纳米复合材料简介

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《杂化纳米复合材》课件

液相化学反应法
通过在液相中发生的化学反应，将不同组分结合在一起形成杂化纳米复合材料。该方法可以实现纳米尺度的均匀分散和精细控制，但反应条件较为苛刻，需要严格控制温度、浓度等参数。
生物法
生物分子模板法
利用生物分子如蛋白质、核酸等作为模板，通过与金属离子或其他组分的相互作用，形成杂化纳米复合材料。该方法可以制备出具有优异性能的磁性、光学等功能材料，但制备过程较为复杂且产率较低。
应用拓展
开拓新的应用领域
随着杂化纳米复合材料性能的不断提高，其应用领域也在不断拓展。例如在能源领域、生物医学领域、环保领域等都有广泛的应用米复合材料的高效利用。
促进跨学科交叉融合
杂化纳米复合材料的应用拓展需要多学科的交叉融合。通过与化学、物理、生物等领域的深入合作，可以开发出更多具有创新性的应用，推动相关领域的技术进步。
VS
详细描述
杂化纳米复合材料的热导率取决于其组成和结构，一些材料具有较高的热导率，能够有效地传递热量。此外，这些材料通常也具有良好的热稳定性，能够在高温环境下保持稳定的性能。这种特性使得杂化纳米复合材料在电子器件散热、高温结构材料等领域具有广泛的应用前景。
光学性能
总结词
杂化纳米复合材料的光学性能主要包括光吸收、光发射和荧光性质等。
传统产业的升级
杂化纳米复合材料将有助于提升传统产业的技术水平和产品质量，提高市场竞争力。
THANKS
感谢观看
在燃料电池、锂电池、太阳能电池等领域，杂化纳米复合材料因其优异的能源存储和转换性能而具有重要应用价值。
02
CATALOGUE
杂化纳米复合材料的制备方法
物理法
01
机械混合法
通过机械搅拌或研磨的方式将不同组分混合在一起，实现杂化纳米复合

纳米复合材料范文

纳米复合材料范文纳米复合材料的制备方法多种多样，包括溶液法、凝胶法、化学气相沉积等。

其中，溶液法是一种常用的制备方法，其步骤主要包括纳米颗粒的制备和纳米颗粒与基体材料的混合。

制备纳米颗粒的方法包括溶胶凝胶法、球磨法、热溶胶法等。

然后通过将纳米颗粒与基体材料进行混合，形成纳米复合材料。

通过在复合材料中引入纳米颗粒，可以改善材料的机械性能和热传导性能。

例如，将纳米颗粒引入到金属基体中可以显著提高材料的强度和硬度；将纳米颗粒引入到聚合物基体中可以增加材料的韧性和耐磨性。

此外，纳米颗粒的高比表面积和尺寸效应也可以改善材料的光学和电学性能。

纳米复合材料的应用领域广泛。

在汽车工业中，纳米复合材料可以用于制造轻量化零部件，提高汽车的燃油效率和减少尾气排放。

在航空航天领域，纳米复合材料可以用于制造耐高温材料和轻量化结构材料，提高飞机的性能和降低重量。

在电子技术领域，纳米复合材料可以用于制造高性能的半导体器件和导电粘合剂。

在能源储存和转换领域，纳米复合材料可以用于制造高效的太阳能电池和储能材料。

然而，纳米复合材料也面临一些挑战和问题。

首先，纳米颗粒的制备和纳米复合材料的制备需要精确的控制和复杂的操作，增加了材料的制备成本和工艺复杂性。

其次，纳米颗粒的分散性和稳定性对纳米复合材料的性能有重要影响，而纳米颗粒的分散和稳定性往往是一个挑战。

此外，由于纳米颗粒的尺寸效应，纳米复合材料的性能通常会受到尺寸效应的影响，这需要更深入的研究和理解。

综上所述，纳米复合材料具有独特的特性和广泛的应用潜力。

通过精确控制纳米颗粒的制备和纳米复合材料的制备过程，可以获得具有优异性能的纳米复合材料。

随着纳米技术的不断发展，纳米复合材料将在许多领域中发挥越来越重要的作用。

纳米复合材料在制药中的应用

纳米复合材料在制药中的应用近年来，随着人们对健康问题的关注度不断提高，制药行业也得到了前所未有的发展。

纳米复合材料作为近年来兴起的一种新型材料，在制药行业日益受到了重视。

本文将从纳米复合材料的定义、特点和制药应用三个方面来探讨纳米复合材料在制药中的应用。

一、纳米复合材料的定义和特点纳米复合材料是由两种或以上的材料经过特定的方法制备而成的一种复合材料，其中至少一种材料尺寸在纳米级别。

因为在纳米级别下，物质的特性与宏观物质相比有很大不同，因此纳米复合材料具有许多独特的物理、化学和生物特性。

其中，最主要的特点是纳米级别下的大比表面积、高反应活性和极小的尺寸。

这些特点使得纳米复合材料在制药中有着广泛的应用前景。

二、纳米复合材料在制药中的应用1. 药物传递系统纳米复合材料在药物传递系统中有着广泛的应用。

一方面，由于纳米复合材料的高比表面积和尺寸小，能够有效地提高药物的生物利用度，并大大降低药物的毒副作用。

另一方面，利用纳米复合材料可以制备出多种形式的药物载体，如纳米粒子、纳米囊泡、纳米脂质体等。

这些载体可以帮助药物更好地达到靶向组织或器官，实现药物的定向释放和增强治疗效果。

2. 治疗癌症纳米复合材料在治疗癌症方面也有着巨大的潜力。

由于纳米复合材料能够有效地靶向癌细胞并释放药物，在癌症治疗中有着广泛的应用。

例如，利用聚乳酸-聚乙二醇纳米复合材料作为载体，可以将药物有效地输送到肿瘤组织内，并实现药物的定向释放，从而最大限度地减少药物对正常细胞的损害。

同时，纳米复合材料还可以被用于制备肿瘤疫苗，并激发人体的免疫系统对癌细胞进行攻击，这也为癌症治疗开辟了新的途径。

3. 脑神经疾病治疗纳米复合材料还可以被用于脑神经疾病的治疗，如阿尔茨海默症、帕金森氏症等。

由于血脑屏障的存在，使得药物难以渗透到脑组织内，因此这类疾病的治疗一直是一个难以解决的难题。

然而，利用纳米复合材料作为载体，可以通过肺、鼻腔等途径将药物输送到脑组织内，并实现药物的定向释放，从而有效地治疗脑神经疾病。

蒙脱土纳米复合材料

聚合物/蒙脱土纳米复合材料蒙脱土纳米复合材料：蒙脱土纳米复合材料是目前研究最多，工业化应用前景好的一种聚合物基纳米复合材料。

纳米蒙脱土系蒙皂石粘土（包括钙基、钠基、钠-钙基、镁基蒙粘土）经剥片分散、提纯改型、超细分级、特殊有机复合而成，平均晶片厚度小于25 nm，蒙脱石含量大于95%。

具有层状结构的蒙脱土是制备成纳米复合材料的理想天然矿物。

蒙脱土是一种层状硅酸盐，结构片层由硅氧四面体亚层和铝氧八面体构成，厚0.66nm左右，片层之间通过NA+、Ca2+等金属阳离子形成的微弱静电作用结合在一起，一个片层与一个阳离子层构成MMT的结构单元，厚度为1.25纳米（阳离子为钠离子）左右。

结构：蒙脱土的化学式为：Mn+x/n[Al4.0-xMgx](Si8.0)O20(OH)4·yH2O，属于2:1型层状硅酸盐，即每个单位晶胞由2个硅氧四面体晶片间夹带一个铝氧八面体晶片构成三明治状结构[3]，二者之间靠共用氧原子连接，每层厚度约为1 nm。

性能：聚合物/蒙脱土纳米复合材料是目前新兴的一种聚合物基无机纳米复合材料。

与常规复合材料相比，具有以下特点：只需很少的填料April 质量分数)，即可使复合材料具有相当高的强度、弹性模量、韧性及阻隔性能；具有优良的热稳定性及尺寸稳定性；其力学性能有优于纤维增强聚合物系，因为层状硅酸盐可以在二维方向上起增强作用；由于硅酸盐呈片层平面取向，因此膜材有很高的阻隔性；层状硅酸盐蒙脱土天然存在有丰富的资源且价格低廉。

故聚合物/蒙脱土纳米复合材料成为近年来新材料和功能材料领域中研究的热点之一。

具有良好的分散性能，可以广泛应用高分子材料行业作为纳米聚合物高分子材料的添加剂，提高抗冲击、抗疲劳、尺寸稳定性及气体阻隔性能等，从而起到增强聚合物综合物理性能的作用，同时改善物料加工性能。

聚酰胺纳米复合材料简介

航空航天膜汽车配件
油箱
电子零件
建材
其它
退出
3.3
项目的产业化前景
1.聚酰胺/粘土纳米复合材料推动了食品包装薄膜领域的发展聚酰胺/粘土纳米复合材料薄膜除了保持了尼龙薄膜耐油、耐高温、耐蒸煮，抗刺穿性能强等优点外，在薄膜的气体阻隔性（包括氧气、二氧化碳以及水蒸气等）、比纯尼龙薄膜的氧穿透率低50〜60％，能使食品有更长的保存期限；并有较低的吸湿性，刚挺性比纯尼龙薄膜高30％，平整性好，便于高速印刷；纳米尼龙薄膜雾度值低，有较高的透明度，耐热性高，经蒸煮后再冷却，不易产生褶皱。同时。由于纳米尼龙具有低晶点的特性，更易于加工和提升下游产品的性能，保护客户对薄膜美观性的投资，为薄膜配方设计者，薄膜加工商和最终用户设计新一代薄膜带来更多的设计灵感，包括杰出的热封操作和包装完整性，高拉伸比下更优的薄膜抗撕裂性能以及更好的防刮花和划痕的表面保护。也具有更高的热封性能和粘合特性，内在的弹性和良好的韧性，并能与众多聚烯烃相容，这些将为各种软包装
退出
提下，其重量、体积、外观以及加工性等方面，均比普通尼龙和玻纤尼龙有大副提高。另外，聚酰胺/粘土纳米复合材料的吸水率、尺寸稳定性、耐老化等方面也有出色表现。此外，车用空气滤清器、外壳、风扇、车轮罩、导流板、车内装饰、储水器材盖、线卡、各种车内电气接插件等，也可采用聚酰胺聚合或共聚/粘土纳米复合材料，他能够在减轻重量、缩小体积的条件，达到相同的强度。另外，在铁路方面，铁轨绝缘垫板、轨撑、弧形板座、挡板座等许多非金属部件都可以用聚酰胺聚合或共聚/粘土纳米复合材料制作。由于大幅度地减轻了汽车配件的重量，缩小了体积，因而达到了节能减排的效果。
油氣逸散量（g/m2/24hr）原有HDPE油箱 2008年美國新法規多層共擠出 10以上 1.5 0.9

SnO2-SiO2 纳米复合材料

主要应用：5. 光致发光
由于量子尺寸效应，沉积在SiO2上的纳米级的SnO2
晶体，其禁带宽度Eg会发生
蓝移。这样，掺杂的Eu3+可以吸收SnO2半导体电子空穴对的激发能而发射荧光。
Hayakawa and M.Nogami,Science and Technology of Advanced Materials,2005,6,66-70.
光学透明
SiO2
易于修饰
化学惰性
光化学稳定
P Mulvaney, et al J. Mater. Chem. , 2000, 10,.1259.
,
材料简介：复合材料
复合材料：由两种或多种不同的材料通过物理或化学复合组成的具有两个或多个相态结构的材料
结构复合材料：由能承受载荷的增强体组元与能联结增强体成为整体材料同时又起传力作用的基体组元构成。功能复合材料：是指除力学性能以外还提供其它物理、化学、生物等性能的复合材料。
SnO2
SiO2
？
主要应用：1. 气体传感器
气体传感器是一种将气体的成份、浓度等信息转换成可以被人员、仪器仪表、计算机等利用的信息的装置！
主要应用：1. 气体传感器
• 灵敏度高
• 物理、化学稳定性好
• 过程可逆 • 成本较低
T. Ling and C. Tsai, Sensors and Actuators B, 2006, 119, 497-503.
Kyu T Lee, et al, J.A.C.S., 2003, 125, 5652.
主要应用：4. 吸波材料
纳米SnO2颗粒位于介孔SiO2干凝胶的孔
中，掺杂锑（Sb）后
的纳米复合物在300~ 1500nm的波长范围内会发生近红外吸收。

聚合物-凹凸棒纳米复合材料

Questions
1.纳米材料被越来越多用在聚合物级材料中，可改善聚合物得很多性质，但团聚问题一直是纳米材料的难点，你认为如何解决？ 2.凹凸棒微观结构上是一种纤维束状的聚集体，如何将凹凸棒这种纤维素束状解离开？ 3.通过凹凸棒这种结构分析，你认为凹凸棒能给聚合物带来什么优异性能？
凹凸棒结构组成
凹凸棒土在矿物学上属于海泡石族，是一种具有纤维状结构的水合镁铝硅酸盐，化学式为： Mg5Si8O20(OH2)4(OH)2·4H2O，是3层结构（如图1），上下两层是Si-O四面体，中间一层是(Al、 Mg、Fe)-O-(OH)八面体。这些结构单元按方格形式交错排列，构成沿C轴方向的双链状，沿a、b轴方向的层状结构。由于其结构中存在晶格置换，故晶体中含有不定量的Na+、Ca+、Fe3+、Al3+等。凹凸棒土的显微结构包括3个层次：1）凹凸棒土的基本结构单元——棒晶，棒晶呈棒状，长约1µm，直径约20nm，2）由棒晶紧密平行聚集而形成的棒晶束；3）由棒晶束（也包括棒晶）间相互聚集而形成的各种聚集体。
凹凸棒土的改性处理
④表面活性剂处理粒子在不同pH值下Zeta电位不同，在溶液pH值大于等电点时，粉体表面带负电荷，可吸附阳离子表面活性剂，pH值小于等电点时，粉体表面带正电荷，可吸附阴离子表面活性剂，且溶液 pH值偏离等电点越多，粒子表面电荷越多，吸附量也越大，凹凸棒土等电点pH值仅为3，故通常情况下带负电，极易吸附阳离子改性剂。因此，选用有机阳离子表面活性剂与凹凸棒土层间的Na+、Ca2+等进行离子交换，使其表面吸附有机化基团，加强与高聚物的亲和性。沈钟等人用自制的一种新型带反应性基团的阳离子对凹凸棒土的表面进行了处理。他们发现，该有机物改性后，凹凸棒土表面获得憎水性而能漂浮于油/水界面上。接触角和黏度测试进一步证实了其具有一定的亲油性。并用改性凹凸棒土填充天然橡胶，试验表明，用改性凹凸棒土填充天然橡胶可明显提高其力学性能。（注：Zeta电位又叫电动电位或电动电势（ζ-电位或ζ-电势），是指剪切面(Shear Plane)的电位，是表征胶体分散系稳定性的重要指标。）

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纳米复合材料涉及范围较宽，种类繁多。分为4大类：
➢纳米复合材料是纳米材料的一种，指分散相尺度至少有一维小于100nm的复合材料，从基体和分散相的粒径大小关系，可分为微米-纳米、纳米-纳米的复合
➢纳米复合材料是纳米科学技术的一个重要的发展方向。纳米材料被美国材料学会誉为“21世纪最有前途的材料”。
石块撞击引起应力发白
普通高分子材料
纳米复合材料
国内纳米界领军人物
❖ 第二位姓名：卢柯生年：1965 单位：沈阳金属所 2003年任中国科学院金属研究所所长、博士生导师，中国科学院院士（年仅38 岁）；
❖ 贡献：非晶晶化法制备纳米材料的始创者点评：卢先生是当今国际上公认的三种纳米材料制备技术之一的非晶晶化法的创造者，从出道以来一直工作在纳米研究的国际前沿，而且研究方向自始至终很专一，因而很有深度。被誉为未来的中国纳米第一人！
3.纳米科技的研究历史和发展趋势
➢由于纳米微粒尺寸处于微观粒子和宏观物质交界的过渡区，具有许多既不同于微观粒子又不同于宏观物质的特性，由于极细的晶粒，大量处于晶界和晶粒内缺陷的中心原子以及其本身具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等，纳米材料与同组成的微米晶体（体相）材料相比，在催化、光学、磁性、力学等方面具有许多奇异的性能，因而成为材料科学和凝聚态物理领域中的研究热点。
张力和乳突间空气的阻力的作用，水的表面总是趋向于尽可能缩小成球状，接触角可达170度左右，几乎完全不浸润。荷叶使水和尘埃在其表面的接触面积比一般材料减少了90％多，水滴极易滚动，在水滴滚动的同时，就带走了叶子上的尘埃和细菌，从而实现自清洁的功能。
❖ 纳米科技研究的眼和手
国内纳米界领军人物
常规的离子键材料，如金属卤化物等，其纳米粒子带有共价键的性质，且主要是由于表面原子的贡献。
❖
原子间相互作用变化示图
纳米粒子的性能
❖ 由于纳米粒子的结构和原子间相互作用发生了上述变化，导致在化学、物理（热、光、电磁等）性质方面表现出特异性;
❖ 小尺寸效应（材料周期性边界条件的破坏）； ❖ 表面或界面效应（表面能和活性的增大）； ❖ 量子尺寸效应（电子能级或能带结构的尺寸依赖性）
1.3国外知名华裔纳米界著名人士
❖ 杨培东,加利福尼亚州大学伯克利分校华裔化学家、纳米技术领域专家,多次获得各种科学奖金和荣誉,成为纳米研究领域闪亮的明星。
❖ 2003年被美国“技术评论”杂志列入“世界100位顶尖青年发明家”行列；
❖ 研究领域半导体纳米线及纳米器件
1.3国外知名华裔纳米界著名人士
电性能：粒子尺寸小于某一临界尺寸后，材料的电阻会发生突变，例如金属会变为非导体。
纳米粒子的光学性能由于受量子尺寸效应和表面效应的影响，其变化尤为显著。如贵金属所呈现的三阶非线性光学性能等。
磁性能：铁磁性材料粒子的尺寸减小至单畴态时，通常呈现高的矫顽力，进一步减小尺寸，则受热扰动影响，表现为超顺磁性。
纳米复合材料
韩国琪 J高分子1001 3101126011
叶的实现自清洁的过程：右图为荷叶表面的电子显微镜照片，其表面由很多密集排列的直径10～20μm左右“乳突”所组成，它们之间存在纳米级空隙，而每一个微米级乳突上还存在很多直径200nm左右的小乳突。形成微纳米双重结构的乳突，使空气填充其间。水在荷叶上，由于表面
等。
❖ 化学性质方面
金属纳米粒子在空气中易氧化，甚至燃烧；纳米粒子具有常规材料所没有的催化性能，且可以有特征反
应，在提高催化反应效率、优化反应路径、提高反应速度和定向等方面，提供了新的途径。
❖ 物理性能方面
热性能：由于纳米粒子尺寸小，表面能高，其熔点、开始烧结温度和晶化温度比常规粉体低；例如纳米银的熔点可低于 373K；常规氧化铝烧结温度在1973 ~ 2073K之间，而纳米氧化铝可在1423 ~ 1673K之间烧结，致密度可达99.0％以上
❖ 第一位姓名：张立德贡献：把纳米概念引入中国的第一人单位：中科院物理所
❖ 点评：张先生是真正意义上最早把纳米概念引入中国的本土科学家，他和牟教授合著的《纳米材料学》和《纳米材料和纳米结构》是中国仅有的两本综合性的纳米教材，指引了众多青年学生和科技工作者走向纳米领域。他近年来致力于纳米材料的产业化，对推动纳米材料和纳米技术在中国的发展居功至伟，是当之无愧的中国纳米专家第一人。
喷漆抗刮擦能力
普通高分子材料
纳米复合材料
阻燃性
Байду номын сангаас
• 成炭 • 不蔓延 • 不滴落
纳米复合材料
• 不成炭 • 蔓延 • 滴落
普通高分子材料
1980 – 2002年纳米复合材料国际专利统计
当纳米材料为分散相。有机聚合物为连续相时，就是聚合物基纳米复合材料。纳米复合材料构成可示意下：
纳米复合材料
❖ 纳米粒子尺寸小，比表面积大，位于表面上的原子占相当大的比例，因此粒子表现为具有壳层结构（包括键态、电子态、配位数等）
具有闭壳层电子结构的金属，如II主族的Ca、Mg等，其纳米粒子内部的原子间距比常规块材的要大，相应地结合力性质从金属键向范德华力转变；
常规的Si、Ge等材料是典型的共价键型材料，而其纳米粒子表现出金属键的性质；
2.纳米粒子的结构、性能
❖ 纳米粒子的尺寸范围一般是1~100nm。当材料尺寸减小到纳米级的某一尺寸，材料的物性会发生突变，与同组份的常规材料的性能完全不同，所以纳米级材料表现出强烈的尺寸依赖性。
❖ 而粒子的尺寸小于1nm时，称为团簇，其总原子数从几个至几十个，几乎所有的原子都排列在粒子的表面上。
❖ 王中林，美籍华裔，材料科学家 ❖ 现任佐治亚理工学院终身教授，中国科
学院外籍院士，中科院研究生院博士生导师。 ❖ 王中林主要从事材料科学和纳米科学研究。他在纳米材料可控生长、表征和应用等多方面取得了多项有国际重要影响力的原创性研究成果。 ❖ 2006年发明了纳米发电机 ❖ 长期进行氧化锌纳米结构的研究，使得氧化锌成为除碳纳米管和硅纳米线外纳米技术中又一重要材料体系。