高分子材料与纳米技术
高分子材料与纳米技术应用前景

高分子材料与纳米技术应用前景高分子材料是一类由重复单元通过共价键连接而成的大分子化合物,具有结构多样性、可塑性强、力学性能优良、热电性能稳定等特点。
而纳米技术是一种将物质尺度控制在纳米级别的技术,具有表面效应、量子效应、尺寸效应和量子限效应等特点。
高分子材料与纳米技术的结合将产生新的材料和技术应用,具备广阔的前景。
首先,高分子材料与纳米技术的应用前景在材料方面非常广泛。
高分子材料通过控制分子结构和组装方式,可以制备具有特定性能的功能性材料。
纳米技术通过对材料的纳米粒子和纳米结构进行调控,可以改善材料的电、磁、光学、热学等性能。
将二者结合起来可以制备出高分子纳米复合材料,具备多功能性和高性能。
例如,高分子纳米复合材料在电子、光电子、医疗、环境等领域的应用已经取得了显著的成果。
纳米粒子可以增强高分子材料的力学性能,同时也赋予了材料其他特殊的性能,如抗菌、自修复等。
此外,高分子材料与纳米技术的结合还可以应用于分离膜、电化学储能等领域,进一步丰富了材料的应用范围。
其次,高分子材料与纳米技术的结合在能源领域具有重要的应用前景。
高分子材料可以用于制备聚合物电解质膜、聚合物太阳能电池和超级电容器等能源设备。
而纳米技术可以提供纳米材料的导电、储能和光学性能,提高能源设备的效率和性能。
将高分子材料与纳米技术相结合,可以制备出具有高能量密度、高导电性和优异循环寿命的电池和超级电容器。
此外,纳米技术还可以用于改善光电转换器件的光吸收和传输性能,提高太阳能电池的光电转换效率。
因此,高分子材料与纳米技术在可再生能源领域的应用前景巨大。
另外,高分子材料与纳米技术还可以应用于生物医学领域。
纳米技术可以改善药物的输送和控释效果,提高药物的疗效和减少副作用。
高分子材料可以作为药物载体和控释材料,通过精确控制材料的结构和组装方式,实现对药物的精确控制。
将二者结合可以制备出纳米药物载体和纳米控释系统,实现对疾病的精准治疗。
此外,高分子材料还可以作为生物医学材料,如人工器官、生物传感器、生物医用材料等。
高分子材料的微纳加工与微纳制造技术

高分子材料的微纳加工与微纳制造技术高分子材料是一类重要的工程材料,具有较高的分子量和复杂的结构。
在近年来的发展中,微纳加工与微纳制造技术成为了高分子材料领域的研究热点。
微纳加工与微纳制造技术通过精确控制和操纵高分子材料的微观结构,能够赋予其新的性能和功能,并为高分子材料的应用提供了广阔的发展空间。
一、高分子材料的微纳加工技术高分子材料的微纳加工技术主要包括光刻、湿法腐蚀、干法腐蚀、离子注入、等离子体刻蚀等。
其中,光刻技术是一种常用的微纳加工技术,通过光致变化实现对光刻胶的选择性溶解或固化,从而形成所需的微结构。
而湿法腐蚀和干法腐蚀则是通过化学反应使高分子材料表面产生溶解或氧化等现象,从而实现微结构的制造。
离子注入和等离子体刻蚀则是通过离子轰击的方式对高分子材料进行加工,达到微纳结构的制作目的。
二、高分子材料的微纳制造技术高分子材料的微纳制造技术主要包括纳米压印、电子束曝光、激光刻蚀、原子力显微镜等。
纳米压印技术是一种将模具上的微纳结构直接转移到高分子材料表面的方法,可以实现高分子材料的纳米级结构制造。
电子束曝光技术则是通过电子束在高分子材料上的聚焦和扫描,使高分子材料的表面发生化学或物理变化,从而实现微纳结构的制造。
激光刻蚀技术则是利用激光对高分子材料进行高能量输入,使材料发生熔融、蒸发或化学反应,从而形成微纳结构。
原子力显微镜则是一种触探式的高分辨率显微技术,可以通过控制探针与高分子材料之间的作用力,直接制造微纳结构。
三、高分子材料微纳加工与微纳制造技术的应用高分子材料的微纳加工与微纳制造技术在多个领域有着广泛的应用前景。
在微电子领域,通过微纳加工与微纳制造技术,可以制造出具有高导电性、高耐热性的高分子材料微电子器件,用于集成电路、传感器等领域。
在光学领域,通过微纳制造技术可以制造出具有光学特性的高分子材料微结构,用于光导纤维、光波导等领域。
在生物医学领域,可以通过控制高分子材料的微观结构,实现针对性的药物输送和生物传感等应用。
高分子材料的自组装与纳米结构研究

高分子材料的自组装与纳米结构研究引言高分子材料在当今科技领域中发挥着重要作用。
通过自组装与纳米结构研究,可以进一步优化材料性能,拓展其应用领域。
本文将探讨高分子材料自组装与纳米结构研究的原理、方法和应用。
一、自组装的原理自组装是指分子或者纳米尺度的组分在无外力作用下,按照特定规则自发地组合成有序结构的过程。
在高分子材料中,分子链之间的相互作用力起到决定性作用。
例如,静电相互作用、范德华力、疏水相互作用等都可以引导高分子分子链间的自组装行为。
通过调控这些相互作用力,可以控制自组装结构的形成,进而影响材料的性能。
二、纳米结构的研究方法纳米结构的研究是实现高分子材料优化与改进的关键。
目前,常用的纳米结构研究方法主要包括扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等。
SEM技术可以观察纳米级别的表面形貌,提供样品的直观形态信息。
而TEM技术则可以提供更高分辨率的内部结构信息。
通过这些技术,研究人员可以观察到高分子材料的纳米级别排列顺序、孔隙结构以及晶体形态等。
另外,XRD技术可以提供被研究物质的晶体结构信息。
通过测定材料的衍射角度和强度,可以得出材料的晶体结构和晶格常数等参数。
这对于高分子材料的研究和应用都具有重要意义。
三、高分子材料的自组装应用高分子材料的自组装和纳米结构研究为其在多个领域的应用提供了新思路和方法。
1. 高分子材料的纳米粒子制备通过自组装和纳米结构研究,可以实现高分子材料的纳米粒子制备。
通过控制自组装过程中的温度、溶剂浓度以及pH值等参数,可以获得不同形貌和尺寸的高分子纳米粒子。
这些纳米粒子在药物传输、生物医学和纳米电子器件等领域具有广泛的应用前景。
2. 高分子材料的功能性构建自组装和纳米结构研究还可用于构建高分子材料的特殊功能。
例如,通过改变分子链的排列方式和结构单元,可以实现高分子材料的光学、电学以及磁学性能的调控。
这为高分子材料的传感器、电容器和存储器等功能性器件的研发提供了新的思路。
药用高分子材料纳米药物载体技术

药用高分子材料纳米药物载体技术药用高分子材料纳米药物载体技术是指将药物包覆在纳米尺度的高分子材料中,以增加药物的溶解度、稳定性和靶向性,从而提高药物的治疗效果。
这一技术在现代药物研发中起到了重要的作用,成为新一代药物递送系统的核心技术之一药用高分子材料纳米药物载体技术的基本原理是利用高分子材料的特殊结构和性质,将药物包裹在纳米尺度的载体中。
这些载体材料通常是具有良好生物相容性、可降解性以及可调控性的高分子材料,如聚乳酸、聚乙二醇等。
其特殊的纳米尺度结构和较大的比表面积,使得药物在载体中的封装率和稳定性均能得到有效提高。
相较于传统的药物递送系统,药用高分子材料纳米药物载体具有以下几个优点。
首先,纳米尺度的载体可以通过改变形状、尺寸和表面性质,实现对药物的靶向递送。
通过在载体表面修饰适当的靶向分子,使药物可以准确地靶向到病变组织或器官,从而提高药物的疗效,减少对健康组织的副作用。
其次,纳米载体可以提高药物的水溶性和稳定性,改善药物的生物利用度和体内分布。
例如,通过将溶解度较差的药物包裹在高分子纳米载体中,可以提高药物的水溶性和溶解速度,从而增加药物的生物利用度。
此外,由于纳米载体具有大比表面积和较长的血液循环时间,可以增加药物与细胞的接触面积,提高药物对肿瘤细胞的靶向作用。
最后,药用高分子材料纳米药物载体还可以实现延缓释放和可控释放药物的功能。
通过调控载体材料的结构和性质,可以实现药物的缓慢释放,从而降低药物的毒性和副作用。
药用高分子材料纳米药物载体技术已经在许多药物递送系统中得到了成功应用。
例如,通过将抗癌药物包裹在纳米载体中,可以实现药物的靶向递送,减少对健康组织的损伤,并提高药物的治疗效果。
此外,纳米载体还可用于递送遗传材料和蛋白质药物,提高它们在体内的稳定性和降解速度,从而增加治疗效果。
总结起来,药用高分子材料纳米药物载体技术是一种非常有前景的新一代药物递送系统。
通过纳米载体的靶向性、稳定性和可控释放性,可以实现药物在体内的精确递送和控制释放。
基于纳米技术的高分子增容与改性

基于纳米技术的高分子增容与改性随着科技的进步和创新,纳米技术逐渐成为了业界所关注的焦点和热点,它在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。
而高分子材料则是一种应用广泛且重要的材料,它广泛用于医疗、化学、塑料、织物等领域中,对于我们的生产和生活产生了巨大的影响。
本文将围绕纳米技术的应用,探讨基于纳米技术的高分子增容与改性。
一、纳米技术的应用纳米技术是通过制作和使用小于 100 纳米的纳米材料来产生新奇功能的技术。
这种技术可以用于制造新型材料、开发新型能源,并为现有艺术和科学领域带来创新性的改变。
纳米技术在医疗、电子、环境、军事等领域中被广泛应用。
其中,纳米材料的减小尺寸和增大比表面积,使得它们的特性与其大尺寸等体材料的特性大不相同。
这些特性包括导电性、光学性、力学性和热性等。
二、高分子增容与改性的意义高分子材料作为最重要的工程材料之一,在化学、医学、航空航天、汽车工业等领域中发挥着重要的作用。
高分子材料常被用作塑料、纤维、涂料、胶粘剂等,这些材料都有一个共同的特点——都是一种聚合物材料。
不过,这些聚合物材料的天然物性往往不满足人们的需求,如强度不足、耐热性差、难以润湿等。
高分子增容和改性的目的是改进这些性质,使其性能更加优秀,满足实际应用的需求。
三、基于纳米技术的高分子增容改性研究进展1.纳米增容技术纳米多元共混体系因为具有良好的增容效果和增强性能而成为了当前研究的热点。
纳米填料在纳米共混高分子材料中可以作为载体来增强高分子材料的流动性,同时可以改善其力学性能和耐热性能。
研究发现,固定量的纳米填料的加入可以显着增加复合材料的机械强度和热稳定性。
2.纳米改性技术纳米改性技术主要包括纳米粒子的表面改性和调控纳米填料的形态结构。
例如,纳米粒子表面上的化学修饰可以增强纳米粒子和高分子基体之间的黏着和相容性,从而提高材料的性能。
此外,纳米表面修饰技术还可以使纳米粒子增强聚合物材料的力学性能、介电性能和电学性能。
纳米技术在高分子材料改性中的应用

科技应用32 2015年23期纳米技术在高分子材料改性中的应用常奔山东理工大学,山东淄博 255000摘要:纳米材料在高分子材料的改性中扮演了重要作用,本文主要探究纳米材料在对高分子材料改性的原理及其在相关领域的应用。
关键词:纳米技术;高分子材料改性;纳米粒子中图分类号:TB324 文献标识码:A 文章编号:1671-5780(2015)23-0032-01纳米材料是指三维空间当中至少一维处于纳米级材料的总称,众所周知纳米材料具有几大特征,即表面效应,宏观量子隧道效应和小尺寸效应,由于纳米材料具备以上特征以及其量级的独特性使其能以骨架材料对高分子材料进行改性,也为高分子材料性能的改善和提高提供了新思路。
1 纳米材料的理论特征自1990年NST会议提出纳米技术概念之日起,纳米技术飞速发展,人们也对该技术进行着不断探索,目前人们对纳米技术的认识还不彻底,支持这一切研究的基础源于纳米材料独特的五大特征,大多数研究工作也围绕这些纳米级材料独特的特征进行,纳米材料与相关的高分子材料的相互作用使得高分子材料的改性工作也有着更广阔的操作空间,纳米材料与高分子材料的多样性导致他们在结合时表现性能的多样性,另外纳米材料在高分子材料中所充当的骨架作用与其体积效应,量子尺寸效应,量子隧道效应,介电限域效应,表面效应有着密不可分的关系。
体积效应是指纳米粒子的大小与传导电子的德布罗意波(一种物质波)相同或者更小时,纳米粒子的边界条件将周期性的被破坏,与此同时其化学性质,磁性,压力,熔点将发生相应的变化,这种变化将很大程度有助于高分子材料的性质变化,也有助于改性,具体应用于军用隐形潜艇及其相关电磁领域。
粒子尺寸降到一定数值时,费米能级接近的电子能级由准连续能级变为分立能级的现象称为量子尺寸效应。
大多数材料的原子数接近无穷大,所以能级之间的距离趋向于零,而对于纳米级材料原子数有限,则易分裂,该性质在吸收光谱表现的尤为突出,其解释为量子尺寸导致了纳米材料量子的波动性质的变化,用于改变材料的光学性质。
高分子纳米复合材料课件.ppt

最重要的是界面组元。界面组元具有以下两个特点:首先是原
子密度相对较低,其次是邻近原子配位数有变化。因为界面在
纳米结构材料中所占的比例较高,以至于对材料性能产生较大
影响。
高分子纳米复合材料课件
五、纳米复合材料(nanocomposites)
1、纳米复合材料的分类
复合材料的复合方式可以分为四大类:
①、0-0型复合
利用宏观量子隧道效应,可以解释纳米镍粒子在低温下继续 保持超顺磁性的现象。这种纳米颗粒的宏观量子隧道效应和量子 尺寸效应,将会是未来微电子器件发展的基础,它们确定了微电 子器件进一步微型化的极限。
高分子纳米复合材料课件
三、纳米材料的制备方法
可分为物理法和化学法两大类。 1、物理方法 ①、真空冷凝法
例如,纳米颗粒具有高的光学非线性及特异的催化性能均属 此列。
高分子纳米复合材料课件
4、宏观量子隧道效应 微观粒子(电子、原子)具有穿越势垒的能力称之为隧道效
应。一些宏观的物理量,如纳米颗粒的磁化强度、量子相干器件 中的磁通量以及电荷等也具有隧道效应,它们可以穿越宏观系统 的势垒而产生性能变化,称为宏观量子隧道效应。
第一节 高分子纳米复合材料概述
一、纳米材料与纳米技术
1、纳米材料 是以纳米结构为基础的材料,或者以纳米结构为基本单元构
成的复合材料。 ①、纳米结构
以具有纳米尺度的物质单元为基础,按一定规律构筑或营造 的一种新结构体系,称为纳高分米子纳结米构复合体材料系课件。
②、纳米材料 纳米材料是在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范 围的物质,或者由它们作为基本单元构成的复合材料。 从微观角度分类,纳米材料大致有以下两类:
衡合金固态分解、溶胶-凝胶法、气相沉积法、快速凝固法、晶晶 化法、深度塑性变形法等。
纳米技术在高分子材料中的应用浅谈

山 东 化 工 SHANDONGCHEMICALINDUSTRY 2018年第 47卷
纳米技术在高分子材料中的应用浅谈
马鹏飞,韩生华
(山西大同大学 化学与环境工程学院,山西 大同 037009)
摘要:随着材料学的不断发展,对高分子材料越来越重视,将高分子材料中加入一些纳米粒子,获得新型改性高分子材料已经成为目前 研究的重点。采用这种方法可以使高分子材料的性能变得更加优异,使其应用范围更加广泛。 关键词:纳米技术;应用;高分子材料 中图分类号:TB383 文献标识码:A 文章编号:1008-021X(2018)15-0076-01
2 纳米微粒的改良方法
科学家将纳米 高 分 子 材 料 称 为 强 大 的 “混 血 儿 ”。纳 米 粒 子粒径小,比表面 积 大,易 于 团 聚。 为 了 提 高 纳 米 添 加 剂 和 聚 合物的界面结合 力,提 高 纳 米 颗 粒 的 均 匀 分 散 能 力,需 要 对 纳 米粉体进行表面改性[4]。主要是降低粒子表面能态,消除粒子 表面电荷,提高有机相与纳米粒子的亲和力等。其主要代表性 的方法有以下几种:
(1)表 面 覆 盖 改 性。该 方 法 将 表 面 活 性 剂,例 如 硬 脂 酸 (stearicacid)、有机硅(silicone)、钛酸酯(titanate)等物质,覆盖 在颗粒表面,使性质发生改变[5]。
(2)机械化学改性。即 采 用 利 用 摩 擦 粉 碎 的 方 法,使 分 子 晶格位移,活化颗粒表面,使内能增加,从而改变晶体结构和物 理化学粒子表面结构[6]。
世界上产生 的 大 量 塑 料 废 物 是 由 诸 如 聚 乙 烯 (HDPE或 LDPE)、聚丙烯(PP)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等塑料废 料的聚合物组成。多年来,环境保护主义者一直在寻找各种方 法来克服如此大量的塑料废物被弃置到垃圾填埋场的问题[9]。 科学家通过发现添加一些纳米颗粒,可以从塑料废物中生产石 油吸附剂。该领域的研究是一项是很有前途的研究。塑料抗 老化性能差影响了其推广应用,可以在塑料中加入多种纳米添 加剂,以提高其性 能 并 增 强 其 通 用 性。 例 如 在 聚 丙 烯、聚 乙 烯 等塑料材料中添 加 了 纳 米 二 氧 化 钛,然 后 经 过 长 时 间 光 照 后, 其拉伸强度几乎没有变化。将抗菌性的纳米粒子添加到塑料 中,可以得到具有持久抗菌性的塑料。如果将此项技术实现工 业化生产,将取得很好的经济效益。
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目录摘要 (1)Abstract (2)1纳米科技发展态势和特点 (3)2高分子材料与纳米技术概况 (3)2.1几种高分子基纳米复合材料的制备方法及概述 (5)2.1.1 插层复合法 (5)2.1.2原位复合法 (6)2.1.3溶胶-凝胶法 (7)2.1.4LB膜法 (8)2.1.5微乳液聚合法 (8)3 高分子纳米复合材料的应用 (8)4高分子基纳米复合材料的应用简介 (9)4.1高性能工程塑料 (9)4.2电子产品材料 (10)4.3其他应用简介 (11)参考文献 (12)致谢 (13)纳米技术与高分子材料摘要:纳米技术正全力推动着化学工业未来的发展。
随着一些纳米技术的工业产品问世以及所显示出的诱人前景,现在“纳米技术”已经成为家喻户晓的名词。
纳米技术能在<100nm的水平上合成、处理和表征物质,这是一个涉及多门学科的广阔领域,它包含有:纳米材料、纳米生物技术、纳米电子学和纳米系统,如纳米电子机械系统、和分子机械等。
在世界范围内, 高分子材料的制品属於最年轻的材料.它不仅遍及各个工业领域, 而且已进入所有的家庭, 其产量已有超过金属材料的趋势, 將是21世纪最活跃的材料支柱.高分子材料在我们身边随处可见。
高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料。
关键词:纳米技术,高分子材料,复合材料,发展Nanotechnology and Polymer materials Abstract:Nanotechnology are trying their best to push chemical industrial future development. With some of nanometer technology industrial product appearance and shown tempting prospects, now "nanotechnology" has become a household nouns. Nanotechnology can in < 100nm level synthesis, processing and characterization of material, this is a broad field involving the multi-discipline, it contains: nano materials and nano biotechnology, nanoelectronics and nano system ,such as nanospheres electronic mechanical system, and the molecular machinery, etc. Worldwide, polymer products belong to the youngest material. It not only in many industrial fields, and has entered all the family, its production has been more than metal materials trend will is the 21st century the most active material pillar. Polymer materials in our side can be seen everywhere. Polymer materials according to characteristics into rubber, fiber, plastic, polymer adhesives, polymer coating and polymer matrix compositesKey words:Nanotechnology,Polymer materials, composite materials, development1 纳米科技发展态势和特点科学界普遍认为,纳米技术是21世纪经济增长的一台主要的发动机,其作用可使微电子学在20世纪后半叶对世界的影响相形见绌,纳米技术将给医学、制造业、材料和信息通信等行业带来革命性的变革。
因此,近几年来,纳米科技受到了世界各国尤其是发达国家的极大青睐,并引发了越来越激烈的竞争。
由于纳米技术对国家未来经济、社会发展及国防安全具有重要意义,世界各国(地区)纷纷将纳米技术的研发作为21世纪技术创新的主要驱动器,相继制定了发展战略和计划,以指导和推进本国纳米科技的发展。
目前,世界上已有50多个国家制定了国家级的纳米技术计划。
一些国家虽然没有专项的纳米技术计划,但其他计划中也往往包含了纳米技术相关的研发。
众所周知,为了抢占纳米科技的先机,美国早在2000年就率先制定了国家级的纳米技术计划(NNI),其宗旨是整合联邦各机构的力量,加强其在开展纳米尺度的科学、工程和技术开发工作方面的协调。
2003年11月,美国国会又通过了《21世纪纳米技术研究开发法案》,这标志着纳米技术已成为联邦的重大研发计划,从基础研究、应用研究到研究中心、基础设施的建立以及人才的培养等全面展开。
曰本政府将纳米技术视为“曰本经济复兴”的关键。
第二期科学技术基本计划将生命科学、信息通信、环境技术和纳米技术作为4大重点研发领域,并制定了多项措施确保这些领域所需战略资源(人才、资金、设备)的落实。
之后,曰本科技界较为彻底地贯彻了这一方针,积极推进从基础性到实用性的研发,同时跨省厅重点推进能有效促进经济发展和加强国际竞争力的研发。
欧盟在2002~2007年实施的第六个框架计划也对纳米技术给予了空前的重视。
该计划将纳米技术作为一个最优先的领域,有13亿欧元专门用于纳米技术和纳米科学、以知识为基础的多功能材料、新生产工艺和设备等方面的研究。
欧盟委员会还力图制定欧洲的纳米技术战略,目前已确定了促进欧洲纳米技术发展的5个关键措施:增加研发投入,形成势头;加强研发基础设施;从质和量方面扩大人才资源;重视工业创新,将知识转化为产品和服务;考虑社会因素,趋利避险。
另外,包括德国、法国、爱尔兰和英国在内的多数欧盟国家还制定了各自的纳米技术研发计划。
意识到纳米技术将会给人类社会带来巨大的影响,韩国、中国台湾等新兴工业化经济体,为了保持竞争优势,也纷纷制定纳米科技发展战略。
韩国政府2001年制定了《促进纳米技术10年计划》,2002年颁布了新的《促进纳米技术开发法》,随后的2003年又颁布了《纳米技术开发实施规则》。
韩国政府的政策目标是融合信息技术、生物技术和纳米技术3个主要技术领域,以提升前沿技术和基础技术的水平;到2010年10年计划结束时,韩国纳米技术研发要达到与美国和曰本等领先国家的水平,进入世界前5位的行列。
中国台湾自1999年开始,相继制定了《纳米材料尖端研究计划》、《纳米科技研究计划》,这些计划以人才和核心设施建设为基础,以追求“学术卓越”和“纳米科技产业化”为目标,意在引领台湾知识经济的发展,建立产业竞争优势。
综合国力和科技实力较强的发展中国家为了迎头赶上发达国家纳米科技发展的势头,也制定了自己的纳米科技发展战略。
中国政府在2001年7月就发布了《国家纳米科技发展纲要》,并先后建立了国家纳米科技指导协调委员会、国家纳米科学中心和纳米技术专门委员会。
目前正在制定中的国家中长期科技发展纲要将明确中国纳米科技发展的路线图,确定中国在目前和中长期的研发任务,以便在国家层面上进行指导与协调,集中力量、发挥优势,争取在几个方面取得重要突破。
鉴于未来最有可能的技术浪潮是纳米技术,南非科技部正在制定一项国家纳米技术战略,可望在2005年度执行。
印对箕府也通过加大对从事材料科学研究的科研机构和项目的支持力度,加强材料科学中具有广泛应用前景的纳米技术的研究和开发。
2 高分子材料与纳米技术概况高分子材料:以高分子化合物为基础的材料。
高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料,包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料,高分子是生命存在的形式。
所有的生命体都可以看作是高分子的集合. 纳米科学与技术,有时简称为纳米技术,是研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。
1981年扫描隧道显微镜发明后,诞生了一门以0.1到100纳米长度为研究分子世界,它的最终目标是直接以原子或分子来构造具有特定功能的产品。
因此,纳米技术其实就是一种用单个原子、分子射程物质的技术。
纳米技术是一门交叉性很强的综合学科,研究的内容涉及现代科技的广阔领域。
纳米科学与技术主要包括:纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等。
这七个相对独立又相互渗透的学科和纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征这三个研究领域。
纳米材料的制备和研究是整个纳米科技的基础。
其中,纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论基础,而纳米电子学是纳米技术最重要的内容。
高分子基纳米复合材料,是指用具有纳米尺寸的其他材料与高分子材料以各种方式复合成型的一种新型复合材料。
从广义上来说,高分子基纳米复合材料,只要其组分中的某一相,至少有一维的尺寸处在纳米尺度范围,就可以将其视为高分子基纳米复合材料。
综上所述纳米技术与高分子材料的有机结合则为高分子纳米复合材料。
这也是世界各国发展研究的必要趋势。
2.1 几种高分子基纳米复合材料的制备方法及概述2.1.1插层复合法插层复合法是制备高分子基纳米复合材料的一种重要方法。
许多无机化合物,如硅酸盐类粘土、磷酸盐类、石墨、金属氧化物、二硫化物等具有典型的层状结构作为主体,将有机高聚物作为客体插入主体的层间,从而可以制备高分子基纳米复合材料。
插层复合法可分为三类:2.1.1.1插层聚合法插层聚合法是先将高分子物单体分散、插入到层状无机物(硅酸盐等)片层中(一般是将单体和层状无机物分别溶解到某一溶剂中),然后单体在外加条件(如氧化剂、光、热等)下发生原位聚合。
利用聚合时放出的大量热量,克服硅酸盐片层间的库仑力而使其剥离,从而使纳米尺度硅酸盐片层与高分子物基体以化学键的方式结合。
1987年,日本首先利用插层复合法制备尼龙6/粘土纳米复合材料(NCH)。
中国科学院化学研究所对尼龙6/蒙脱土体系进行了研究,并首创了“一步法”复合方法,即将蒙脱土层间阳离子交换、单体插入层间以及单体聚合在同一步中完成。
2.1.1.2溶液插层法溶液插层法是高分子链在溶液中借助于溶剂而插层进入无机物层间,然后挥发除去溶剂。
该方法需要合适的溶剂来同时溶解高分子和分散粘土,而且大量的溶剂不易回收,对环境不利。