TiSiN纳米复合结构涂层的研究进展
纳米涂料的研究进展
纳米涂料的研究进展耿启金 王西奎 国伟林(济南大学化学与环境工程学院,济南 250022)摘 要:纳米材料具有特殊的表面效应、体积效应、量子效应等,添加纳米材料制备的纳米涂料具有屏蔽紫外线、光催化降解污染物、抗菌抑菌等许多优异性能。
本文介绍了新型纳米涂料的最新研究进展。
关键词:纳米涂料;纳米材料,光催化中图分类号:TU56+1169 文献标识码:C 文章编号:1003-1324(2003)04-0027-04 纳米材料是指组成相或晶粒结构尺度在100nm 以下的材料,是一种介于宏观体系和微观体系之间的介观结构。
纳米粒子是由数目较少的原子或分子组成的原子群或分子群,处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域。
纳米粒子表面原子是长程与短程皆无序的非晶层,而在粒子芯部存在着结晶完好周期性排布的原子,不过其结构与本体样品稍有不同。
纳米粒子的特殊结构,导致纳米粒子具有异常的特性,如表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应以及有关光、电、磁特性等[1]。
表面效应:表面效应的产生是由于纳米粒子的表面原子与总原子数之比随着纳米粒子尺寸的减小而大幅度增加,而表面原子所处晶体场环境及结合能与内部原子不同,存在许多悬空键,具有不饱和性质,化学活性高,因此纳米粒子表面能很高,从而使纳米材料性质不同于普通物质。
纳米材料的表面效应使之具有特殊的催化性能和热力学性能。
体积效应:纳米粒子体积效应又称小尺寸效应,是指当超微粒子尺寸不断减少,在一定条件下引起材料的宏观物理化学性能的变化。
纳米粒子的尺寸被限制在100nm以下,这是一个由各种限域效应引起的各种性质开始有相当大变化的尺寸范围,当材料或某些性质产生的机制被限制在小于某些临界尺寸的空间时,特性就会改变。
纳米材料的体积效应使材料具有特殊的力学性能、电磁性能、热力学性能和光学性能等。
例如各种金属被细化到纳米尺寸时,便会失去原有光泽变为黑色(如铂黑、镍黑等)。
量子效应:当物质微粒尺寸下降到一定值时,金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散,引起纳米粒子的量子效应。
TiN，TiC和Ti（C，N）涂层的性能及影响因素研究
TiN，TiC和Ti（C，N）涂层的性能及影响因素研究TiN,TiC和Ti(C,N)涂层的性能及影响因素研究唐达培.高庆,江晓禹(西南交通大学应用力学与工程系,l~tJiI成都610031)[摘要]TiN和TiC同属于NaC1形式的晶体结构,是同构互溶性的.Ti(C,N)是两者的固溶体.TiN和TiC及Ti(C,N)涂层具有优良的力学和摩擦学性能,作为硬质耐磨涂层,已用于切削刀具,钻头和模具等场合,具有广泛的应用前景.综述了国内外关于这3种涂层的研究成果.研究了影响其性能的若干因素,比较了它们的性能差异,为进一步优化涂层的性能及合理地选用涂层提供了参考.进一步的研究方向是高,低温及恶劣环境下涂层的性能以及更大载荷下涂层的摩擦学性能等.一些重要结果如下:(1)对TiN涂层而言,用CAPD比用CAIP制备时,涂层的摩擦因数小,结合强度大,硬度小;脉冲电压从550V增大到750V时,涂层脆性增加,结合强度减小;在多弧离子镀工艺中,500℃是最佳沉积温度,此时涂层的硬度和结合强度均最大.(2)对用反应磁控溅射制备的TiC涂层而言,用CH比用CH制备时,涂层的硬度大;CH分压在0.02～0.04Pa范围内为最佳,此时TiC涂层的硬度和弹性模量最大,分别是30.9GPa和343.0GPa.(3)对Ti(C,N)涂层而言,随CH:N或CH:N流量比的增大,其硬度增大;CH:N分压比对摩擦因数和磨损量的影响还与载荷的大小有关;TiCN涂层的硬度和弹性模量随值而变化,当为0.6左右时,硬度取最大值45GPa,当值为0.43左右时,弹性模量取最大值630GPa.[关键词]涂层;TiN;TiC;Ti(C,N);性能;影响因素;硬度;摩擦因数[中图分类号]TG174[文献标识码]A[文章编号]1001—1560(2005)03—0042—05 0引言TiN涂层具有硬度高,韧性好,结合强度高,摩擦因数小和化学性能稳定等优点,作为涂层用于加工刀具大大提高了其使用寿命和被加工产品的质量¨.但是,随着机械制造业要求的提高,切削刀具存在高温抗氧化性不足,硬度不够高等缺点.在各种新的涂层材料中,TiC涂层具有较好的综合性能,并且硬度比TiN更高,已成为主要选择之一.20世纪90年代通过多组元涂层,多层涂层,复合涂层提高了TiN涂层工模具的性能,取得了相当大的进展.TiN,TiC同属于NaC1形式的晶体结构,两者的晶格常数相差不大,是同构互溶性的.Ti(C,N)是TiN和TiC的固溶体,具有两者的特性和优点,Ti(C,N)与TiN相比有更好的抗粘着磨损和抗磨粒磨损性能,更低的摩擦因数,可以进一步提高切削刀具的生产效率和使用寿命.Ti(C,N)涂层的基本性能如形貌,结构和[收稿日期]2004—10—26[基金项目]教育部优秀青年教师基金成分在20世纪80年代已开始研究,mj.迄今为止,对于TiN,TiC及Ti(C,N)涂层的性能进行了大量研究,发现涂层的组分,厚度及工艺条件(如沉积温度,速度,压力等)对涂层性能有较大的影响,涂层的使用工况(如温度,速度,气氛,载荷等)对涂层摩擦磨损等性能有较大的影响.本工作对3种涂层的性能研究进行了评述,重点研究影响其性能的各种因素,同时比较了3种涂层性能的差异, 为涂层的合理选用和设计提供了依据,最后提出了进一步的研究方向.1影响涂层性能的因素1,1制备工艺用于制备TiN,TiC及Ti(C,N)涂层的工艺有物理气相沉积,化学气相沉积及各种复合工艺,如等离子体化学气相沉积,射频溅射沉积,离子束增强沉积,空心阴极离子镀,阴极电弧等离子沉积,阴极电弧离子镀,直流反应磁控溅射等.工艺不同,涂层的性能也可能不同.用CAPD比用CAIP制备TiN,TiC和Ti(C,N)涂层的性能及影响因素研究的TiN涂层的摩擦因数要低¨,可是若TiN涂层下有Ti作为夹层时,这2种工艺制备的TiN涂层的摩擦因数无明显差异;用CAPD制备的TiN涂层的磨损率随滑动速度增加而增加,而用CAIP制备的TiN涂层则有相反的结论;用CAPD比用CAIP 制备的TiN涂层的结合强度要大,但硬度要小. 1.2择优取向TiN涂层因制备的方法不同,取向也有所不同,如PVD方法制备的TiN涂层取向一般为(111),(200),而CVD制备的TiN涂层为(200), (220)取向.涂层择优取向对其质量和性能有影响,具有强烈TiN(111)择优取向的涂层表面光亮,硬度高,耐磨性好,与基体有较高的结合强度¨.对TiC涂层而言,用CH气体沉积时择优取向为(111),而用C:H:气体沉积时却朝着(111)和(220)取向竞争生长,TiC涂层的高硬度取决于TiC(220)峰的峰度.Ti(C,N)涂层的取向主要是(111),(200), (220).由于择优取向本身也受多种因素(基体温度,沉积速度,气体组分与压强以及外加电压等)的影响.一般来讲,提高温度有利于获得好的择优取向,而沉积速率越大,晶粒中的择优取向愈不明显. 因此,为了获得好的择优取向,基体温度和沉积速率之间应有一个最佳配合.气体组分与压强会影响原子在基体表面上的粘附系数和表面迁移率,而外加电压也会影响到达基体表面的粒子行为,因为它们都影响择优取向的类型及程度.1.3沉积电压,气压,气体配比,化学组分提高沉积电压可以细化TiN涂层的柱状晶结构,增加TiN涂层的显微硬度和沉积速率.脉冲偏压幅值在500～1700V,脉宽比在125～25的范围内,沉积温度低于250℃时膜层组织主要由Ti,N和TiN相构成,随脉冲偏压幅值和脉宽比的增大,晶面的择优取向由Ti:N(200)向(002)转变,柱状晶生长减弱;膜层具有较高的显微硬度和耐磨性,但在过高的脉冲偏压和脉宽比的沉积条件下,膜层性能有下降的趋势¨.随脉冲电压在550～750V之间逐渐增大,TiN晶粒增大,膜层脆性增加,沉积速率提高, 但膜基结合强度下降;在650V以下膜基界面有一伪扩散层出现,超过650V后伪扩散层消失,这是改善膜基结合强度的关键因素Ⅲ.TiC的反应溅射可采用各种含碳气体,如甲烷,乙炔等.高活性的乙炔气体可得到高硬度的TiC薄膜,但工艺和质量的重复性较差.甲烷等化学稳定的碳源气体能够保证工艺过程的良好控制,但常常达不到硬质膜所必需的化学计量比,致使镀层性能达不到要求.在这些沉积方法中,反应气体的分压将对所形成薄膜的相组成,微结构和力学性能产生重要作用.低的甲烷分压下,制备的薄膜样品中含有钛相,薄膜的硬度和弹性模量较低; 甲烷分压提高到0.02～0.04Pa时,薄膜内形成晶粒细小的单相TiC,并获得最高的硬度30.9GPa和弹性模量343GPa;进一步提高甲烷分压,薄膜呈现非晶态,其硬度和弹性模量亦随之降低¨引.在用PCVD法沉积TiC膜的过程中,TiC1和CH的流量是重要的控制参数,在一定的范围内可以提高TiC膜的硬度和沉积速率,但过多的TiC1和CH 会给TiC膜的结合强度带来不利的影响,氩气虽然可以提高TiC膜的沉积速率,但同时也降低了膜基的结合强度.制备Ti(C,N)涂层时,反应气体通常用CH与N:按一定比例混合,或者C:H:与N:按一定比例混合,其混合比例对Ti(C,N)涂层性能有一定的影响.随CH:N:或C:H::N:流量比的增大,膜的硬度增大,膜表面的针孔变小变少,膜呈现较强的(111)择优取向,且随流量比的增大而下降,(220)取向有轻微上升¨.CH:N:分压比对Ti(C,N)涂层性能也有影响,随CH:N:分压比的增加,粗糙度增加,即从TiN到TiC,粗糙度变大,TiC涂层的粗糙度最大;CH:N:分压比对摩擦因数和磨损量的影响还与载荷有关,在低载荷(10 N)下,分压比对摩擦因数和磨损量的影响很小,且摩擦因数和磨损量均很低,但在中等载荷(15N)或较高载荷(25N)下,摩擦因数和磨损量随CH-N:分压比的增加而减小,尤其是当CH-N:分压比在0.8:1.0以上时,Ti(C,N)涂层的摩擦因数都较低,当CH-N分压比为1:0时摩擦因数和磨损量最低,并且摩擦因数受载荷的影响最小.Ti(C, N)涂层中C,N组分对涂层性能的影响较大,在WC一6%Co基体上电弧沉积了TiCxN.一x(0≤≤1)涂层,图1为TiCN一中值对硬度,弹性模量的影响曲线,从图1可知,在z≤0.6时,TiCN一的硬度随值增大而增大,在I>0.6时,TiN,TiC和Ti(C,N)涂层的性能及影响因素研究硬度随值增大而减小,在为0.6附近硬度取最大值45GPa,比TiN(即为0时)的硬度28GPa和TiC(即为1时)的硬度36GPa都大;弹性模量在为0.6时约为610GPa,在为0或1时,弹性模量分别约为610GPa和540GPa,在约为0.43时,出现最大值630GPa.凸_图1电弧沉积的TiCN一涂层中值对硬度和弹性模量的影响日据翅案1.4温度在气相沉积过程中,沉积温度是一个重要的工艺参数.如果沉积温度超过淬硬钢的回火温度,沉积后淬硬钢就会软化,若低于某一沉积温度,涂层的性能就会受到影响.研究不同沉积温度下TiN 涂层的性能,对确定最佳沉积温度,提高TiN涂层性能是很有意义的.孙伟等研究了多弧离子镀沉积温度对TiN涂层性能的影响,得出500℃附近是最佳沉积温度,当低于500℃时,TiN涂层的硬度和结合强度均随沉积温度升高而增大,超过500℃后,硬度和结合力则迅速减小,对涂层的性能不利.赵程等采用先沉积后热处理'J,发现对PCVD.TiN涂层进行热处理时,随热处理温度的提高,涂层的结晶度得到大幅度的改善,使其显微结构向有利于提高涂层性能的方向发展,热处理温度对涂层的硬度有较大影响,但在900℃时,PCVD. TiN涂层的显微硬度有一个最低值.宋人娟对多弧离于镀TiN低温涂层进行了研究,得出低温涂层硬度在2000HV以上,比高温涂层的硬度低, 但低温TiN涂层具有低的摩擦因数,高的耐磨性和膜基结合强度.对PVD硬涂层来说,热稳定性是重要的影响因素.在不锈钢上用PVD沉积了TiN涂层,研究了热处理对其摩擦特性的影响,结果表明,TiN的硬度和摩擦因数在450℃前基本无变化.Tamu. ra等的研究表明,Ti(C,N)涂层经500℃焖火后,仍保持其硬度,而TiC涂层经400℃焖火后其硬度快速下降.对以热作模具钢3Cr2W8V为基体的气相沉积的Ti(c,N)和TiN硬质镀层的热磨损性能进行了试验研究J,结果表明,Ti(C,N)和TiN镀层都具有良好的高温耐磨性,在850℃以上的高温条件下,几种有镀层试样的热冲击磨损量都明显地比无镀层3Cr2W8V试样的磨损量低;镀层的高温软化和氧化都不明显;只有当模基界面结合不良或模基体系的承载能力不足时,才会发生镀层的剥落或碎裂.1.5涂层厚度,层数,涂层顺序TiN涂层厚度对涂层结合强度有影响,若涂层太薄(≤1.5m),在外力作用下涂层容易变形剥落,若涂层太厚(I>4.7m),涂层应力增加,其抗变形,抗剥落能力也会下降,涂层厚度在2.5—3.5 m为最佳.对单层和双层涂层及其厚度对涂层性能作了研究,结果表明,对单层TiN涂层来说,其结合强度随厚度的增加而减小,但对有下层Ti膜存在的Ti/TiN双层涂层来说,当上层的TiN 涂层的厚度从1m变到5m时,未见结合强度减小,然而极厚的下层Ti涂层也会引起上层TiN 结合强度的减小;在较高的滑动速度下,增加下层Ti膜的厚度会导致试样的硬度变小,增加上层TiN 膜的厚度会导致试样的硬度变大,上下两层厚度的变化对试样的摩擦因数影响很有限.加J.用Ti(C,N)作为上层涂层比用TiN作为上层涂层时,其厚度对结合强度的影响,前者要小;Ti (C,N)涂层厚度对其硬度的影响极大,当下层Ti厚度不变时,微硬度随上层Ti(C,N)厚度的增加而增加,当上层Ti(C,N)厚度不变时,微硬度随下层Ti厚度的增加而减小.涂层的厚度及层数主要取决于工况条件,不一定是层数越多性能愈好,膜层过厚会处于高的应力状态,涂层变脆,使其寿命缩短,通常单一硬质PVD或CVD涂层的厚度在1—10m之间,多层涂层的单层厚度一般不超过5m.研究表明,以TiN为顶层的Ti/Ti(C,N)/TiN多层膜,其自身的硬度及与基体的复合硬度均比以Ti(C,N)为顶层的Ti/,TiN/Ti(C,N)多层膜的高;但前者的临界摩擦力比后者小;前者的微凸体的数量随涂层厚度的增加而增加,而后者的微凸体的数量随涂层厚度的增加而减少.1.6基体涂层使用性能的好坏不仅取决于涂层本身的性能,而且还和基体材料的性能有关,尤其是基体TiN.TiC和Ti(C,N)涂层的性能及影响因素研究材料的硬度,只有建立在比较坚硬的基体材料上, 硬质涂层才能发挥出其优越的耐磨性能.基体材料硬度不同,则TiN涂层与基体的结合强度亦不同,基体硬度越大,TiN涂层与基体的结合越好圳,在实际应用中,要尽量使基体材料在沉积温度下保持高的硬度以提高涂层质量.基体表面粗糙度越小,涂层与基体的结合强度越高,基体表面粗糙度以抛光为佳.同样组分的TiCN涂层,在基体Si(100)上比在基体Ti-0.2Pd上其硬度和弹性模量都要高.高速钢W.Mo-V+si上的TiN和Ti(C,N)涂层比普通的烧结钢ASP23, ASP30上的涂层的结合性能要好.1.7载荷,滑动速度法向荷载对摩擦和磨损都有影响,随着法向荷载的增大,摩擦因数和磨损量都相应增大,其增大的幅度随碳含量的增多而减小L2.滑动速度的增加会导致摩擦因数和磨损率的减小.2展望研究更大载荷范围内涂层的摩擦,磨损及力学性能;进一步研究高/低温,恶劣环境下涂层的性能;涂层的影响因素较多,且很复杂,许多因素又存在相互影响,需系统地研究涂层的结构,界面特性及沉积工艺,参数对涂层的力学性能及摩擦学性能等的影响,为设计性能优良的涂层提供数据和理论依据;从微观方面上研究涂层的摩擦学特性及摩擦磨损机理,注重摩擦学特性与功能性的有机结合; TiN,TiC及Ti(C,N)3种涂层作为硬质耐磨涂层已显示出其优越性,应在保持其优良的摩擦学,力学性能的基础上,进一步研制与其他涂层的复合,扩大其应用范围;开发新的涂层试验研究方法,为涂层性能检测和微观形貌,结构及成分分析提供有力的支持;进一步开发新的涂层制备工艺和设备,以便更好地控制涂层的结构和组成.目前评价涂层摩擦磨损性能的好坏大多是做对比性试验研究,缺乏统一的标准.因此,对现象, 数据进行深人分析,从微观角度研究其基本的理论模型,为涂层的摩擦磨损建立起总体的,普遍适用的理论已成为一个亟待解决的课题.[参考文献][1]DiserensM,PatscheiderJ,LevyF.MechanicalProp—ertiesandOxidationResistanceofNanocompositeTiN.穗SiNxPhysica1.V apor.DepositedThinFilms[J].Sur- faceandCoatingTechnology,1990(120/121):158～165.SproulWD.TurningTestsofHighRateReactively Sputter.CoatedT.15HSSInserts[J].Surfaceand CoatingTechnology,1987,3(133):1～4. 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TiAlSiN涂层的制备及研究进展
冶金与材料第39卷（下转第84页）TiAlSiN 涂层的制备及研究进展吴浩龙，王天国，覃群（湖北汽车工业学院材料科学与工程学院，湖北十堰442002）摘要：简述了TiAlSiN 涂层的应用及制备方法，分析了制备TiAlSiN 涂层过程中涂层的微观结构、抗氧化性能、热稳定性能、膜基结合力性能和耐磨性能随着Si 含量改变的影响规律。
关键词：TiAlSiN 涂层；Si 含量；性能基金项目：湖北省教育厅科学技术中青年项目（Q20181802）。
作者简介：吴浩龙（1989-），男，湖北十堰人，硕士，研究方向：材料表面技术。
TiAlSiN 涂层是由适量的Si 元素添加到TiAlN 中制备的，其硬度与耐磨性能均优于TiAlN 涂层，且抗高温氧化能力更优，其温度可达1000℃左右。
文章综述了Si 含量对TiAlSiN 涂层结构性能的影响规律、涂层的制备方法及今后研究的发展趋势。
1Si 含量对TiAlSiN 涂层的影响涂层的抗氧化性是保证切削工具正常稳定使用的一个重要性能指标。
对于TiAlSiN 涂层，其在氧化过程中会形成一种独特的氧化层结构，即氧化层上层为聚集态的Al ，下层为聚集态的Si 的分层结构，上层的聚集态Al 会先与O 反应形成致密的Al 2O 3，使得O 原子难以进一步向内部氧化。
另外，Si 元素含量的增加提高了Al 元素的扩散系数，促进了Al 2O 3保护层的形成，同时SiO 2也可作为屏障阻止O 原子的进一步扩散。
文献［1］研究了TiAlSiN 涂层的抗氧化性能与Si 含量之间存在着一定的联系。
结果表明，即使温度在900℃左右的高温环境下，TiAlSiN 涂层也表现出了优秀的抗氧化能力。
TiAlSiN 涂层的热稳定性与Si 元素含量的高低存在着一定的联系，主要原因是由于Si 元素的存在，非晶相Si3N4形成与TiAlN 晶界上并包裹TiAlN 晶粒产生纳米晶结构，即TiAlSiN 纳米复合结构。
《氩弧熔覆原位合成TiC-TiB2增强金属基复合涂层及其磨损机理研究》
《氩弧熔覆原位合成TiC-TiB2增强金属基复合涂层及其磨损机理研究》一、引言随着现代工业的快速发展，金属基复合材料因其优异的力学性能和良好的物理性能，在航空航天、汽车制造、机械制造等领域得到了广泛应用。
其中，TiC-TiB2增强金属基复合涂层因其高硬度、高耐磨性、良好的抗高温性能等特点，在许多领域具有巨大的应用潜力。
本文旨在研究氩弧熔覆原位合成TiC-TiB2增强金属基复合涂层的制备工艺及其磨损机理。
二、实验方法本实验采用氩弧熔覆技术，通过原位合成法在金属基底上制备TiC-TiB2增强金属基复合涂层。
首先，选择合适的基底材料和熔覆粉末材料，通过优化熔覆参数，如电流、电压、熔覆速度等，以获得最佳的涂层质量。
然后，对制备的涂层进行表征和分析，包括微观结构、成分分析、硬度测试等。
最后，对涂层的耐磨性能进行测试，并对其磨损机理进行研究。
三、实验结果与分析（一）涂层制备与表征通过氩弧熔覆技术，成功在金属基底上制备了TiC-TiB2增强金属基复合涂层。
涂层与基底结合紧密，无明显的裂纹和孔洞。
涂层的微观结构表明，TiC和TiB2颗粒均匀分布在金属基体中。
成分分析表明，涂层中的TiC和TiB2含量适中，符合设计要求。
硬度测试表明，涂层的硬度较高，具有较好的耐磨性能。
（二）涂层耐磨性能测试对制备的涂层进行耐磨性能测试，结果表明，TiC-TiB2增强金属基复合涂层具有较高的耐磨性能。
在摩擦过程中，涂层中的TiC和TiB2颗粒能够有效地承担载荷，减少基底的磨损。
此外，涂层的抗高温性能也较好，能够在高温环境下保持较好的耐磨性能。
（三）磨损机理研究通过对磨损表面的观察和分析，发现涂层的磨损机理主要包括磨粒磨损、氧化磨损和疲劳磨损。
在摩擦过程中，磨粒对涂层表面产生切削和刮擦作用，导致磨粒磨损。
同时，由于摩擦热的产生，涂层表面发生氧化反应，产生氧化磨损。
此外，由于循环应力的作用，涂层表面产生疲劳裂纹，导致疲劳磨损。
这些磨损机制共同作用，导致涂层的磨损。
聚合物基纳米复合材料的研究进展及存在问题
聚合物基纳米复合材料的研究进展及存在问题张立群佘庆彦（北京化工大学北京市新型高分子材料制备与成型加工重点实验室教育部纳米材料制备及应用科学重点实验室）摘要：综述了聚合物基纳米复合材料的研究现状，介绍了不同体系的聚合物基纳米复合材料的研究进展。
并对该领域研究存在问题及未来发展进行了展望。
关键词：聚合物；纳米复合材料；进展１前言随着生产和科学技术的发展，人们对材料也提出了日益广泛而苛刻的要求。
单一组分的材料已难以满足社会的需要。
将两种或两种以上性质不同的现有材料通过某种工艺方法进行复合，通过发挥各组成材料优点而得到的复合材料，不仅扩大了材料的应用范围，而且提高了材料的经?眯б妫牧峡蒲е匾姆⒄狗较蛑弧８莘稚⑾喑叽绲拇笮。
春喜牧戏治旯鄹春稀⑽⒚准陡春虾湍擅赘春喜牧稀?２０世纪８０年代，纳米科学的研究受到科学家的广泛关注。
Ｒｏｙ和Ｋｏｍａｒｎｅｎｉ（１３于１９８４年最早提出了纳米复合材料（Ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ）概念，并把它定义为至少有一种分散相的一维尺度在ｌＯＯｎｍ以内的复合材料。
研究发现，当粒子达到纳米尺度时，由于其小尺寸效应、量子尺寸效应、量子隧道效应和表面界面效应等，使得纳米微粒和纳米固体呈现出许多奇异的物理、化学性质，为设计和制备多功能新材料提供了新的机遇，因而纳米复合材料备受各国的科研工作者的关注，被称为２ｌ世纪最有前途的材料的之一。
当今，纳米复合材料的种类繁多，根据基体和分散相种类的不同，可进行以下分类；ｒ金属／金属非聚合物基纳米复合材料２金属／陶瓷纳米复合材料｛，二謇荔二案莩物。
聚合物基纳米复合材料Ｉ聚合物／金属ｌ聚合物／无机粒子本文重点评述聚合物基纳米复合材料的研究进展２聚合物基纳米复合材料研究进展２．１１聚合物／聚合物纳米复合材料聚合物／聚合物纳米复合材料是指由两种高分子聚合物构成的纳米复合材料。
根据合成方法的不同，通常将其分为三类：分子复合材料、原位复合材料、纳米微纤聚合物／聚合物复合材料心Ｉ。
纳米涂层的市场前景与应用研究
纳米涂层的市场前景与应用研究在当今科技飞速发展的时代，纳米技术作为一项具有革命性的创新领域，正不断地为各个行业带来全新的机遇和变革。
其中，纳米涂层以其独特的性能和广泛的应用前景，逐渐成为了市场关注的焦点。
纳米涂层，顾名思义，是将涂层材料以纳米尺度进行处理和应用，从而赋予涂层前所未有的性能和功能。
与传统涂层相比，纳米涂层具有更优异的耐磨、耐腐蚀、防水、防污、抗菌等特性，这使得它在众多领域展现出了巨大的应用潜力。
从市场前景来看，纳米涂层的发展呈现出一片繁荣的景象。
随着制造业的不断升级和对产品质量要求的日益提高，对于具有高性能保护涂层的需求持续增长。
例如，在汽车工业中，纳米涂层可以用于提高汽车零部件的耐磨和耐腐蚀性能，延长使用寿命，减少维修成本。
在电子行业，纳米涂层能够增强电子产品的防水和防尘能力，提高产品的可靠性和稳定性。
此外，航空航天、医疗器械、能源等领域对纳米涂层的需求也在不断扩大。
据市场研究机构预测，未来几年纳米涂层市场将保持较高的增长率。
这主要得益于技术的不断进步、成本的逐渐降低以及市场对高性能涂层的持续需求。
同时，政府对环保和可持续发展的重视也为纳米涂层的发展提供了政策支持。
例如，一些国家出台了严格的环保法规，要求企业减少污染物排放，而纳米涂层在某些情况下可以替代传统的化学处理方法，减少对环境的污染。
在应用方面，纳米涂层已经取得了众多令人瞩目的成果。
在建筑领域，纳米涂层可以应用于玻璃表面，使其具有自清洁功能。
这种自清洁玻璃能够利用阳光中的紫外线分解表面的污垢，雨水一冲即可保持干净，大大降低了建筑物的清洁成本。
同时，纳米涂层还可以用于提高建筑材料的防水和抗风化性能，延长建筑物的使用寿命。
在纺织行业，纳米涂层可以赋予纺织品防水、防油、防污和抗菌等功能。
例如，户外运动服装经过纳米涂层处理后，可以在恶劣的天气条件下保持干爽和清洁，同时具有抗菌性能，减少异味和皮肤感染的风险。
在能源领域，太阳能电池板表面的纳米涂层可以提高其光吸收效率，从而增加发电量。
复合纳米TiO2光催化净化大气环保涂料研究进展
近年来 ，纳米 ＴＯ 光催化 剂在抗 菌净 化大气 方 面的应 ｉ 用也 得到 ｒ 足的进展 ．Ｚ ｅｇＨ ａｇ等人 对其光催 化杀 菌 长 ｈ ｎ ｕ ｎ 机理 作 丁深入研 究 。Ｗｉｉｍ Ａ－ａｏ ｙ等人 给 出了空气氛 围 ｌａ Ｊｃ ｂ ｌ 中细胞 中有机 物质 被 完全 氧化 的证据 。Ｅ ｗ ｒ ＪＷｏｆｔ ｎ ａｄ ・ ｌ ｉ ｄｍ 等 在空气氛 围中对沉 积 辐射 表面上的 细菌 、 真菌 等生 物体 的Ｃ ， ０ 宏观平 衡和动 力学参数进 行 了深 入研 究。试验 表明 ， 真 菌的抗氧化 能 力明艋优于其它 物质 。
化 自沽内墙涂 料 ．检测 结果 表 明 ．室 内 甲醛浓 度净 化 率为
８ ． 达 Ｇ ／ ６ ２ — ９ ５标准 。广州广漆化 工公 司与中 山 １ ％． ＢＴＩ １７ １９ ９ 大 学 、梁 金生等 人 分别采 用锐钛 型纳 米 ＴＯ 和担 载稀 土的 ｉ 纳 米 ＴＯ 制得 光催化 净化大气 环保 涂料 ， 取得 较好 效果 ， ｉ 也 但 这些研究 大多还停 留在 实验 室阶段 。 巾于 纳米 ＴＯ 光 催化 涂料强 烈 的氧化 作用 ，用普 通涂 ｉ， 料 的树脂 会很快地 被分解 而失去作用 。 光催 化涂料用 的粘合 剂必须足 无机＇ 合 剂或是原 子问结合 力极 强的硅 氧基树脂 、 枯 氟碳基 树脂等 １ ２ １ 。由于氟碳 基树脂 中 Ｃ Ｆ键 极短 ， 能高达 — 键 ４ Ｏ Ｊ ｏ， 四周被 一系 列性 质稳定 的氟原子 所包 围， ６ ｋ／ ｌ ｍ 碳链 氟原 子的 电子 云对 Ｃ Ｃ键 的屏蔽作 Ｈ 较 Ｈ 原子强 ．使得 氟碳基 — ｊ
味、 甲醛 和 氨 。
２ 复合纳米 ＴＯ 光催化涂料制备 中的几个关键 问 ｉ
题
氮化钛纳米材料制备及其光热转换应用的研究进展
氮化钛纳米材料制备及其光热转换应用的研究进展曹云波１） 梁峰１） 王森１） 何江锋１） 王晓函１） 郝娴２） 张海军１）１）武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室 湖北武汉４３００８１２）中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司 河南洛阳４７１０３９摘 要：纳米氮化钛具有高熔点、良好的化学稳定性以及优良的抗氧化性和导电性能，同时具备局部表面等离子体共振（ＬＳＰＲ）特性，被视为新一代热等离子体材料。
纳米氮化钛的组成与结构、粒度大小和比表面积会影响其ＬＳＰＲ效应和光热转换效率。
因此，纳米氮化钛的有效制备是实现其在光热转换领域产业化应用的关键。
为此，综述了氮化钛纳米材料现有的制备方法及最新研究进展，阐述了各种方法的工艺过程及合成机制，探讨了不同方法之间的差别及应用范围，总结了氮化钛纳米材料在光热转换方面的应用现状，并就未来纳米氮化钛的发展方向做出了展望。
关键词：氮化钛纳米材料；局部表面等离子体共振；光热转换；研究进展中图分类号：ＴＫ５１９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１－１９３５（２０２１）０３－０２４４－０７ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－１９３５．２０２１．０３．０１５ 光热转换作为太阳能利用的一种有效途径，逐渐引起学者的广泛关注。
纳米颗粒独特的局部表面等离子体共振（Ｌｏｃａｌｉｚｅｄｓｕｒｆａｃｅｐｌａｓｍｏｎｒｅｓｏｎａｎｃｅ，ＬＳＰＲ）特性可以将光学控制的维度从三维降为二维或零维，实现纳米尺度超衍射极限光传输的有效调控，同时可在纳米尺度区域汇聚放大电磁能量，实现对紫外光至近红外光的增强吸收［１－３］。
光热转换效应是通过材料表面ＬＳＰＲ特性将光能转化为电子或空穴谐振的动能，或者电子跃迁产生的能量，由晶格散射的振动能向周围环境传递从而使环境温度提高，具有ＬＳＰＲ特性的光热转换材料被称为热等离子体材料［４］。
热等离子体结构能够支持自由电子（表面等离子体）的集体振荡，具有许多特性，包括强共振散射和吸收，以及显著的近场增强，这使其有着广泛的应用［５－６］。