少有一个维度在1到100纳米范围内的材料。
在过去几十年间，纳米材料因其独特的物理、化学特性，被广泛关注并迅速发展。
1. 纳米粒子的制备与特性纳米粒子的制备方法有多种，包括物理法、化学法和生物法等。
其中，化学合成方法因其简单、高效，被广泛应用。
纳米粒子展示出许多优异的特性，如增强的强度、良好的电导性和独特的光学特性，使其在电子器件、催化剂和生物医药等领域具有广泛应用。
2. 在能源领域的应用纳米材料在能源领域展现出巨大的潜力。
例如，钙钛矿太阳能电池中的纳米结构能够显著提高光电转化效率，相比传统太阳能电池，其效率提升可达25%以上。
此外，使用纳米催化剂可以提高氢气生产的效率，促进清洁能源的发展。
高性能复合材料复合材料由两种或两种以上的不同材料组合而成，这种组合使得复合材料具有优于单一材料的性能。
近年来，高性能复合材料得到了深入研究和快速发展。
1. 结构与性能高性能复合材料通常由增强相和基体相组成，其中增强相提供强度或刚度，而基体相则提供韧性和其他功能属性。
例如，碳纤维增强塑料（CFRP）是一种轻量化且强度极高的复合材料，其在航空航天和汽车工业中的应用越来越普遍。
2. 在航空航天领域的应用因其优异的性能，高性能复合材料在航空航天领域发挥着重要作用。
现代飞机机身采用大量碳纤维复合材料，大幅降低了自重并提高了燃油效率。
此外，在航空航天器中使用这些复合材料还可以提高抗疲劳性和抗腐蚀性，延长使用寿命。
智能材料的发展智能材料是指那些能够对外界刺激（如温度、压力、电场等）做出适应性响应的材料。
这类材料拥有自我修复、自我调节和自我感知等功能，显示出深远的应用前景。
纳米材料在电子器件领域的研究进展
纳米材料在电子器件领域的研究进展一、引言随着科技的不断发展和进步，纳米材料在各个领域的应用得到了广泛关注和研究。
在电子器件领域，纳米材料的应用正在改变传统器件的性能和功能。
本文将回顾纳米材料在电子器件领域的研究进展，并探讨其未来的发展方向。
二、纳米材料的定义与特征纳米材料是指材料的尺寸在纳米级别（10-9米）上具有特殊性质和效应的材料。
与传统材料相比，纳米材料具有较高的比表面积、较小的颗粒尺寸和量子效应等特征。
这些特征使纳米材料具有优异的电学、光学和磁学等性能，适用于电子器件的制造和应用。
三、纳米材料在晶体管领域的应用晶体管是电子器件的核心组成部分，纳米材料在晶体管领域的应用已取得了重要进展。
首先，纳米材料能够制备出更小尺寸的晶体管，提高集成度和工作频率。
其次，纳米材料能够改善晶体管的电子迁移率和开关特性，提高器件的性能和可靠性。
最后，纳米材料还可以用于制造新型晶体管结构，如纳米线、纳米片等，实现新功能的发现和应用。
四、纳米材料在存储器件领域的应用存储器件是电子器件中另一个重要的组成部分，纳米材料在存储器件领域也有广泛的应用。
首先，纳米材料能够制备出更高密度的存储器件，提高存储容量和速度。
其次，纳米材料能够改善存储器的抗氧化性和稳定性，延长器件的寿命。
最后，纳米材料还可以用于制造非易失性存储器件，如闪存、磁性存储器等，实现高速、低功耗的数据存储和传输。
五、纳米材料在传感器领域的应用传感器是电子器件中用于感知和检测环境信息的重要部件，纳米材料在传感器领域的应用也备受关注。
首先，纳米材料能够提高传感器的灵敏度和选择性，实现更精确的信号检测和分析。
其次，纳米材料能够制备出更小尺寸的传感器，实现更小型化和集成化的器件设计。
最后，纳米材料还可以用于制造多功能的传感器，如柔性传感器、生物传感器等，实现更广泛的应用场景和功能需求。
六、纳米材料在能量器件领域的应用能量器件是电子器件中用于能量转换和存储的重要组成部分，纳米材料在能量器件领域的应用也具有巨大潜力。
相变材料的研究进展与应用前景
相变材料的研究进展与应用前景随着科技进步的不断推进，新型材料的研发也日渐繁荣。
其中，相变材料是一类备受关注的新型材料之一。
它不仅可以应用于传统的储能、智能控制等领域，也有着广泛的应用前景，如扩展人工智能、生物医学等领域。
本文就相变材料的研究进展与应用前景进行探讨。
一、相变材料的基础概念及种类相变是指物质在特定条件下，由于温度、压力等因素的改变而发生转变的过程。
相变材料是指在相变过程中可以实现储存或释放大量热量的材料。
它可以分为常规相变材料和非常规相变材料两种类型。
常规相变材料主要包括金属合金、陶瓷材料、聚合物等。
其中，金属合金是一类重要的相变材料，如镁钛合金、铱锑合金等。
这些材料的相变温度往往较高，且相变过程比较缓慢，一般应用于高温储能领域。
而陶瓷材料相变速度较快，可以应用于智能控制、电子设备等领域。
聚合物材料因具有较好的机械韧性和韧性，能够应用于制备柔性电子器件等。
非常规相变材料则包括盐类水合物、荧光气囊等。
例如，盐类水合物可以在4℃左右发生相变，可以应用于冷链物流、生物医学等领域。
二、相变材料的研究进展近年来，相变材料在研究领域中得到了广泛关注。
其重要原因在于相变材料具有独特的物理和化学特性。
首先，相变材料可以实现大幅度的热量储存。
以金属合金为例，铱锑合金的相变焓比普通材料高出数倍，可以实现高效的热量储存。
其次，相变材料的相变温度可以通过合金元素添加、微纳米结构等方法调控。
例如，一些纳米结构相变材料具有独特的量子效应，可以使相变温度降低到室温范围内。
此外，相变材料应用于制备智能材料时，可以基于其相变特性制备出多功能材料。
从应用层面上来看，相变材料具有广泛的应用前景。
例如，相变储存技术可以应用于太阳能、风能等可再生能源的储存，可以有效减少能源浪费。
相变材料的智能控制特性则可以应用于智能家居、智能建筑等领域。
此外，数量庞大的相变材料库也为开发人工智能提供了无限可能。
如：利用相变材料控制机器人的运动，减少其能量消耗和热损失，从而实现人工智能更高效、更智能、更可靠的操作。
相变材料的研究及应用
相变材料的研究及应用相变材料是一种纳米级别的特殊材料，可以在温度、压力等特定条件下发生物理结构上的相变，从而实现能量的储存和释放。
这种材料的研究和应用广泛涉及到物理、化学、材料科学等多个领域，因此备受关注。
在本文中，我们将探讨相变材料的研究和应用的最新进展及未来发展趋势。
一、相变材料概述相变材料（PCM）是一种有规律的可逆材料，它可以在特定条件下实现相变，如从固体状态变成液态状态或从液态状态变成固体状态等。
相变过程中，物质释放或吸收大量热量，可广泛应用于热管理、能源储存和转换等领域。
相变材料的分类有多种方法，其中较为常见的是基于其应用和物理状态对其进行分类，如蓄冷材料、蓄热材料、可切换镜头材料和PCM微胶囊等。
蓄冷材料主要用于空调系统，作为一种储存制冷能量的材料。
蓄热材料主要应用于太阳能热水器、地板供暖等领域，作为一种储存热能的材料。
可切换镜头材料是一种新型材料，可用于智能调光器，它在光线强度突变时，能够迅速切换从无色到有色。
PCM微胶囊则是将纳米相变材料封装在胶囊中，广泛用于热管理、温控衣等领域。
二、相变材料的研究进展相变材料的研究发展历程较为丰富，自20世纪80年代以来，研究人员陆续开发出数百种不同类型的相变材料。
早期的相变材料主要是有机化合物和无机化合物，它们有着一些缺点，如熔点低、热导率低、尺寸不稳定等，限制了它们的应用范围。
近年来，在材料科学、物理学和化学等领域的新进展，推动相变材料的发展越来越快。
其中，纳米技术的应用，不仅让相变材料的稳定性和耐用性提高，也进一步扩展了其应用范围。
另外，相变材料的成品也越来越多元化，如W-Palygorskite复合材料、TiO2/Na2SO4/SeO2复合材料等，这些都是依靠多种物化性质修饰相变材料得到的新型材料，更具有优异的性能和应用前景。
三、相变材料的应用前景相变材料的应用范围广泛，包括建筑、传热、电子、医学和环保等领域。
其中，建筑领域是相变材料应用的重要方向。
纳米材料的研究进展与应用
纳米材料的研究进展与应用随着科技的不断发展，纳米科技的应用范围也越来越广泛，纳米材料也成为科学研究领域的热点之一。
纳米材料指分子组成的金属或非金属材料中，至少存在一个微小的维度小于100纳米的物质。
纳米材料的细小尺寸使其具有许多特殊的物理、化学和生物学性质，因此在能源、电子、医学等领域有着广泛的应用前景。
一、研究进展1.合成方法目前，纳米材料的制备方法主要分为物理法和化学法两种。
物理法包括蒸发冷凝法、溅射法等，这些方法已经广泛应用于半导体材料和金属氧化物的合成；而化学法包括溶剂热法、水热法等，这些方法已经发展成为制备全新材料的有力工具，具有制备精度高、成本低等优点。
2.性质特点纳米材料的独特性质主要来源于其表面效应、量子效应和缺陷效应。
在表面效应方面，由于纳米材料的表面积较大，表面能就会比普通材料大，表面位错和表面尺寸效应对其性质的影响也将更加明显。
此外，纳米粒子的量子效应体现在其光学、电学等方面，例如量子点可以作为荧光探针等。
缺陷效应是纳米材料的另一个独特性质，在制备过程中容易产生氧化物等缺陷结构，这些结构能够影响其机械、热学等性质。
二、应用研究1.催化剂纳米材料是优异的催化剂，能够提高催化反应速率和选择性，提高催化效率，降低催化剂用量等。
例如，纳米金属催化剂可用于CO和H₂O反应生成CO₂和H₂，广泛应用于环保领域。
2.生物医学应用纳米材料在癌症治疗、药物输送、光疗、核磁共振成像、生物传感器等方面都有广泛的应用。
例如，纳米粒子通过改变表面功能化基团实现具有肿瘤特异性的分子靶向治疗，可较好地避免正常细胞的损伤。
3.能源储存在绿色能源和新能源研究中，纳米材料是很重要的研究方向。
例如，利用石墨烯、纳米碳管等纳米材料设计超级电容器、超级电池、锂离子电池等，可以提高能量密度和导电性能。
4.环保领域纳米材料还可应用于净水和废气处理等方面。
比如引入纳米银材料，能够有效杀灭细菌、减小污染物浓度。
纳米材料在环境净化领域的应用深受关注，并在实际中展现出良好的发展前景。
纳米材料的应用前景及研究进展
生 物 细胞 结合 力 很强 ， 为人 类 骨质 的应 用 拓 宽 了途径 。
３ 纳米材料 的制造 方法
纳米 材料 的制造 方 法 很 多 ， 一些 制 取 超 细微 粉 的 方 法 可 以用 来制 纳 米微 粒 。 但是 高效应 低 成本 获取 纳 米 材 料 的技 术 ， 然是 各 国科 学 家研 究 的重 点 。目前 ， 仍 已经 报 道 的 工 艺 方 法 主 要 有 以 下 几 种 ： 物 理 气 相 沉 积 法 （ Ｖ 和 化 学 气 相 沉 积 法 （ ＶＤ） 等 离 子 体 法 、 光 Ｐ Ｄ） Ｃ 、 激
维普资讯
总第 １ ９期 ２ ０ １ ０ ２年第 ５期
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化
工 ２ Biblioteka ７纳米材 料 的应用 前景及研 究 进展
刘 新 云
（ 北宜 昌职业 技 术学 院 ， ４ ０ ０） 湖 ４３０
摘 要 介绍 了纳米材料 的特性 和制备方法 ， 重阐述 ｌ纳米材料 的应 用状况和前景 ， 介绍 了国内外在纳米 材料方面的研究进展 。 着 ｒ 并
已受 到 世界 各 国科 学家 的 高度 重 视 。美 国 的 “ 星球 大 战
诱 导法 、 真空成型法 、 惰性 气体凝 聚法 、 机械合金 融合 法 、 沉淀法 、 热法、 共 水 水解 法 、 孔 液 法 、 微 溶胶 一凝 胶 法
等等 。
计 划 ”、 信 息 高 速 公 路 ”， 共 体 的 “ 里 卡 计 划 ”等 “ 欧 尤 都 将 纳米 材 料 的研 究列 入 重 点发 展 计 划 ； 日本 在 １ ０年 内将 投 资 ２０亿 日元 发 展 纳米 材 料 和 纳米 科 学 技术 ； ５ 英 国也 将 发展 纳 米 材 料 科 学 技 术 作 为 重 振英 国 工 业 的 突
金属材料表面纳米化研究与进展
表面技术第53卷第4期金属材料表面纳米化研究与进展杨庆，徐文文，周伟，刘璐华，赖朝彬*（江西理工大学 材料冶金化学学部，江西 赣州 341000）摘要：大多数金属材料的失效都是从其表面开始的，进而影响整个材料的整体性能。
研究表明，在金属材料表面制备纳米晶，实现表面纳米化，可以提升材料的表面性能，延长其使用寿命。
金属材料表面纳米化是指利用反复剧烈塑性变形让表层粗晶粒逐步得到细化，材料中形成晶粒沿厚度方向呈梯度变化的纳米结构层，分别为表面无织构纳米晶层、亚微米细晶层、粗晶变形层和基体层，这种独特的梯度纳米结构对金属材料表面性能的大幅度提升效果显著。
根据国内外表面纳米化的研究成果，首先对表面涂层或沉积、表面自纳米化以及混合纳米化3种金属表面纳米化方法进行了简要概述，阐述了各自优缺点，总结了表面自纳米化技术的优势，在此基础上重点分析了位错和孪晶在金属材料表面自纳米化过程中所起的关键作用，提出了金属材料表面自纳米化机制与材料结构、层错能大小有着密不可分的联系，对金属材料表面自纳米化机制的研究现状进行了归纳；阐明了表面纳米化技术在金属材料性能提升上的巨大优势，主要包括对硬度、强度、腐蚀、耐磨、疲劳等性能的改善。
最后总结了现有表面强化工艺需要克服的关键技术，对未来的研究工作进行了展望，并提出将表面纳米化技术与电镀、气相沉积、粘涂、喷涂、化学热处理等现有的一些表面处理技术相结合，取代高成本的制造技术，制备出价格低廉、性能更加优异的复相表层。
关键词：金属材料；表面纳米化；梯度纳米结构；纳米化机理；表面性能中图分类号：TG178 文献标志码：A 文章编号：1001-3660(2024)04-0020-14DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2024.04.002Research and Progress on Surface Nanocrystallizationof Metallic MaterialsYANG Qing, XU Wenwen, ZHOU Wei, LIU Luhua, LAI Chaobin*(Department of Materials Metallurgy and Chemistry, Jiangxi University ofTechnology, Jiangxi Ganzhou 341000, China)ABSTRACT: It is well known that the failure of most metallic materials starts from their surfaces, which in turn affects the overall performance of the whole material. Numerous studies have shown that the preparation of nanocrystals on the surface of metallic materials, i.e., surface nanosizing, can enhance the surface properties of materials and extend their service life. Surface nanosizing of metallic materials makes use of repeated violent plastic deformation to make the surface coarse grains gradually收稿日期：2023-02-23；修订日期：2023-06-29Received：2023-02-23；Revised：2023-06-29基金项目：国家自然科学基金项目（52174316，51974139）；国家重点研发计划项目（2022YFC2905200，2022YFC2905205）；江西省自然科学基金项目（20212ACB204008）Fund：National Natural Science Foundation of China(52174316, 51974139); National Key Research and Development Program of China (2022YFC2905200, 2022YFC2905205); Natural Science Foundation of Jiangxi Province (20212ACB204008)引文格式：杨庆, 徐文文, 周伟, 等. 金属材料表面纳米化研究与进展[J]. 表面技术, 2024, 53(4): 20-33.YANG Qing, XU Wenwen, ZHOU Wei, et al. Research and Progress on Surface Nanocrystallization of Metallic Materials[J]. Surface Technology, 2024, 53(4): 20-33.*通信作者（Corresponding author）第53卷第4期杨庆，等：金属材料表面纳米化研究与进展·21·refine to the nanometer level, forming nanostructured layers with gradient changes of grains along the thickness direction, including surface non-woven nanocrystalline layer, submicron fine crystal layer, coarse crystal deformation layer and matrix layer, and this unique gradient nanostructure is effective for the significant improvement of surface properties of metallic materials. The process technology and related applications of nanocrystalline layers on the surface of metallic materials in China and abroad are introduced, and the research progress of high-performance gradient nanostructured materials is discussed.Starting from the classification of the preparation process of gradient nanostructured materials and combining with the research results of surface nanosizing in China and abroad, a brief overview of three methods of metal surface nanosizing, namely, surface coating or deposition, surface self-nanosizing and hybrid nanosizing, was given, the advantages and disadvantages of each were discussed and the advantages of surface self-nanosizing technology were summarized. On the basis of this, the key role of dislocations and twins in the process of surface self-nanitrification of metallic materials was analyzed, and the mechanism of surface self-nanitrification of metallic materials was inextricably linked to the material structure and the size of layer dislocation energy, and the current research status of the mechanism of surface self-nanitrification of metallic materials was summarized. Finally, the key technologies required to be overcome in the existing surface strengthening process were summarized, and future research work was prospected. It was proposed to combine surface nanosizing technology with some existing surface treatment technologies such as electroplating, vapor deposition, tack coating, spraying, chemical heat treatment, etc., to replace the high-cost manufacturing technologies and prepare inexpensive complex-phase surface layers with more excellent performance.Techniques for the preparation of gradient nanostructured materials include surface coating or deposition, surface self-nanosizing, and hybrid surface nanosizing. Surface coating or deposition technology has the advantages of precise control of grain size and chemical composition, and relatively mature process optimization, etc. However, because the coating or deposition technology adds a cover layer on the material surface, the overall size of the material increases slightly, and there is a certain boundary between the coating and the material, and there will be defects in the specific input of production applications.In addition, the thickness of the gradient layer prepared by this technology is related to the deposition rate, which takes several hours to prepare a sample. The surface self-nanitrification technique, which generates intense plastic deformation on the surface of metal materials, has the advantages of simple operation, low cost and wide application, low investment in equipment and easy realization of unique advantages. The nanocrystalline layer prepared on the surface of metal materials with the surface self-nanitrification technique has a dense structure and no chemical composition difference from the substrate, and no surface defects such as pitting and pores, but the thickness of the gradient layers and nanolayers prepared by this technique as well as the surface quality of the material vary greatly depending on the process. Hybrid surface nanosizing is a combination of the first two techniques, in which a nanocrystalline layer is firstly prepared on the surface of a metallic material by surface nanosizing technology, and then a compound with a different composition from the base layer is formed on its surface by means of chemical treatment.To realize the modern industrial application of this new surface strengthening technology, it is still necessary to clarify the strengthening mechanism and formation kinetics of surface nanosizing technology as well as the effect of process parameters, microstructure, structure and properties on the nanosizing behavior of the material. For different nanosizing technologies, the precise numerical models for nanosizing technologies need to be established and improved, and the surface self-nanosizing equipment suitable for industrial scale production needs to be developed. In the future, surface nanosizing technology will be combined with some existing surface treatment technologies (e.g. electroplating, vapor deposition, adhesion coating, spraying, chemical heat treatment, etc.) to prepare a complex phase surface layer with more excellent performance, which is expected to achieve a greater comprehensive performance improvement of the surface layer of metal materials.KEY WORDS: metal material; surface nanocrystallization; gradient nanostructures; nanocrystallization mechanism; surface properties金属材料在基建工程、航空航天中扮演着重要角色，随着当今科学技术的高速发展，传统金属材料的局限性日趋明显，开发一种综合性能优异的金属材料迫在眉睫。
纳米材料与纳米技术研究进展
纳米材料与纳米技术研究进展近年来，随着科学技术的不断进步，纳米材料与纳米技术已成为热门话题，各国科学家也在纳米技术研究方面投入了大量的精力。
本文将介绍一些目前纳米材料与纳米技术研究的进展。
一、纳米材料研究进展1.金属纳米粒子金属纳米粒子是目前应用最广泛的纳米材料之一。
它的独特性质在医学、光电和材料科学等方面得到了广泛的应用。
近年来，科学家们发现，通过控制金属纳米粒子的形状和尺寸，可以进一步改善其性质。
例如，长轴为50纳米的椭球形金属纳米粒子比球形金属纳米粒子具有更好的光学特性。
因此，在未来的应用中，控制纳米粒子形状和尺寸将成为一项重要的研究方向。
2.化学合成纳米材料化学合成纳米材料是基于化学反应合成的新型材料。
其制备方法简单，成本低廉。
同时，科学家们也发现，通过控制反应条件，可以控制纳米材料的形状和尺寸。
因此，化学合成纳米材料发展前景非常广阔。
3.碳基纳米材料碳基纳米材料是一类以碳为主要成分的纳米材料。
它的制备方法多样，包括碳纳米管、石墨烯和类石墨烯材料。
在纳米材料领域，碳基纳米材料具有许多独特的性质，例如高强度、高导电性和高导热性。
因此，碳基纳米材料的应用范围非常广泛，包括能源存储、生物医学和电子器件等领域。
二、纳米技术研究进展1.纳米电子学纳米电子学是以纳米技术为基础的电子学。
在这个领域，科学家们研究如何使用纳米器件来替代传统电子器件，从而提高计算机的运行速度和存储容量。
同时，纳米电子学还可以应用于生物传感器、纳米机械和量子计算等领域。
2.纳米材料在能源存储中的应用随着可再生能源的发展，能源存储技术已变得越来越重要。
纳米材料在能量存储和转换中起着重要作用。
例如，纳米结构的锂离子电池具有更高的能量密度和更长的寿命，因此成为了研究热点之一。
同时，科学家们也在探索使用纳米结构的太阳能电池、燃料电池和超级电容器等能源存储装置。
3.纳米药物学纳米药物学是利用纳米技术制备药物纳米粒子，从而提高药物在体内的分布和靶向性。
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正十八烷（a）、聚苯乙烯（b）、纳米胶囊的 红外光谱图（c）
波数/cm 3060 3026 2923 1601 1490 756 700
官能团 芳香族C-H伸缩振动峰 脂肪族C-H伸缩振动峰 苯环C=C伸缩振动峰 苯环变形振动峰 b曲线
对照图中的a、b和c的红外光谱图只是两个的加合，
并没有出现新的吸收峰表明正十八烷和聚苯乙烯只是
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• 以上四种表征方法是从不同角度来表征纳 米胶囊的，并无优劣之分。
• 各种表征手段需要综合使用，才能充分的表 征一种物质，只用单一的某种手段是不能充分
表征的。
• 比如上例中，红外谱图只能给出官能团， 并不能给出具体形状，这就要结合透射电镜 图来表征，而它的热性能就要进行热分析。
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纳米相变材料的研究进展
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1
一、相变及相变材料 二、纳米相变材料 三、纳米材料的表征方法 四、纳米相变材料的制备方法 五、纳米相变材料的应用 六、纳米相变材料的研究展望
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2
一、相变及相变材料
• 物质从一种相转变为另一种相的过程称之 为相变。
• 相变材料是指材料在相变温度范围内，虽 然发生相态的变化，但是在相变过程中， 体积的变化很小，以潜热形式从周围环境 吸收或者释放大量热量，而自身的温度保
物理上的嵌合。
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纳米胶囊的耐热性分析
纳米聚苯乙烯球、纯正十八烷和纳米胶囊的热重分析图
纳米胶囊相变材料的分解主要集中在两个阶
段：105.1-316.4摄氏度，失重比为49.54%；
386.7-443.7摄氏度，失重比为44.63%。分析
表明：作为壳层的聚苯乙烯有很好的耐热性，
可以很好地保护内可部编辑的ppt 相变材料芯材。
半月形
纳米胶囊透射电镜照片
可以看出纳米胶囊呈球形，囊心（浅色部
分）和囊壁（深色部分）之间存在明显的
界线，只有极少部分可编的辑p胶pt 囊形貌呈半月形
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纳米胶囊的红外光谱分析
波数/cm 2958 2924 2855 1378 721
官能团 甲基、亚甲基不对称伸缩振动峰 亚甲基对称伸缩振动峰 亚甲基面内、面外振动峰 a曲线
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在其他行业中的应用
• 美国的研究人员将开发出的新型纳米相变材料研 磨成粉末，应用到电子器件制造行业对精密电子 器件的制造工艺氛围进行保护，提高了产品的质 量和精密度。
• 纳米相变材料具有独特的蓄热调温性能，使其在 大规模灭火，如森林灭火和油田灭火中得到广泛 应用。
• 俄罗斯将吸附蓄热技术与无机相变材料相结合， 研制出一种纳米吸湿防寒鞋垫。该鞋垫利用纳米 孔硅胶和氯化钙对水汽的吸附达到吸湿的效果， 使鞋垫始终保持凉爽干燥；氯化钙吸水后转变为 六水氯化钙，它能根据环境温度进行吸热／放热， 达到调温的效果。
五、纳米相变材料的应用
• 在热交换器行业中的应用
相变蓄能岩棉复合板
相变蓄能板
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• 在纺织业中的应用
相变材料在纺织品中的应用主 要是通过微胶囊对织物进行涂 覆或将微胶囊混入纺丝液中进 行纺丝来实现。包封有相变微 胶囊材料的服装可以根据环境 温度的变化在一定温度范围内，
自由调节服装内部温度。
成胶囊
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两种聚合反应单体分别 从两相内部向界面移动
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3.2 原位聚合法
• 原位聚合法是一种与界面聚合法密切相关 的纳米胶囊化技术。
将单体与引发剂全部加 入到分散相或连续相中
聚合反应在芯材液滴的表 面上发生，聚合单体产生 相对低分子量的预聚体
交联及聚合反应的 不断进行，最终形 成固体的胶囊外壳
• 用粒度分析仪对样品进行粒径分布分析。 • 用透射电镜对样品进行表面形貌分析。 • 用红外光谱仪对样品进行结构组成分析。 • 用热分析仪对样品进行热失重分析。
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纳米胶囊粒径分析
纳米胶囊的粒径分析
结果显示纳米胶囊的粒径分布相对集 中，主要分布在50-200纳米范围内
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纳米胶囊表面形态分析
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六、纳米相变材料研究展望
纳米相变材料不论是从纳米复合相变材料还 是普通纳米相变材料来说，现阶段人们对于 它的研究主要还是从实验方面来入手，这就 导致人们不能根据自身的需要来定向的制作 纳米相变材料，很多事情并不能过得到理论 的解释。我认为，以后的研究重点应该放在 理论方面，从理论方面入手去充分研究纳米 相变材料。
普通纳米 相变材料
纳米金属 等
纳米相变材料
纳米复合 相变材料
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纳米胶囊 相变材料
纳米吸附 相变材料
其他复合 相变材料
胶囊法 吸附法
其他 方法5
2.1 纳米胶囊相变材料
微胶囊
纳米尺寸
纳米胶囊
导 热 系 数 低
磨 损 破 裂
堵 塞 管 道
很好的解决了微胶囊的问题
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6
微胶囊与纳米胶囊的对比
持不变或恒定的一种功能性材料。
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3
人口的不断增加，能源紧缺的形式严峻。需要研究新型节 能技术，减少能源消耗。相变储能技术就是其中一个。
有机
液态 导热系数低
传统相变材料
无机
腐蚀性
纳米相变材料
纳米相变材料解决泄露问题 纳米相变材料解决导热系数低的问题
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4
二、纳米相变材料 纳米技术 + 相变材料 = 纳米相变材料
预聚体尺寸逐步增大后， 沉积在芯材物质的表面
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9
四、纳米材料的表征方法
常规表征法
特有表征法
透射电镜法
化学表征法
仪器表征法
扫描电镜法 隧道扫描电镜法
滴定分析法 重量分析法 光谱分析 质谱分析 能谱分析
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粒度分析法 比表面积法
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纳米胶囊表征举例
• 纳米胶囊的囊心为正十八烷壳材为聚苯乙 烯。
项目 壳材料 分散性 医学用途 作用 制备方法
微胶囊
纳米胶囊
多种有机物和无机物材料，其中 主要为可生物降解的高分子物质微米，分散于水中 粒径为1-1000纳米，易分散于水
为悬浮液
中形成透明的胶体溶液
主要用于口服
主要用于静脉注射
缓释药，为长期制剂
主要作为载药靶向
包括机械、物理、化学等各种方 原位聚合法、界面聚合法等 法
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三、纳米相变材料的制备方法
3.1 界面聚合法
• 界面聚合法是建立在合成高聚物界面缩聚 反应的基础上的。
两种发生聚合反应的单体 分别溶于水和分散相中
把两种不相混溶的液体 加入乳化剂以形成水包
油或油包水乳液
迅速在相界面上反应生 成聚合物将囊心包覆形