纳米颗粒分散技术的研究与发展
纳米技术的发展趋势和应用
纳米技术的发展趋势和应用随着科学技术的不断发展，纳米技术成为了当前备受关注的领域之一。
纳米技术指的是制造、操作、调控纳米级别物体的技术，可应用于物理、化学、生物、材料等领域。
本文将从纳米技术的发展趋势和应用两方面进行探讨。
一、纳米技术的发展趋势1. 多样化的研究方向目前，纳米技术不仅停留在材料领域，还拓展到了生物医学、能源、环境等领域。
在生物医学方面，纳米技术的应用主要体现在药物传输、细胞成像、生物分析等方面。
在能源领域，纳米技术可以用于提高光电转换效率、制造高效能量存储器件等。
在环境领域，纳米技术可以应用于污水处理、空气净化等方面。
2. 多学科交叉融合的发展趋势纳米技术的应用取决于各学科之间的协同合作与交流。
纳米技术的研究需要跨越化学、物理、生物、医学等多个领域，需要各个领域的专家协同合作。
因此，各个学科之间的交叉融合将成为未来纳米技术发展的重要趋势。
3. 智能化、自主化的发展趋势未来纳米技术的发展趋势将是向着智能化、自主化的方向发展。
随着人工智能、互联网及大数据的不断发展，纳米器件将更加智能化，可以实现自主感知、控制和协作，具有无限的应用前景。
二、纳米技术的应用1. 生物医学方面的应用纳米技术在生物医学方面的应用主要包括药物传输、细胞成像和生物分析等方面。
在药物传输方面，纳米技术可以将药物包裹在纳米粒子内，有效提高药物的生物利用度，降低毒副作用，并且可以针对患者的个体情况进行精准诊疗。
在细胞成像方面，纳米技术可以制造出高灵敏的生物传感器，实现对细胞的实时成像和监测。
在生物分析方面，纳米技术的发展将能够更精准地检测出微小的生物分子，提高病情的诊断准确度。
2. 能源领域的应用纳米技术在能源领域中具有广泛的应用前景。
在太阳能电池方面，纳米材料可以大幅提高太阳能电池的光电转换效率。
在能量存储器件方面，纳米技术制造的超级电容器和锂离子电池可以大幅提高能量存储效率。
3. 环境领域的应用纳米技术在环境领域中也有广泛的应用。
纳米技术的最新研究进展
纳米技术的最新研究进展纳米技术是近年来发展最快的高科技领域之一，随着科学技术的不断进步，纳米技术也日趋成熟。
纳米技术是研究和应用直径在1-100纳米的物质结构、性质和现象的一门学科，其研究范畴涉及物理、化学、生物、材料科学等诸多学科。
纳米技术不仅有着广泛的应用前景，也对于环境的保护和生命科学的发展做出了很多的贡献。
本文将从纳米技术的研究现状和未来发展方向两方面进行分析和阐述。
一、纳米技术的研究现状纳米技术的研究历史可以追溯到20世纪80年代，在接下来的几十年间，纳米技术得到了大力的发展和普及，并取得了一系列重要的成果。
目前，纳米技术在许多领域中已经得到了广泛的应用，如：生物医学、化学、工程、制造业、计算机、电子、能源等领域。
在医学领域中，纳米技术被广泛应用于药物递送、诊断、治疗等方面。
例如，一些药物被包裹在纳米粒子中，可以缓慢释放，从而提高药效和减少副作用。
此外，纳米材料的疏水性和特殊形态也被用于治疗某些疾病，如癌症、心脏病等。
此外，纳米技术在能源领域也有很多广泛的应用，例如：太阳能电池板、燃料电池、储能材料等。
二、纳米技术的未来发展方向随着纳米技术的不断发展和成熟，人们对其应用的需求也越来越高，同时在纳米领域的研究也不断深入。
下面将就纳米技术未来的发展方向作出以下几点展望：1）纳米材料应用的扩展随着纳米材料的日益成熟，其应用领域也在不断扩展，如：新型纳米催化剂的开发、新型纳米电池板的应用、生物纳米材料的研制等等。
因此，纳米材料应用的拓展是未来纳米技术发展的重点之一。
2）针对污染的解决方案纳米技术在环境保护方面也具有不可忽视的作用，如行业废水处理、大气污染治理、土壤污染修复等方面。
在未来，我们有理由相信，纳米技术将会给环境保护带来更多的解决方案。
3）人造智能与机器人技术随着智能时代的到来，人类对于人造智能和机器人技术的需求越来越高。
纳米技术作为一种先进的技术手段，能够为人造智能和机器人技术提供支持和保障。
纳米技术在生物学研究中的应用和发展
纳米技术在生物学研究中的应用和发展随着科技的不断发展，纳米技术在各个领域得到了广泛的应用。
其中，生物学领域是一个应用纳米技术最广泛且最重要的领域之一。
纳米技术在生物学领域的应用可以帮助我们更好地了解生命体系的结构和功能，对生物医学、环境保护等领域产生了深远的影响。
一、纳米技术在生物学研究中的应用1.纳米药物传递系统纳米技术在生物学领域的最主要应用就是纳米药物传递系统。
纳米粒子具有比分子还小的尺寸，可以通过细胞膜进入细胞内部，这使得纳米颗粒成为一种优秀的药物传递载体。
纳米药物传递系统可以通过包裹药物并控制药物释放的方式提高药物疗效，并减少药物对人体的副作用。
2.生物标记和生物成像纳米技术在生物标记和生物成像方面也有重要的应用。
将纳米颗粒引入到生物体内，可以通过磁共振成像（MRI）、X射线成像以及荧光成像等方法实现对生物体内部的观察和分析，从而更好地了解生命体系的结构和功能。
3.纳米传感器纳米技术还可以用于打造纳米传感器，这些传感器可以对化学成分、温度、光线等参数进行监测和分析。
纳米传感器在目前的医学、环保等领域拥有广泛的应用。
二、纳米技术在生物学中的发展纳米技术在生物学领域的应用已经有了长足的发展。
随着科技的不断提升，人们对纳米技术在生物学中的应用也越来越深入。
1.基因转移技术生物学家们通过纳米技术的手段，不仅能够将药物传递到人体某个器官内部，还可以将基因从一个细胞传递到另一个细胞中。
这一技术被称为基因转移技术。
基因转移技术对于某些序列不完整或存在缺陷的基因疗法来说，具有非常重要的意义。
2.纳米机器人另外一个发展纳米技术的方向是纳米机器人。
纳米机器人是细微的智能机器人，可以在人体内部进行微小的操作，如细胞的修复等。
随着技术的不断发展，纳米机器人对于生物医学领域的影响也将更加深远。
3.纳米材料除了纳米颗粒以外，纳米技术在生物学中的应用还包括了纳米材料。
纳米材料具有许多优异的性能，比如说某些具有甚至比钻石还硬的强度。
纳米材料的应用现状及发展趋势最终版
纳米材料的应用现状及发展趋势罗新中2007440375摘要作为一种新型的材料，纳米材料曾经引起了一场巨大的科技的革命，它的特殊性能、规模化制备和生产引起了人们对其不懈的探索。
纳米材料的研发制备是其应用的基础，而规模化产业化的应用才是研究的最终目的。
因此，如何使纳米材料由科学研究转化为大规模的产业化生产才是重中之重。
文章分别从纳米材料的制备、纳米材料的应用以及纳米材料未来的发展方向三个方面对其进行总结。
介绍了其研究现状及应用前景，分析了目前在纳米材料研究方面所存在的问题，并对以后的研究提出了自己的看法。
关键词纳米材料制备应用前景纳米材料是指物质的粒径至少有一维在1～100 nm 之间，具有特殊物理化学性质的材料。
如果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。
纳米材料独特的纳米晶粒及高浓度特征以及由此产生的小尺寸量子效应和晶界效应，使其表现出一系列与普通多晶体和非晶态固体有本质差别的力学、光、电、声、磁等性能，在电子信息、生物工程、航空航天、国防科技及日常生活中有着广阔的应用前景。
因此，近年来关于纳米材料的研究及其制备技术引起了世界各国的普遍重视，对纳米材料的制备、结构、性能及其应用的研究也成为2O 世纪90年代材料科学研究的热点，继而在整个社会中形成了“纳米热”。
1 纳米材料的制备技术1.1 现阶段纳米材料的制备技术纳米材料的制备从制备手段来分一般可归纳为物理方法和化学方法。
1.1.1 物力制备方法物理制备纳米材料的方法有：粉碎法、高能球磨法、惰性气体发、溅射法等。
粉碎法是通过机械粉碎或电火花爆炸而得到纳米级颗粒。
高能球磨法是利用球磨机的转动或震动对原料进行强烈的撞击，研磨和搅拌，将金属或合金粉碎为纳米级颗粒。
高能球磨法可以将相图上几乎不相互融的几种元素制成纳米固溶体，为发展新材料开辟了新途径。
惰性气体凝聚蒸发法是在以充满惰性气体的超高真空室中将蒸发源加热蒸发，产生原子雾，原子雾再与惰性气体碰撞失去能量，骤冷后形成纳米颗粒。
纳米技术的发展与应用前景
纳米技术的发展与应用前景纳米技术是指利用材料科学、化学、物理、生物和工程学等多学科知识，制造尺寸在纳米等级的材料、器件和系统的技术。
纳米技术自20世纪80年代出现以来，一直是科技领域的重要研究方向之一。
随着技术的发展和应用的不断扩展，纳米技术已经成为目前多个产业的重要支柱，展示出了广泛而深远的应用前景。
一、纳米技术的发展历程纳米技术最早的研究可以追溯到1959年，当时物理学家理查德·费曼将著名的“没什么，只有原子”演讲中提出了“纳米技术”的概念。
随后，纳米技术开始逐渐发展起来，1961年IBM公司制造了第一个纳米级别的结构，也就是一个16个原子的掩模。
1981年，ERIC·德雷克斯勒和金赫教授首次提出了“扫描隧道显微镜”原理，并成功开发出了第一台扫描隧道显微镜，这一技术的出现大大推动了新材料的研究。
1991年，美国NIH开展了人类基因组计划，将纳米技术的研究和生物医药领域紧密相连。
此后，纳米技术在各个领域的应用也不断扩展，包括电子、化学、生物和能源等。
二、纳米技术的应用领域1. 生物医药: 纳米技术的应用在生物医药领域具有广泛的应用前景，可以用于纳米药物、疫苗、基因和细胞治疗等。
纳米药物具有更高的生物利用度和更好的靶向性，可以有效地改善药代动力学和药物分布，减少药物对健康组织的损伤。
纳米颗粒还可以通过特别设计的化学结构，实现特定的靶向诊断，提高对疾病的检测和诊断能力。
2. 环境保护: 纳米技术也可以应用于环境保护领域。
比如，通过纳米材料的吸附和催化作用，可以降解水中有害物质，如重金属、有机污染物和农药等。
同时，纳米技术还可以用于土壤修复、垃圾处理等环境治理领域。
3. 能源：在能源方面，纳米技术可以应用于提高太阳能电池的光电转换效率，延长燃料电池的寿命，降低燃油的消耗等。
此外，纳米技术还可以用于开发新型的储能材料，以提高能源密度和使用寿命。
4. 材料科学:在材料科学领域，纳米技术可以应用于制造高强度、高硬度、抗磨耗、耐腐蚀的材料。
纳米粉体的分散课件
在塑料中的应用
总结词
改善塑料的力学性能和加工性能
详细描述
纳米粉体可以提高塑料的强度、韧性、耐热性和阻隔性能，改善塑料的加工流 动性和加工成型性，提高生产效率和产品质量。
在陶瓷中的应用
总结词
提高陶瓷的力学性能和热性能
详细描述
纳米粉体可以用于制备高性能陶瓷复合材料，提高陶瓷的硬度和强度，改善陶瓷的抗热震性能和高温性能。
分散工艺的优化问题
总结词
纳米粉体分散工艺需要不断优化，以提 高分散效率和分散稳定性。
VS
详细描述
纳米粉体的分散工艺涉及到多个因素，如 搅拌速度、时间、温度、粉体粒度等。为 了获得更好的分散效果，需要不断优化这 些工艺参数，以提高纳米粉体的分散效率 和稳定性。此外，还需要研究和开发新的 分散技术和设备，以适应不同类型和性质 的纳米粉体。
表面活性
纳米粉体的表面原子比例较高， 表面活性较强，容易与其他物质 发生反应或吸附。
纳米粉体的应用领域
医药领域
纳米粉体可用于药物载体、药 物控释、生物成像等。
化妆品领域
纳米粉体可用于美白、防晒、 抗衰老等产品中，提高产品效 果和安全性。
环保领域
纳米粉体可用于水处理、空气 净化、重金属离子吸附等。
能源领域
纳米粉体可用于电池、燃料电 池、太阳能电池等能源器件中 ，提高能源利用效率和性能。
2023
PART 02
纳米粉体的分散技术
REPORTING
分散剂的种类与选择
天然高分子分散剂
如淀粉、纤维素等，具有良好的生物 相容性和环保性，适用于食品和化妆 品等领域。
合成高分子分散剂
如聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯等， 具有较高的分散效率和稳定性，适用 于涂料、油墨和塑料等领域。
纳米科技的未来发展趋势与前景展望
纳米科技的未来发展趋势与前景展望随着科技的迅速发展，纳米科技已经成为了各个领域的热门话题。
纳米科技以其独特的特性和广泛的应用前景，深受科学家和工程师的关注。
然而，纳米科技的未来发展趋势和前景是什么呢？本文将对纳米科技的前景进行展望，并讨论其未来发展的趋势。
纳米科技是一门研究与操作纳米尺度物质的跨学科科学，它涉及到物质的控制和操纵，以及构建新的材料和器件。
纳米材料具有与传统材料不同的属性和行为，如量子效应和表面效应，使其在许多领域具有广阔的应用潜力。
首先，纳米科技在医疗领域的应用前景巨大。
纳米颗粒可以用于药物递送系统，通过调控颗粒的表面特性和尺寸，可以提高药物的生物利用度和治疗效果。
此外，纳米技术还可以应用于癌症治疗，通过纳米粒子的选择性靶向，可以减少对正常细胞的损害，提高治疗的安全性和疗效。
纳米科技也可以用于生物传感器和诊断工具的开发，通过纳米材料的敏感性和高度选择性，可以实现更快速、准确和灵敏的诊断。
其次，纳米科技在能源领域的应用潜力巨大。
随着全球对可再生能源的需求日益增长，纳米技术可以帮助改善能源转换效率和存储能力。
纳米材料可以用于太阳能电池的制造，通过提高光吸收效率和电荷分离效率，可以大幅提高太阳能电池的能量转换效率。
此外，纳米材料还可以用于燃料电池的催化剂，通过提高电催化反应的效率和稳定性，可以有效提高燃料电池的性能和寿命。
再次，纳米科技在材料科学领域的应用潜力也是无限的。
纳米材料具有特殊的物理、化学和力学性质，在材料的设计和制备方面具有巨大的潜力。
例如，通过纳米技术，可以制备出具有高强度和轻质性能的纳米复合材料，广泛应用于航空航天、汽车和建筑领域。
此外，纳米技术还可以用于开发新型的光学材料和传感器，通过调节纳米结构的尺寸和形状，可以实现对光学波长和敏感度的精确控制。
对于纳米科技的未来发展趋势，一方面，纳米科技将越来越向多学科整合发展。
纳米科技不仅仅涉及到物理学、化学和生物学，还需要结合计算机科学、工程学等领域的知识和技术。
纳米技术的新发展与应用
纳米技术的新发展与应用纳米技术是一种高科技技术，它能够改变人们生活的方方面面。
纳米技术是一种用生物、化学、物理等科学原理研究和制造纳米级的物质、器件和系统的技术。
在纳米尺度下，物质的性质和行为与宏观世界的都有所不同，因此纳米技术有着许多其他材料和技术无法替代的优势。
随着纳米技术的研究不断深入，其应用范围也在不断扩大，呈现出了许多新的发展和应用。
一、新发展纳米材料纳米材料是纳米技术的核心组成部分之一，在多种领域拥有广泛的应用。
以金属为例，由于纳米金属颗粒的大小仅为数纳米级别，其表面积与体积之比大大增加，材料的强度和反应性也得到了明显提升。
推广纳米技术和制造纳米材料，将有助于提高能源转换效率、改善材料性能、缩小装置尺寸、降低成本等。
纳米药物纳米技术已被广泛应用于医疗领域，研发出了许多新型的纳米材料、纳米药物等。
纳米药物与传统药物相比，具有更好的稳定性、更大的药效和更小的毒副作用等优势。
纳米药物不仅可以治疗传统药物难以治疗的疾病，而且还可以用于精准诊断和治疗多种疾病，如癌症、糖尿病等。
纳米电子学纳米电子学是将纳米技术应用于电子产品中的一种技术，可以大大提高电子元器件的性能和功效。
纳米电子学原件的设计和制作都是在纳米级别进行的，在这种尺度上，电流流动的程度比普通电子元器件更加精确和快速。
纳米电子学能够为人类提供更快、更稳定、更高效的电子产品，如智能手机、电脑等。
二、应用精确医疗以量身定制的纳米药物，能够大大提高药物治疗的效率和准确度。
通过纳米技术，可以对癌症等疾病进行更加精确的诊断和治疗，避免了传统治疗方法产生的毒副作用带来的负面影响。
同时，纳米技术还可以用于制备人工纳米细胞，具有医学上的重要应用前景。
环境保护纳米技术能够在吸收和转换能源、适用于防污染、污水处理与废气净化等各方面的环保工程中发挥着重要的作用。
在应用上，除纳米材料可以制备高性能催化剂之外，还被引入到废水处理、清洁能源转换等实际的环保项目中。
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纳米颗粒分散技术的研究与发展文件类型：PDF/AdobeAcrobat 文件大小：字节更多搜索：纳米颗粒分散技术研究发展!!!!!!!!!化!!!工!!!进!!!展!!!!!!!!!!!!!!!"#$%!&'%()*+,-.&()#(/%(##-%(/0-1/-#++!!!!纳米颗粒分散技术的研究与发展宋晓岚!王海波!吴雪兰!曲!鹏!邱冠周!中南大学资源加工与生物工程学院无机材料系"长沙234456#摘!要!分析了纳米颗粒团聚形成的原因!阐述了研究纳米颗粒分散的意义!着重介绍了物理分散和化学分散技术研究进展!指出纳米颗粒分散技术的发展方向是设计高效分散机械!以提高有效分散体积和能量利用率"合成性能优异的超分散剂及研究不同的混合分散剂!以提高分散后的粒子稳定性!最终提高分散效果"加强纳米颗粒分散的基础理论研究及其与其他学科融合交叉!为纳米颗粒分散及分散剂的选择提供理论指导!并开发新的适合纳米材料制备的新工艺#关键词!纳米颗粒!团聚!分散技术!研究与发展中图分类号!,7656!!!!!文献标识码!&!!!!!文章编号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由于水解作用!表面呈较强的碱性'羟基性或配位水分子!它们可通过羟基和配位水分子缩合!生成硬团聚#显然!防止纳米颗粒团聚!获得分散性好的纳米粒子!是目前该领域亟待解决的问题之一(;)#9!纳米颗粒分散技术的研究进展颗粒分散是近年来发展起来的新兴边缘学科!是指粉体颗粒在液相介质中分离散开并在整个液相中均匀分布的过程!通常包括分为三个阶段*#液体润湿固体粒子"$通过外界作用力使较大的聚集体分散为较小的颗粒"%稳定分散粒子!保证粉体颗粒在液相中保持长期均匀分散!防止已分散的粒子重新聚集(5!X)#根据分散方法的不同!可分为物理分散和化学分散#!物理分散物理分散方法主要有三种*机械搅拌分散'超声波分散和高能处理法分散(34)#机械搅拌分散是一种简单的物理分散!主要是借助外界剪切力或撞击力等机械能!使纳米粒子在介质中充分分散#事实上!这是一个非常复杂的分散过程!是通过对分散体系施加机械力!而引起体系内物质的物理'化学性质变化以及伴随的一系列化学反应来达到分散目的!这种特殊的现象称之为机械化学效应#机械搅拌分散的具体形式有研磨分散'胶体磨分散'球磨分散'高速搅拌等#在机械搅拌下!纳米颗粒的特殊表面结构容易产生化学反应!形成有机化合物支链或保护层使纳米颗粒更易分散#高效分散机的研制也是目前的一个热点!例如郑州大学研制的一种新型多级多层环形梳状齿高剪切均质分散机!该设备均质分散效率高'能耗低'质量轻'体积小'占地面积少'结构简单!采用模块化设计与制造!可用最少零部件组装成系列产品!提高了零部件的标准化率和通用性!使制造成本大幅度降低"黏度适应范围很广!可高达34 0>+I"该设备可广泛用于涂料'化工'化妆品及饮料'食品和医药等行业中悬浮液的均质分散#超声波分散是降低纳米颗粒团聚的有效方法!其作用机理认为与空化作用有关#利用超声空化产生的局部高温'高压或强冲击波和微射流等!可较大幅度地弱化纳米颗粒间的纳米作用能!有效地防止纳米颗粒团聚而使之充分分散#超声波对化合物的合成'聚合物的降解'颗粒物质的分散具有重要作用#纳米! +F9粒子$平均粒径34BA%加入到丙烯腈苯乙烯共聚物的四氢呋喃溶液中!经超声分散可得到包覆高分子材料的纳米晶体(33)"具有平均粒度为344BA的7>+12水悬浮液!在超声分散时!其最大分散作用的超声频率为X84!3844V"P!粒度增加!其频率相应降低(39)#+>VV>等(36)研究了94V"P超声频率下\ 19&H916浆料的黏度随超声时间的变化!结果表明经过超声作用!浆料黏度明显下降!且超声功率越大!黏度越低!即较大的功率可更有效地破坏颗粒间的团聚#但超声波分散时应避免超声时间过久而导致的过热!因为随着温度的升高!颗粒碰撞的概率也增加!反而会进一步加剧团聚(32)#因此!应选择适宜的超声分散时间#高能处理法是通过高能粒子作用!在纳米颗粒表面产生活性点!增加表面活性!使其易与其他物质发生化学反应或附着!对纳米颗粒表面改性而达到易分散的目的#高能粒子包括电晕'紫外光'微+52+!!!!!!!!!!!!!!化!!!工!!!进!!!展!!!!!!!!!!!!!!!""#年第!$卷万方数据波!等离子体射线等"3:#$例如用紫外光辐射将甲基丙烯酸甲酯接枝到纳米$E1上%这种表面改性的纳米颗粒在高密度聚乙烯中的分散性得到了明显改善"38#$<=<!化学分散纳米颗粒在介质中的分散是一个分散与絮凝平衡的过程$尽管物理方法可较好实现纳米颗粒在液相介质中的分散%但一旦外界作用力停止%粒子间由于分子间力作用%又会相互聚集$而采用化学分散%通过改变颗粒表面性质%使颗粒与液相介质!颗粒与颗粒间的相互作用发生变化%增强颗粒间的排斥力%将产生持久抑制絮凝团聚的作用$因此%实际过程中%应将物理分散和化学分散相结合%用物理手段解团聚%用化学方法保持分散稳定%以达到较好分散效果$化学分散实质上是利用表面化学方法加入表面处理剂来实现分散的方法$可通过纳米颗粒表面与处理剂之间进行化学反应%改变纳米颗粒的表面结构和状态%达到表面改性的目的"3;#&另外还可通过分散剂吸附改变粒子的表面电荷分布%产生静电稳定和空间位阻稳定作用来增强分散效果$9Z9Z3!偶联剂法偶联剂具有两性结构%其分子中的一部分基团可与颗粒表面的各种官能团反应%形成强有力的化学键合%另一部分基团可与有机高聚物发生某些化学反应或物理缠绕$经偶联剂处理后的颗粒%既抑制了颗粒本身的团聚%又增强了纳米颗粒在有机介质中的可溶性%使其能较好地分散在有机基体中% 增大了颗粒填充量%从而改善制品的综合性能%特别是抗张强度!冲击强度!柔韧性和挠曲强度"35%3X#$例如制备聚甲基丙烯酸甲酯'二氧化硅纳米复合材料时%用甲基丙酰氧基丙基三甲氧基硅烷做偶联剂%其碳碳双键与聚甲基丙烯酸甲酯共聚% 丙基三甲氧基硅烷基团则与正硅酸乙酯水解生成二氧化硅键合%从而使复合体系分散均匀且稳定"94#$ 9Z9Z9!酯化反应金属氧化物与醇的反应称为酯化反应$用酯化反应对纳米颗粒表面修饰%重要的是使原来亲水疏油的表面变成亲油疏水的表面%这种表面功能的改性在实际应用中十分重要"93#$酯化反应表面改性% 对于表面为弱酸性和中性的纳米粒子最有效%例如+F19!])静电排斥稳定机理()'^1理论)!)'^1理论主要是通过粒子的双电层理论来解释分散体系稳定的机理及影响稳定性的因素$根据双电层理论%带电粒子溶于极性介质(如水)后%在固体与溶液接触的界面上形成双电层$粒子周围被离子氛所包围$如图3所示$图3!颗粒表面双电层!!当两个粒子趋近而离子氛尚未重叠时%粒子间并无排斥作用&当离子相互接近到离子氛发生重叠时%处于重叠区中的离子浓度显然较大%破坏了原来电荷分布的对称性%引起了离子氛中电荷的重新分布%即离子从浓度较大区间向未重叠区间扩散%使带正电的粒子受到斥力而相互脱离%这种斥力是通过粒子间距离表示$当两个这样的粒子碰撞时%在它们之间产生了斥力%从而使粒子保持分离状态%如图9所示$可通过调节溶液="值增加粒子所带电荷%加强它们之间的相互排斥&或加入一些在液体中能电解的物质%如六偏磷酸钠!氯化钠!硝酸钾!柠檬酸钠等于溶液中%这些电解质电解后产生的离子对纳米颗粒产生选择性吸附%使得粒子带上正电荷或负电荷%从而在布朗运动中%两粒子碰撞时产生排斥作用%阻止凝聚发生%实现粒子分散$*X2*!第%期!!!!!!!!!!!!!宋晓岚等+纳米颗粒分散技术的研究与发展!! 万方数据图!!由图6可知!当两粒子相距较远时!离子氛尚未重叠!粒子间"远距离#的吸引力在起作用!即引力占优势!曲线在横轴以下!总位能为负值$随着距离的缩短!离子氛重叠!此时斥力开始出现!总位能逐渐上升为正值!斥力也随距离变小而增大!至一定距离时出现一个能峰%位能上升至最大点!意味着两粒子间不能进一步靠近!或者说它们碰撞后又会分离开来%如越过位能峰!位能即迅速下降!说明当粒子间距离很近时!离子氛产生的斥力!正是颗粒避免团聚的重要因素!离子氛所产生的斥力的大小取决于双电层厚度%因此!可通过调节溶液="值增加粒子所带电荷!加强它们之间的相互排斥!也可通过向分散系中加入能电解的物质如氯化钠&硝酸钠于悬浮液中!这些电解质电解后产生的离子对纳米颗粒产生选择性吸附!使得粒子带上正电荷或负电荷!从而在布朗运动中!两粒子碰撞时产生排斥作用!阻止凝聚发生!实现粒子分散%也可以加入与颗粒表面电荷相同的离子表面活性剂!因为它们的吸附会导致表面动电位增大!从而使体系稳定性提高%图6!两颗粒位能与距离曲线'U(空间位阻稳定机制!高分子聚合物吸附在纳米颗粒的表面上!形成一层高分子保护膜!包围了纳米颗粒!把亲液基团伸向水中!并具有一定厚度!这一壳层增大了两粒子间最接近的距离!减小了范德华力的相互作用!从而使分散体系得以稳定%吸附了高分子聚合物的粒子在互相接近时将产生两种情况)#吸附层被压缩而不发生互相渗透$ $吸附层能发生互相渗透&互相重叠%这两种情况都会导致体系能量升高!自由能增大%第一种情况由于高分子失去结构熵而产生熵斥力位能$第二种情况由于重叠区域浓度升高!导致产生渗透斥力位能和混合斥力位能%因而!吸附了高分子的纳米粒子如果再发生团聚将十分困难R从而实现了粒子的分散%刘颖等*96+研究表明!利用阴离子表面活性剂能得到稳定性很好的纳米&H916&]<916分散体系!而非离子表面活性剂的分散作用则不如阴离子表面活性剂好%这可能是后者在纳米粒子表面产生吸附!改变了粒子的表面电荷分布!对粒子同时起到了静电稳定和空间位阻稳定作用!有效地防止了纳米&H916&]BE]A>V压力下!64AFB的滤失量分别为38Z2A'和99Z4A'!而表观黏度分别为:XZ;:A0>)I和25Z9:A0>)I"但脂肪醇酞胺加量继续增大时!分散体系的稳定性又降低"对于非水介质的分散体系!由于体系的介电常数较低!电性势垒对于体系分散或凝聚作用的贡献通常是极微小的"分散相粒子周围的空间势垒是体系分散稳定的主要因素"但是!若体系中存在微量水!电性斥力仍可成为稳定体系的主要原因"例如!用&1,稳定的氧化铝a环己烷体系"氧化铝粒子能稳定地分散于体系中!主要是吸附于粒子表面上的分散剂发生解离!使粒子间产生斥力所致" 该稳定作用仅发生于体系含有微量水条件下!若含水量增多!体系的沉降速度又会增大"6!纳米颗粒分散技术发展方向=>!研制高效分散机械有研究表明#9;$!大多数分散机械的有效体积为总体积的3'!而能量传输给团聚体的效率也只有3'!在分散过程中分散体系温度大幅度上升!能量浪费严重!用于分散的能量部分微乎其微%另外!团聚体分散的效率很低!说明分散的有效区域较小"原因主要在于团聚体进入有效区域内的概率较小限制了分散效率以及能量低水平传输给团聚体"则通过设计合适的分散机械以提高体积和能量利用率已成为纳米颗粒分散技术发展的方向之一" 设计出高效率的分散机械能使团聚体局限在一个合适的能量密度区域内!如前述采用超声波分散可使体积利用率提高到344'!但其能量利用率却还是很低"=<!高效分散剂的研究与开发各种分散技术在纳米颗粒制备尤其是纳米复合材料制备过程中被大量采用!并收到了较好的效果"而研究开发具有多种活性基团的高性能分散剂来分散稳定纳米颗粒!则是目前研究得比较活跃的一个领域"近年来出现了超分散剂分散和混合分散剂协同作用分散!是利用分散剂所含各基团间的以及不同分散剂间的协同效应!达到对浆料团聚的有效控制"超分散剂分散克服了传统分散剂在非水体系中的局限性!与传统分散剂相比!它可以在颗粒表面可形成多点锚固!提高了吸附牢固程度!不易被解析%其溶剂化链比传统分散剂亲油基团长!可起到有效的空间稳定作用%形成极弱的胶束!易于活动而迅速移向颗粒表面!起到润湿保护作用%不会在颗粒表面导入亲油膜!从而不至影响最终产品的应用性能"混合分散剂协同作用分散是将分散剂通过一定的比例进行复配后!形成的混合分散剂的某一性质'如临界胶束浓度及其对应的表面张力*起泡能力*洗涤能力等(均优于理想混合体系的分)3:)!第%期!!!!!!!!!!!!!宋晓岚等+纳米颗粒分散技术的研究与发展!! 万方数据散剂!两分散剂的混合物在一定条件下比各自的组分本身具有更为明显的界面性质!这种协同作用主要表现在水溶液"空气界面上的混合单分子层的表面张力低于分散剂组分表面张力的平均值乃至低于各自分散剂组分的表面张力#水介质中混合胶束的临界胶束浓度$!$!%低于分散剂组分的!$!平均值乃至低于各自分散剂组分的!$!&95'(目前!以有大量性能优异的分散剂被发现)合成!这些分散剂大多数为大分子!就其稳定机理的研究也空前热烈(= !加强纳米颗粒分散的基础理论研究着重与新的理论如分形理论等相结合!对液相中颗粒团聚的机理进行深入研究!为纳米粉体分散及分散剂的选择提供理论指导(=@!注重与其他学科的融合交叉注重颗粒分散学与其他学科!如生物学)高分子科学)陶瓷学等的交叉!在充分研究各种因素对纳米颗粒浆料分散性影响的基础上!开发新的适合纳米材料制备的新工艺!如陶瓷的胶态成型等(表面活性剂对纳米颗粒的分散机理∙类别：纳米材料加工∙作者：∙关键词：表面活性剂,纳米颗粒∙【内容】∙表面活性剂介质对纳米微粒的作用有三：①降低微粒表面张力，与水的亲和性提高，改善了微粒表面的润湿性；②降低颗粒之间的吸引能；③在颗粒之间形成有效的空间电阻，使微粒之间的排斥能提高。