1、 SHANGHAI UNIVERSITY課程論文COURSE PAPER簡述納米復(fù)合材料學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)： 電子科學(xué)與技術(shù) 學(xué)號： 1 2 1 2 1 7 6 5 姓名： 陸 申 陽 課程： 材料科學(xué)導(dǎo)論C 日期： 2014年5月10日 簡述納米復(fù)合材料 陸申陽摘要：納米復(fù)合材料日新月異的發(fā)展為我們的生活帶來了諸多方法便。本文簡要的介紹了納米復(fù)合材料的名稱來源、種類、結(jié)構(gòu)組成、功能特點及其在現(xiàn)代生活中的應(yīng)用情況。納米復(fù)合材料作為新興材料，在材料中占有較大的比例，在各方面的應(yīng)用也十分廣泛。1引言由于復(fù)合材料的力學(xué)性能比較突出，綜合性能優(yōu)良，使得復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于航空航天、國防、交通

2、、體育、工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域。其中納米復(fù)合材料是最具有吸引力的部分，世界發(fā)達(dá)國家的新材料發(fā)展戰(zhàn)略都把納米復(fù)合材料放在重要位置。納米復(fù)合材料作為一類新材料，它擁有自己引人注目的一系列特點。而現(xiàn)代生活與納米復(fù)合材料的練習(xí)也越來越緊密。2總論2.1復(fù)合材料復(fù)合材料是由兩種或兩種以上物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)組合而成的一種多相固體材料。在復(fù)合材料中，通常有一相為連續(xù)相，稱為基體；另一相為分散相，稱為增強(qiáng)材料。復(fù)合材料各組分之間“取長補(bǔ)短”、“協(xié)同作用”，極大地彌補(bǔ)了單一材料的缺點，產(chǎn)生單一材料不具備的新性能。復(fù)合材料具有較強(qiáng)的可設(shè)計性。可以根據(jù)對產(chǎn)品形狀的需求，將復(fù)合材料設(shè)計成不同的形狀，避免多次加工，減少工

3、序；也可以根據(jù)需要的產(chǎn)品性能對其性能進(jìn)行設(shè)計，通過改變基體的性能、含量，增強(qiáng)材料的性能、含量、分布情況，以及他們之間的界面結(jié)合情況，來實現(xiàn)對復(fù)合材料性能的設(shè)計。2.2納米復(fù)合材料納米復(fù)合材料兩種或兩種以上的固相至少在一維以納米級大?。?100nm）復(fù)合而成的復(fù)合材料。也可以是指分散相尺寸有一維小于100nm的復(fù)合材料，分散相組成并無有機(jī)或無機(jī)的要求。納米復(fù)合材料的組成示意圖如下：納米復(fù)合材料 非聚合物基納米復(fù)合材料 聚合物基納米復(fù)合材料無機(jī)物+聚合物有機(jī)聚合物+陶瓷陶瓷+陶瓷陶瓷+金屬金屬+陶瓷=聚合物+聚合物上圖納米復(fù)合材料表示為：分散相+連續(xù)相3研究歷史納米技術(shù)的最早靈感來源是1959年物

4、理學(xué)家理查德在演講是的預(yù)言“當(dāng)我們對細(xì)微尺寸的物體加以控制的話，將極大地擴(kuò)充我們獲得物性的范圍。”隨后經(jīng)過多位科學(xué)家的不斷探索，在1991年，人類發(fā)現(xiàn)了碳納米管，從此納米復(fù)合材料的研究蒸蒸日上。如今我們已經(jīng)將納米復(fù)合材料應(yīng)用于我們的生活中。4材料特點4.1納米復(fù)合材料的基本性能由于復(fù)合材料具有協(xié)同效應(yīng)，納米復(fù)合材料可綜合發(fā)揮各種組分的協(xié)同效能，這是其中任何一種材料都不具備的多種性能。而納米復(fù)合材料的這種協(xié)同效非常顯著。那米復(fù)合材料具有性能可設(shè)計性，可以針對納米復(fù)合材料的性能需求進(jìn)行材料的設(shè)計和制造。例如：當(dāng)使用二氧化鈦米材料復(fù)合時，可強(qiáng)化紫外光屏蔽作用；當(dāng)強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)效益時，可選用碳酸鈣納米材料進(jìn)

5、行復(fù)合；當(dāng)強(qiáng)調(diào)耐熱性時，可選用聚酰胺基體材料與納米材料復(fù)合?？砂葱枰庸げ牧系男螤?，避免多次加工和重復(fù)加工。納米復(fù)合材料的性能可設(shè)計性是其基本性能的最大特點，性能設(shè)計要考慮很多的因素，如納米材料的分散粒度與分散均勻度、納米材料的活性、納米材料的含量；納米材料與有機(jī)聚合物的相容性、有機(jī)聚合物的可加工性；納米復(fù)合材料的適用對象、適用環(huán)境等。4.2納米復(fù)合材料的特殊性質(zhì)同步增韌增強(qiáng)效應(yīng)。無機(jī)材料具有剛性，有機(jī)材料具有韌性，無機(jī)材料對有機(jī)材料的復(fù)合改性，會提高有機(jī)材料的剛性，但會降低有機(jī)材料的韌性。而納米材料對有機(jī)聚合物的復(fù)合改性，卻是在發(fā)揮無機(jī)材料的增強(qiáng)效果的同時，又能起到增韌效果，這是納米材料對有

6、機(jī)聚合物復(fù)合改性最顯著的效果之一。納米復(fù)合材料通過納米材料改性有機(jī)聚合物而賦予復(fù)合材料新的功能，納米材料以納米級水平均勻分散在復(fù)合材料之中，沒有所謂的官能，但可以直接或間接地達(dá)到具體功能的目的，如光電轉(zhuǎn)換，高效催化，紫外屏蔽等。比強(qiáng)度大、比模量高。用于復(fù)合的納米材料的粒徑越小，其賦予復(fù)合材料的強(qiáng)度、模量就越高。在加入與普通粉體相同體積比的情況下，一般要高出12倍，在加入相同質(zhì)量比的情況下，一般要高出10倍以上。阻隔性能。對于插層納米復(fù)合材料，聚合物分子鏈進(jìn)入到層狀無機(jī)納米材料片層之間，分子鏈段的運動受到限制，顯著提高了耐熱性、材料的尺寸穩(wěn)定性以及良好的阻燃、棋迷的作用。4.3納米復(fù)合材料的熱力

7、學(xué)穩(wěn)定性對納米微粒復(fù)合有機(jī)聚合物的混合過程，如果混合的兩者具有相容性，不產(chǎn)生兩者的相分離，則復(fù)合過程一個必要條件是：Gm = Hm - TSm 0Sm可以忽略不計，不論哪種納米復(fù)合材料的制備方法，只有納米材料與有機(jī)基體的復(fù)合焓變很小時，才能滿足這樣的條件，才能使納米復(fù)合材料具有上述諸多優(yōu)異性能。5納米復(fù)合材料的應(yīng)用5.1納米復(fù)合塑料納米復(fù)合塑料是指無機(jī)填充物以納米尺寸分散在塑料集體中形成的納米復(fù)合材料。可以看做是納米復(fù)合材料在塑料領(lǐng)域的應(yīng)用。可以增強(qiáng)增韌塑料、改善塑料的抗老化性、并賦予塑料新的功能，如抗菌殺菌納米復(fù)合塑料、抗靜電納米復(fù)合塑料、自清潔納米復(fù)合塑料、磁性納米復(fù)合塑料、阻燃納米復(fù)合塑

8、料等。5.2納米復(fù)合催化劑納米微粒尺寸小，表面積占的體積百分比數(shù)大，表面原子配位不全等導(dǎo)致表面活性點增加，使它具備了作為催化劑的基本條件。納米復(fù)合材料實施催化時，催化方式主要有懸浮催化體系和固載納米微粒催化體系兩種。5.3納米復(fù)合橡膠納米復(fù)合橡膠的強(qiáng)度、耐磨性和抗老化性較好，可用做房屋建材、運動場地，也可用于制作汽車輪胎、高質(zhì)量的運動鞋底等。5.4納米復(fù)合涂料納米結(jié)構(gòu)涂料是新發(fā)展的功能性涂料，主要用于軍事隱秘涂料、抗靜電涂料、熱阻涂料、抗菌涂料、界面涂料、自修復(fù)涂料、電磁涂料、紅外線吸收涂料、電絕緣涂料、空氣凈化涂料等。在航空航天、建筑、交通設(shè)施、醫(yī)療等領(lǐng)域都有涉及。5.5納米復(fù)合生物材料生物的某些器官就是天然的高分子納米復(fù)合材料，作為仿生材料，高分子基納米復(fù)合材料主要用于牙齒替代材料和骨質(zhì)仿生材料。牙齒通常使用的替代材料是由有機(jī)聚合物基體、無機(jī)填充材料和界面偶聯(lián)劑組成。羥基磷灰石由于是人體骨組織的主要無機(jī)物成分，與人體組織具有良好的相容性，因而在新型骨替代材料研究領(lǐng)域中占有重要地位。6總結(jié)本文先后簡單的介紹了什