《塑料配混技术》 项目4填充母料制备 单元4-9纳米材料 LNDUSTRY LEGE DON 广东轻工职业技术学院高分子教研室
项目4 填充母料制备 单元4-9 纳米材料 《塑料配混技术》 广东轻工职业技术学院高分子教研室
GDIT 痣东鞋工就草技术常院 CUANCDONG INDUSTRY TECHNICAL COLLECE 单元4-9 纳米材料 一、纳米材料基本概念 1nm=10-9m 纳米材料：颗粒尺寸在纳米数量级(0.1~100nm) 的超细微粉；广义的：材料尺寸至少有一维处于 纳米尺度范围 纳米材料结构类型： 零维的纳米粉体、纳米微粒或者颗粒等 一维的纳米线、丝、管及纳米晶须等 二维的层状、片状、带状结构纳米材料 三维的柱体、立体、块体纳米结构材料
一、纳米材料基本概念 1nm＝10-9m • 纳米材料：颗粒尺寸在纳米数量级（0.1~100nm） 的超细微粉；广义的：材料尺寸至少有一维处于 纳米尺度范围 • 纳米材料结构类型： 零维的纳米粉体、纳米微粒或者颗粒等 一维的纳米线、丝、管及纳米晶须等 二维的层状、片状、带状结构纳米材料 三维的柱体、立体、块体纳米结构材料 单元4-9 纳米材料
痣东鞋工就草技术学院 GUANCDONG INDUSTRY TECHNICAL COLLECE 二 纳米复合材料 用纳米材料与其它基体材料（如树脂、橡胶、陶 瓷和金属)制成。 种类繁多，纳米相复合粒子具备独特性能 (1)0一0复合型：不同成分、不同相或不同种类 的纳米粒子复合而成的纳米固体材料，这种材料 通常采用原位压块相转变等方法实现，结构具有 纳米非均匀性，也称为聚集型 (2)0一3复合型：纳米粒子分散在三维固体中 (3)0一2复合型：把纳米粒子分散到二维的薄膜 材料中，.它又可分为均匀弥散和非均匀弥散两类 称为纳米复合薄膜材料。有时也把不同材质构成 的多层膜加超晶格也称为纳米复合薄膜材料 聚合物/无机纳米复合材料属于0一3复合型纳米复 合材料
二、纳米复合材料 • 用纳米材料与其它基体材料（如树脂、橡胶、陶 瓷和金属）制成。 • 种类繁多，纳米相复合粒子具备独特性能 （1）0－0复合型：不同成分、不同相或不同种类 的纳米粒子复合而成的纳米固体材料，这种材料 通常采用原位压块相转变等方法实现，结构具有 纳米非均匀性，也称为聚集型。 （2）0－3复合型：纳米粒子分散在三维固体中。 （3）0－2复合型：把纳米粒子分散到二维的薄膜 材料中，它又可分为均匀弥散和非均匀弥散两类， 称为纳米复合薄膜材料。有时也把不同材质构成 的多层膜加超晶格也称为纳米复合薄膜材料 • 聚合物/无机纳米复合材料属于0－3复合型纳米复 合材料
痣东在工钱草技术常院 CUANCDONG INDUSTRY TECHNICAL COLLECE 高分子纳米复合材料的特性及其相应的应用领域 纳米复合材料特性 已经或正研发的用途 催化 高分子催化剂 力学性能 增强、增韧高分子材料 磁学性能 高密度磁记录，磁存储，吸波隐形材料 电学性能 导电浆料，绝缘浆料，非线性电阻，静电屏蔽，电磁屏蔽材料 光吸收材料，隐形材料，光通讯材料，非线性光学材料，光记录 光学性能 材料，光显示材料，光电了材料 热学性能 低温烧结材料，耐高温材料 敏感性能 压敏材料，湿敬材料，温敏材料 其他性能 仿生材料，生物活性材料，环保材料，耐磨材料，高介电材料
GDIT← 痣东在工代草技术学院 CUANCDONG INDUSTRY TECHNICAL COLLECE 三、纳米颗粒的特性 尺度效应：随固体颗粒尺寸减小，物理、化学特 性变化，当材料结构至少有一维尺寸小于100nm 时，常会出现传统模式和理论所无法解释的、截 然不同的运动过程。 比表面大，表面上的原子占相当大的比例： 表面层结构不同于内部结构： 体相结构不同于常规材料结构
三、纳米颗粒的特性 尺度效应：随固体颗粒尺寸减小，物理、化学特 性变化，当材料结构至少有一维尺寸小于100nm 时，常会出现传统模式和理论所无法解释的、截 然不同的运动过程。 比表面大，表面上的原子占相当大的比例； 表面层结构不同于内部结构； 体相结构不同于常规材料结构
GDT 痣东在工碳草技术常院 CUANCDONG INDUSTRY TECHNICAL COLLECE 1、表面效应： 纳米粒子尺寸与表面原子数的关系 粒子半径nn 原子数/个 表面原子所占比例% 20 2.5×105 10 10 30×104 20 2 2.5×102 80 1 30 90 表面原子周围缺相邻原子 ·有不饱和特性，高化学活性 使其在催化、吸附等方面具有常规材料无法比拟 的优越性 表面（或界面）效应：纳米粒子表面原子与总原子 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
1、表面效应： • 表面原子周围缺相邻原子 • 有不饱和特性，高化学活性 • 使其在催化、吸附等方面具有常规材料无法比拟 的优越性 • 表面(或界面)效应：纳米粒子表面原子与总原子 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
痣东在工战草技术常院 CUANCDONG INDUSTRY TECHNICAL COLLECE 2、体积效应 又称小尺寸效应。当纳米粒子的尺寸与光波波长、 传导电子的德布罗意波长以及超导态的相干波长 等物理尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条 件将被破坏、非晶态纳米颗粒表面层附近原子密 度减小，光吸收、电磁、化学活性、催化等性质 和普通材料相比发生很大变化 。 体积效应大大扩充了材料的物理、化学特性范围， 为实用化拓宽了新的领域
2、体积效应 • 又称小尺寸效应。当纳米粒子的尺寸与光波波长、 传导电子的德布罗意波长以及超导态的相干波长 等物理尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条 件将被破坏、非晶态纳米颗粒表面层附近原子密 度减小，光吸收、电磁、化学活性、催化等性质 和普通材料相比发生很大变化 • 体积效应大大扩充了材料的物理、化学特性范围， 为实用化拓宽了新的领域
GDIT← 痣东在工战草技术常院 CUANCDONG INDUSTRY TECHNICAL COLLECE 3、量子尺寸效应 纳米颗粒：宏观物体中的连续能级将分裂为分离 的能级，能级间距随颗粒粒径减小而增大。 ·能级间距大于热能、电场能、磁场能、光子能量 时，就会呈现一系列与宏观物体截然不同的反常 特性
3、量子尺寸效应 • 纳米颗粒：宏观物体中的连续能级将分裂为分离 的能级，能级间距随颗粒粒径减小而增大。 • 能级间距大于热能、电场能、磁场能、光子能量 时，就会呈现一系列与宏观物体截然不同的反常 特性
GDITC← 痣东轻工锐草技术常院 CUANCDONG INDUSTRY TECHNICAL COLLECE 4、宏观量子隧道效应 隧道效应：微观粒子具有贯穿势垒的能力。 纳米粒子的磁化强度等具有隧道效应，它们可以 穿越宏观系统的势垒而产生变化，这被称为纳米 粒子的宏观量子隧道效应 ·对基础研究及实际应用都具有重要意义 它限定了磁盘等对信息存储的极限、确定了现代 微电子器件进一步微型化的极限 ·故：纳米材料的各种性能指标成数量级的变化， 具有一些块状材料原本没有的奇异特性
4、宏观量子隧道效应 • 隧道效应：微观粒子具有贯穿势垒的能力。 • 纳米粒子的磁化强度等具有隧道效应，它们可以 穿越宏观系统的势垒而产生变化，这被称为纳米 粒子的宏观量子隧道效应。 • 对基础研究及实际应用都具有重要意义 • 它限定了磁盘等对信息存储的极限、确定了现代 微电子器件进一步微型化的极限 • 故：纳米材料的各种性能指标成数量级的变化， 具有一些块状材料原本没有的奇异特性
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