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高分子为模板可控制备纳米银

杨元王志才张涛

纳米材料(nanomatedals)是指所构成材料的微粒在三维空间中至少有一维处于纳米尺度

范围的材料，以及由这些微粒作为结构单元或结构单元之一所构成的，具有不同于体材料和

单个分子的特殊物理、化学性能的材料。

纳米粒子具有壳层结构，粒子的表面层占很大比例，而表面原子是既长程无序，又短程

无序的非晶层，可以认为，粒子表面层的实际状态更接近气态，而在粒子的心部，存在结晶

完好周期排布的原子，不过其结构与块体样品略有不同。

纳米粒子的这种特殊类型的结构导致了它具有以下几点非常显著的效应。

(1)小尺寸效应：随着颗粒尺寸的变小，在一定条件下会引起颗粒性质的变化。由于颗

粒尺寸变小引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。对纳米颗粒而言，尺寸变小的同时，

其比表面积亦显著地增加，表面原子的电子能级离散、能隙变宽，晶格改变，表面原子密度

减小，从而产生一系列新的性质。

(2)量子尺寸效应：介于原子、分子与大块固体之间的纳米颗粒，将大块材料中连续的

能带分裂成分立的能级，能级间的间距随颗粒尺寸减小而增大。当热能、电场能或磁能比平

均的能级间距还小时，就会呈现一系列与宏观物质截然不同的反常特性。称为量子尺寸效应

(3)表面效应：纳米粒子表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后所引起

的性质上的变化称为表面效应。球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立

方成正比，故其表面积／体积之比(即比表面积)与直径成反比。随着球形颗粒直径变小，其

比表面积将会显著增大，使之具有很高的表面化学活性。表面效应主要表现为熔点降低，比

热增大等。

(4)宏观量子隧道效应：微观粒子具有穿越势垒的能力称之为隧道效应。近年来，人们

发现一些宏观的物理量，如微小颗粒的磁化强度，量子相干器件中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变化。宏观量子隧道效应的研究对基础研究

的应用都有重要意义。

(5)体积效应：由于纳米颗粒体积极小，所包含的原子数很少，因此，许多与界面状态

有关的诸如吸附、催化、扩散、烧结等物理、化学性质将与大颗粒传统材料的特性显著不同，

就不能用通常有无限个原子的块状物质的性质加以说明。

1纳米复合材料及其制备方法

纳米复合材料是有两种或两种以上的固相至少在一维以纳米级大小(1~100nm)复合二成

的复合材料。这些固相可以是非晶质、半晶质、晶质或者兼而有之，而且可以是无机物、有

机物或二者兼有。纳米复合材料也可以是指分散相尺寸有一维小于100nn的复合材料f，分散

相的组成可以是无机化合物，也可以是有机化合物。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。

纳米复合材料与常规的无机填料／聚合物复合体系不同，不是有机相与无机相的简单混

合，而是两相在纳米尺寸范围内复合而成。由于分散相与连续相之间界面积非常大，界面间

具有很强的相互作用，产生理想的粘接性能，使界面模糊聚合物基无机纳米复合材料不仅具

有纳米材料的表面效应、量子尺寸效应等性质，而且将无机物的刚性、尺寸稳定性和热稳定

性与聚合物的韧性、加工性及介电性能揉合在一起，从而产生许多特异的性能，如较高的强

度、硬度、韧性、抗腐蚀、抗老化等。目前，纳米复合材料己经广泛而成功地用于合成塑料、

橡胶、纤维、粘合剂、密封剂、涂料等。目前，国内外采用的制备纳米复合材料的传统方法

主要有：溶胶凝胶法、原位聚合法、共混法和模板法等。

1.1溶胶凝胶法

溶胶凝胶法是纳米复合材料制备中应用最早的一种方法，它可简单的分为三种：

(1)把前驱物溶解在预形成的聚合物溶液中，在酸、碱或某些盐催化作用下形成半互穿

网络：

(2)把前驱物和单体溶解在溶剂中，让水解和单体聚合同时进行，这一方法可是一些完

全不溶解的聚合物靠原位生成而均匀地嵌入无机网络中。如果单体交联则形成全互穿网络；

(3)在以上的聚合物或单体中可以引入能与无机组份形成化学键的基团，增加有机与无

机组分之间的相互作用。如，DahmoucKarimhe等人发现运用溶胶凝胶法制备的硅氧烷．PEG

和硅氧烷．PPG纳米复合材料中，纳米粒子表面通过共价健与聚合物基质相互作用，从而均

匀的分散在PEG和PPGqatll。

1.2原位聚合法

原位聚合法应用在位填充使纳米粒子在单体中均匀分散，然后在一定条件下