纳米复合材料研究进展.ppt

纳米复合材料研究进展 什么是纳米? 纳米是十亿分之一米的单位长度量词（10-9m） 1纳米相当于4倍原子大小，万分之一头发粗细。 当代科学技术有认识上的盲区或人类知识大厦上存在着裂缝。裂缝的一边是以原子、分子为主体的微观世界，另一岸是人类活动的宏观世界。两个世界之间不是直接而简单的联结，存在一个过渡区--纳米世界。 自然界中纳米的典型例 纳米科学技术（nanotechnology） 纳米科学技术是用单个原子、分子制造物质的科学技术。 纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物。 纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术，例如纳米电子学、纳米材科学、纳米机械学等。 纳米科学技术被认为是世纪之交出现的一项高科技。? 几种典型的纳米材料 一、纳米颗粒型材料：应用时直接使用纳米颗粒的 形态称为纳米颗粒型材料。 二、纳米固体材料：纳米固体材料通常指由纳米的 超微颗粒在高压力下压制成型，或再经一定热 处理工序后所生成的致密型固体材料。?? 复合纳米固体材料亦是一个重要的应用领域。 三、颗粒膜材料:将颗粒嵌于薄膜中所生成的复合薄膜 四、纳米磁性液体材料：磁性液体是由超细微粒包覆一层长 键的有机表面活性剂，高度弥散于一定基液中，而构成 稳定的具有磁性的液体。 纳米材料的制备方法 物理方法1.真空冷凝法　用真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气化或形成等粒子体，然后骤冷。其特点纯度高、结晶组织好、粒度可控，但技术设备要求高。2.物理粉碎法　通过机械粉碎、电火花爆炸等方法得到纳米粒子。其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。3.机械球磨法　采用球磨方法，控制适当的条件得到纯元素、合金或复合材料的纳米粒子。其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。 化学方法 1.气相沉积法　　 利用金属化合物蒸气的化学反应合成纳米材料。其特点产品纯度高，粒度分布窄。 　 2.沉淀法　　 把沉淀剂加入到盐溶液中反应后，将沉淀热处理得到纳米材料。其特点简单易行，但纯度低，颗粒半径大，适合制备氧化物。  3.水热合成法　　 高温高压下在水溶液或蒸汽等流体中合成，再经分离和热处理得纳米粒子。其特点纯度高，分散性好、粒度易控制。 4.溶胶-凝胶法　　 金属化合物经溶液、溶胶、凝胶而固化，再经低温热处理而生成纳米粒子。其特点反应物种多，产物颗粒均一，过程易控制，适于氧化物和Ⅱ～Ⅵ族化合物的制备。 　 5.微乳液法　　 两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成乳液，在微泡中经成核、聚结、团聚、热处理后得纳米粒子。其特点粒子的单分散和界面性好，Ⅱ～Ⅵ族半导体纳米粒子多用此法制备。  复合材料 复合材料是由性质不同的材料通过物理或化学的方法，形成具有两个或两个以上不同相态结构的材料。该类材料的特点是不但兼有这两种材料的性能，而且还可以表现出独特的性能。 高强度、高比刚度、轻质－－难于再利用 预制板－－钢筋+混凝土／建筑构件 玻璃钢－－玻璃纤维+树脂／冷却塔 碳纤维 +树脂/金属/陶瓷－火箭,宇航,航空,体育,医学。 纳米复合材料 当复合材料中的一相晶粒至少有一维尺寸处于纳米量级(0-100nm)时,这种材料可称为纳米复合材料。 纳米复合材料在自然界的生物系统中广泛存在，比如骨头。 由于纳米材料的特异性能，再加上复合材料的优异性能, 纳米复合材料已成为复合材料的新生长点之一。 另外由于纳米粉的巨大表面积和相互作用力，极易团聚而长成粗大颗粒，若将其分散在某一基体中构成复合材料就能阻止这种团聚倾向，可维持其纳米尺寸状态而充分发挥纳米效应。 纳米复合材料的分类 根据分散颗粒的纳米尺寸的维数,可以将纳米复合材料分为三类: ①等轴纳米复合材料;②纳米管或纳米纤维复合材料;③片状纳米复合材料。 按照基体的特性和成分, 纳米复合材料可分为四大类: ①高聚合物基纳米复合材料(高聚合物／玻璃、高聚合物／陶瓷、高聚合物／非氧化物及高聚合物／金属)； ②半导体基纳米复合材料； ③陶瓷基纳米复合材料(氧化物／氧化物、氧化物／非氧化物及非氧化物／非氧化物、陶瓷／金属)； ④金属基纳米复合材料(金属／金属、金属／陶瓷、金属／金属间化合物及金属／玻璃)。 * * 尺寸 0.1nm 1nm 10nm 100nm 1000nm 氢原子的直径0.1nm C60的尺寸 双螺旋DNA的 直径 2nm ATP合成酶的尺寸 流感病毒的尺寸 大肠杆 菌的尺