纳米复合材料发展前景范文

纳米复合材料发展前景篇

【关键词】锌镀层;耐蚀;纳米氧化铈;

金属基复合材料

锌镀层用于防止钢铁制品的锈蚀,已有多年的历史,至今,它在钢铁材料防蚀涂层中仍占有重要的地位。

锌镀层的使用寿命取决于镀层的耐蚀能力,镀层的耐蚀能力越强,则镀层的使用寿命就越长。随着日益发展的科技与经济的需要,如何更好的改善镀层的耐蚀能力对镀层材料提出了更高的要求。

一、土元素在镀锌防腐蚀应用研究中的进展

随着对稀土材料的开发研究,人们逐渐认识到其优越性,并将其应用在不同领域。世纪年代,和首次研究了稀土对纯锌的缓蚀作用,

发现./的可使纯锌的腐蚀速率降低到原来的/,使电镀锌的腐蚀速率降低到原来的/,腐蚀试验完毕后纯锌和电镀锌表面形成了一层黄色的膜。之后,

进一步研究了纯锌和电镀锌表面的稀土转化膜的成分和结构,发现膜中主要组成物质是和,并且是以四价形式存在于膜中的。昆明理工大学的郭忠诚副教授在年第期的《金属学报》中发表过一篇《稀土对复合镀工艺及镀层性能的影响》,

研究了稀土对-复合镀工艺及镀层性能的影响。结果表明,添加适量的稀土能显著地提高复合镀层中微粒的含量、硬度和耐磨性。

已有研究表明,

加入稀土氧化物所产生作用如下:

。稀土元素细化微观组织结构,减小第二相树状晶体间距和涂层夹杂物含量;

。稀土元素的加入对减少涂层金属材料在基体上的扩散是很有效的;

。稀土元素可以增大衍射角,降低晶体面间距和点阵常数;

。稀土元素的加入提高抗腐蚀性能,

钝化显著提高,腐蚀速率明显降低。

但是,稀土元素对于降低镀层腐蚀速率幅度与人们的期望值相比还略显不足,

故此工艺也未能在生产中获得广泛应用。

二、纳米金属基复合材料的优越性分析

在镀层中添加纳米微粒改善锌镀层的耐蚀性,是在纳米技术之上建立起来的新方法。

纳米微粒具有很多独特的物理及化学性能包括表面效应,

体积效应,量子尺寸效应,宏观量子隧道效应和一些奇异的光、电、磁等性质。

纳米材料这种非凡的特性赋予了这种方法广泛的发展前景,值得进一步深入研究。材料的分子尺度或纳米尺度设计是目前高性能复合材料研究的前沿科学。

和等于年首次提出了纳米复合材料()的概念,即复合物的分散相至少有一相的一维尺度在纳米以下。由于纳米复合材料的基体相和分散相的界面面积特别大,

如果能把分散相和基体相性质充分的结合起来,将大大改进和提高材料的性能。纳米颗粒在基体相中的作用不仅仅是补强,

还能赋予基体很多别的性能。如由于其粒子尺寸小,

透光性好,将其加入塑料中可以使塑料变得很致密。在半透膜中添加纳米材料后,不但透明的程度增加,

韧性、强度也有所改善,

且防水性大大增强。经过测试,纳米复合材料的性能优于同组分的常规复合材料。因此,

制备纳米复合材料是获取高性能材料的有效方法之一。纳米复合材料按基体材料类型可以分为种:金属基纳米复合材料、陶瓷基纳米复合材料、聚合物基纳米复合材料。金属基纳米复合材料是由纳米级的金属或非金属粒子均匀地弥散在金属及合金基体中而成,较之传统的金属基复合材料,其比强度、比模量、耐磨性、导电、导热性能等均有大幅度的提高。

从国内外文献报道情况来看,

目前,

世界各国所发展的纳米复合材料多局限于聚合物材料中,而采用纳米粉体改性整体金属材料方面所做的工作却比较少。这是因为对于金属材料基体而言,

尚无特别好的分散方法对团聚状态的纳米粉体进行分散。纳米金属基复合材料是一个尚未开发的处女地,

是很有前景的一种新材料,这也是本课题需要解决的难点。

三、纳米氧化铈/锌金属基复合材料的制备和应用

金属基纳米复合材料的制备比聚合物基纳米复合材料要复杂和困难得多,这与金属的固有物理、化学特性有关。目前,

制备金属基纳米复合材料的主要难点在于:

。巨大的表面所产生的表面能使具有纳米尺寸的物体之间存在极强的团聚作用而使颗粒尺寸变大。如何能将这些纳米单元体分散在金属基体中构成复合材料,使之不团聚而保持纳米尺寸的单个体以充分发挥其纳米效应是合成金属基纳米复合材料必须解决的首要问题。

然而迄今为止尚无十分有效的分散方法对团聚状态的纳米粉体在金属基体中进行分散。

。为保证与纳米增强相能进行良好的复合,

基体金属必须具有足够的流动性、成型性。

但基体金属一般均具有较高的熔点,因此,金属基纳米复合材料在高温制备时势必会发生严重的界面反应、氧化等有害的化学反应如何严格控制界面反应是制备高性能金属基纳米复合材料的又一关键所在。

。金属基体与纳米第二相之间浸润性差,甚至不浸润,

必须设法对纳米微粒进行适当的表面处理以改善与(下转第页)(上接第页)基体的浸润性。

本课题拟制备纳米氧化铈/锌金属基复合材料,

纳米稀土粉末由于其粒度非常细小、比表面能特别大,通常处于团聚状态,如果将其直接加入到热镀锌镀液中,

其团聚现象将更为严重,而且还会产生偏聚。为此,拟采用粉末冶金方法先制备出纳米/复合材料,作为中间体将纳米带入热镀锌镀液中。

但对于常规粉末冶金法而言,混合物的均匀性很大程度上取决于两种粉末粒度的差别,纳米粉末与纯锌粉末的粒径相差很大,这就决定了粉末混合物的均匀性较差;而且纳米颗粒又呈团聚状态,

所以很难实现纳米颗粒在锌基体中的弥散均匀分布。为解决这个问题,关键是先制备出均匀的纳米/复合粉末。

高能球磨作为一种材料制备的重要工艺方法,日益受到国内外材料科学界的重视。特别是在纳米材料科学与技术领域,有关高能球磨法制备纳米金属、纳米金属间化合物材料、纳米复合材料、非晶材料、纳米陶瓷等的研究很多,

并取得了很大的进展。作者采用高能球磨法成功制备出纳米颗粒弥散均匀包覆、镶嵌在锌颗粒之上的纳米/复合粉末,并通过、详细研究了粉体的组成、微观形貌(具体制备方法和结论将在另一篇文章中介绍),

这意味着如以这种稀土金属基纳米复合材料作为中间合金代替单纯的锌合金,用在钢铁件表面实施热浸镀,可显著提高锌镀层的耐腐蚀性能,

另外,

高能球磨法制备工艺简单,成本低廉,容易实现大规模工业化应用。

四、结论

纳米/金属基复合材料在锌镀层中的应用可以使锌镀层的防腐能力得到质的飞跃,这在纳米涂层材料的开发应用方面提出了一种新思路,具体的实施还有待于进一步研究,但在锌镀层方面的应用毫无疑问有着极为广泛的应用前景。

【参考文献】

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何建平,朱正吼。纳米氧化铈颗粒对电沉积锌层耐蚀性的影响[]。材料保护,,

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龚竹青,陈文汩。电陈积纳米晶体材料的研究现状与发展[]。电镀与涂饰,

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[]郭忠诚,

王敏,刘洪康,

王志英。电镀法制取耐磨耐蚀复合镀层的性能研究[]。机械工程材料,

,

()。

纳米复合材料发展前景篇

关键词:聚噻吩;

纳米粒子;复合材料

高分子材料目前已成为人们日常生活中必不可少的一部分,起初人们认为高分子材料是不导电的具有绝缘性的材料;但是在世纪年代,

来自日本和美国的科学家研究发现了其在一定条件下具有导电性[–],由此开发了导电聚合物这样一个全新的研究领域,在科学界引发了关注。

常见的导电高分子有聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺和聚苯乙炔等[]。其中,聚噻吩()具有导电性、环境稳定性[]等特性,而且聚噻吩的α、β位上可以连接各种基团,从而其性质具备多样性[]。

因此,聚噻吩是一种极其重要的结构型导电高分子材料,被广泛应用于金属防腐涂层、光电器件、有机太阳能电池[]、化学传感等诸多领域,具有良好的发展前景。

本征态的聚噻吩分子链中存在共轭结构[–],使其具有一定的导电性。

但纯聚噻吩的导电性不高,为改善聚噻吩的原有性能,进一步提高其导电率,

研究人员制备出一系列的聚噻吩/纳米粒子复合材料,如聚噻吩/无机物纳米复合材料、聚噻吩/有机物纳米复合材料等。纳米级无机粒子材料是当前应用前景较为广泛的高功能无机材料,

由于其颗粒尺寸的细微化,比表面积急剧增加,

表面分子排布、电子结构和晶体结构都发生变化,

具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等特点。聚噻吩纳米复合材料不仅改善了聚噻吩原有的优异性能,还综合了纳米粒子的纳米效应,使复合材料的总体性能优于聚噻吩的单一性能[]。

聚噻吩

.聚噻吩的合成方法

聚噻吩的合成方法有化学氧化聚合法、电化学聚合法、金属催化偶联法、光电化学聚合法、固相聚合法、原位化学聚合法等。

使用的合成方法不同,或者聚合反应条件不同,所制得的聚噻吩宏观形状和微观形貌会随之有所不同,其物理性质及化学性质会产生一定差异。

影响聚噻吩性质的主要因素有掺杂剂种类及用量、氧化剂种类及用量、介质的选择、反应体系的理化性质(包括反应时间、反应温度、电流密度、值、电压)等。

制备聚噻吩最常用的方法为化学氧化聚合法和电化学聚合法[]。

.。化学氧化聚合法化学氧化聚合法分直接法和间接法种方法。直接法是在一定的反应介质中加入适量浓度的氧化剂,

使噻吩单体在反应中直接通过加成聚合或缩合聚合生成聚合物并且同时完成掺杂过程的一种聚合方法。常用的氧化剂为无水氯化铁。此法的特点是加工工艺较简便,

但产物溶解性较差,不易生成高相对分子质量产物,不易加工成型。间接法是将噻吩单体首先合成共轭聚合物前体,

然后进行消除、加成或异构化等反应,最后生成聚噻吩。这种方法的缺点是产物的电导率不高[]。噻吩是五元杂芳环结构,

氧化电势高,所以制备聚噻吩条件要比制备聚吡咯苛刻。影响聚噻吩性能的因素有单体浓度、反应温度、反应时间、氧化剂种类及浓度等。韩永刚等[]分析了单一影响因素对聚噻吩形貌及性能的影响,通过对样品进行扫描电镜()、傅里叶变换红外光谱()等一系列分析测试。

研究发现,不同反应温度对聚噻吩的形貌有较大影响,

℃左右聚噻吩呈树枝状网络形貌,高于或低于℃时聚噻吩则会聚合成层状。

同时噻吩单体浓度对制得样品的颜色及聚噻吩合成的效率也有不同程度的影响。

王红敏等[]研究了不同的聚噻吩合成条件如温度、时间、浓度等对实验样品结构和导电性能的影响。结果表明,不同的制备条件对噻吩环的连接方式有不同程度影响,这直接导致聚噻吩的结构分布产生差异。

通过对聚噻吩进行导电性能测试,

发现聚噻吩导电性能的优劣与其自身结构有很大关系,其中当聚噻吩以α–α相连接时有更高的电导率。

.。电化学氧化聚合法通过控制电化学氧化聚合条件(包括噻吩单体的电解液、支持电解质和溶剂、聚合电位、电流和反应温度等),

使聚合物在电极上沉积制备导电聚噻吩薄膜的方法叫做电化学氧化聚合法。

这种方法的优点是产物的机械性能较好、导电率高,并且反应条件比较容易控制、实验易操作;同时这种方法也存在缺点,如制备的薄膜硬而脆,样品制作成本高、产量较低[],

且受到电极以及各种因素的影响,很难选择最优条件。马欢等人[]利用电化学法在三氟化硼乙醚溶液中以不锈钢片为基底合成了聚噻吩薄膜,并对其进行了、、(热重分析)等一系列测试和抗腐蚀性能检测。

结果表明,聚噻吩薄膜形貌均匀,具有良好的热稳定性和抗腐蚀性能。

.聚噻吩的应用

聚噻吩具有良好的化学和电化学稳定性[]、掺杂水平高、有可逆的掺杂和去掺杂过程、结构多样性等优异性能,

应用领域相当广泛,

如电极材料、电致变色元件、超级电容器、太阳能电池、光电转换器件材料、电磁屏蔽材料、人造肌肉组织等[]。

聚噻吩复合材料

聚噻吩是功能导电高分子,未经掺杂的纯聚噻吩电导率相对较低,为改善纯聚噻吩的导电性能,

通常选择合适的掺杂剂对其掺杂,使分子链中存在可自由移动的电子。由于纳米粒子与聚噻吩的协同效应,

使制备出的复合材料综合性能得到大幅度提高和改善。纳米复合材料在光学、电子学[]等领域具有很大的商业价值和发展前景,近年来得到关注并成为研究的热点。已经有很多学者制备了聚噻吩纳米粒子复合材料,使用过的纳米材料有、(蒙脱土)、[–]等。

.聚噻吩复合材料合成方法

根据所需聚噻吩纳米粒子复合材料性能的不同,制备方法主要有原位化学氧化聚合法和固相法。.。原位化学氧化聚合法一般情况下,纳米级聚噻吩与纳米级粒子复合时采用原位化学氧化聚合法。

将制备好的纳米颗粒和噻吩单体分散溶解在特定溶剂中混合均匀,然后在一定的条件下引发单体进行化学氧化聚合,

得到的产物即为纳米复合材料,这种方法叫做原位化学氧化聚合法。陈晗等人[]用三氯化铁作氧化剂,利用原位化学氧化聚合法成功制备了/聚噻吩复合材料,

同时对其进行了表征及测试。

结果表明,当聚噻吩质量分数为.%时,其能在表面形成均一稳定的包覆层,

此时的样品具有较高的电化学性能,循环性能及倍率性能也有明显改善。杨光等人[]为达到改善和提高纳米二氧化锰充放电性能的目的,

利用原位化学氧化法制备了聚噻吩/纳米二氧化锰(/)复合材料,以聚噻吩掺杂量作为变量制备出一系列复合材料,并对其进行性能测试。结果表明:当(聚噻吩)为%~%时,二氧化锰在复合材料中分布最均匀;

当(聚噻吩)为%时,电池平衡容量最高,可达?/。.。固相法固相法是一种制备复合物粉末的传统工艺,

利用该法制备出来的粉体颗粒具有无团聚、填充性好等优点,并且该法制作成本低、工艺简单;但该法制备能耗大、效率低,

且产物颗粒不够细腻、易混入杂质。因此,关于利用固相法制备聚噻吩纳米粒子复合材料的研究报道还不是很多[]。

.聚噻吩复合材料的测试方法

为进一步研究与确定聚噻吩纳米粒子复合材料的特征与性能,需对实验样品进行综合测试。

主要测试方法有、、射线衍射()等。

.。测试实验样品制备完成后,需要利用分析其形貌结构。

可直接利用样品表面材料的物质性能进行微观成像,

所获得的图像中二次电子像应用最广泛、分辨本领最高。的试样制备方法很简单,对于导电性材料,在尺寸不超过仪器规定的情况下用导电胶将其粘贴在铜或铝制的样品座上,

即可利用直接观察;对于导电性差的材料或绝缘性材料,一般粘贴在样品座上之后要进行喷镀导电层处理。对于粉末状的聚噻吩纳米粒子复合材料样品,

需先将导电胶或双面胶纸粘贴在样品座上,再均匀地把粉末样品撒在上面,用洗耳球吹去未粘住的粉末,再镀上一层导电膜,

即可上电镜观察。阎福丰等[]利用原位水热氧化还原法制备了二氧化锰/石墨烯/聚噻吩(//)三元复合材料,对其进行了测试。

结果表明,复合材料中石墨烯表面有球状生长,大颗粒聚噻吩的缝隙中也存在球状。

刘娟等人[]制备了不同聚噻吩含量的聚噻吩/三氧化钨(/)纳米复合材料,利用对其进行表征。图像显示,

纯聚噻吩纳米粒子分散性较好,

形状不规则,

/复合材料分散性也较好,但粒子直径、粒子与粒子之间的空隙与纯聚噻吩相比都发生了细微变化。.。测试已成为化学实验室中必不可少的分析方法,它最突出的优点是固态、液态、气态样品均可测定,

测定过程不破坏样品,分析速度快,

样品用量少,操作简便。测试可提供所测样品官能团的结构信息。陈杰等人[]在聚噻吩/二氧化钛(/)复合材料的水溶液合成及其对铅吸附性能的研究中,对所制备的/复合材料样品进行了表征,

经过一系列数值分析,证实了官能团==、—、—的存在,即成功合成了聚噻吩;同时检测到——振动峰,表明了样品中有存在,

说明聚噻吩和二氧化钛成功复合。高峰阁等[]研究了聚噻吩/活性炭(/)复合材料作为超级电容器电极材料的电性能,利用表征了复合材料的化学结构。测试结果表明,

当(活性炭):(噻吩):(三氯化铁)=::时,该配比下的噻吩聚合过程中共轭程度最大,此时的复合材料结晶性能和导电性能较好。.。测试测试的主要作用是探索物质微观结构及结构缺陷等问题,通过衍射现象来分析晶体内部结构。

敏世雄等[]以无水为氧化剂,在中制备了聚噻吩敏化复合材料,

利用对其进行表征。测试结果表明的存在影响了聚噻吩的结晶,这有可能是由于聚噻吩与相互作用力的存在限制了聚噻吩分子链的运动和生长。

聚噻吩复合材料的应用

目前,

聚噻吩纳米复合材料在金属防腐、超级电容器、传感器、太阳能电池电极、气敏和光敏元件领域具有潜在应用。殷华茹等[]以氯仿为溶剂、噻吩为单体、为引发剂,

利用单体氧化法制得了导电性较好的γ–/聚噻吩()纳米复合材料,γ–是磁性无机粒子,聚噻吩与γ–之间相互作用,优化了聚噻吩的性能,使复合材料在微波吸收、电磁屏蔽等领域有广泛应用。

孙成龙等[]对聚噻吩/氧化石墨烯复合材料进行了性能研究,制备了聚(–己基噻吩)接枝氧化石墨烯(––)复合材料。由于氧化石墨烯具有良好的光学透明性、优异的热电导率,

所以––复合材料在光电领域得到广泛研究与应用。

结束语

近年来,虽然对聚噻吩及其纳米粒子复合材料已有较为深入的研究,

但仍存在一些问题:制备复合材料的方法基本都采用原位化学氧化聚合法,

制备方法单一,缺乏创新;另外,对于复合材料导电机理的研究仍不成熟,理论与实际应用还有很大差距。

随着科学技术的发展,相信在未来的研究中,这些问题都会被一一解决,聚噻吩及其纳米粒子复合材料将在实际生产中得以广泛应用。

纳米复合材料发展前景篇

【关键词】纳米增强制备方法优缺点

随着科技进步,

各个领域对于相关材料的性能要求日益提高。纳米增强技术是改善材料性能的重要方法之一,其在金属材料领域尤其应用广泛。在电子、汽车、船舶、航天和冶金等行业对高性能复合材料需求迫切,

选用最佳制备方法制备出性能更优良的纳米材料是当前复合材料发展的迫切要求。

纳米增强技术概述

纳米相增强金属材料是由纳米相分散在金属单质或合金基体中而形成的。由于纳米弥散相具有较大的表面积和强的界面相互作用,纳米相增强金属复合材料在力学、电学、热学、光学和磁学性能方面不同于一般复合材料,其强度、导电性、导热性、耐磨性能等方面均有大幅度的提高[]。

.机械合金化法

机械合金化法()是一种制备纳米颗粒增强金属复合材料的有效方法。

通过长时间在高能球磨机中对不同的金属粉末和纳米弥散颗粒进行球磨,粉末经磨球不断的碰撞、挤压、焊合,最后使原料达到原子级的紧密结合的状态,同时将颗粒增强相嵌入金属颗粒中。

由于在球磨过程中引入了大量晶格畸变、位错、晶界等缺陷,互扩散加强,激活能降低,复合过程的热力学和动力学不同于普通的固态过程,能制备出常规条件下难以制备的新型亚稳态复合材料。

.内氧化法

内氧化法()是使合金雾化粉末在高温氧化气氛中发生内氧化,

使增强颗粒转化为氧化物,之后在高温氢气气氛中将氧化的金属基体还原出来形成金属基与增强颗粒的混合体,

最后在一定的压力下烧结成型。因将材料进行内氧化处理,氧化物在增强颗粒处形核、长大,

提高增强粒子的体积分数及材料的整体强度,

这样可以提高材料的致密化程度,且可以改善相界面的结合程度,

使复合材料的综合力学性能得到提高。

.大塑性变形法

大塑性变形法()是一种独特的纳米粒子金属及金属合金材料制备工艺。较低的温度环境中,

大的外部压力作用下,金属材料发生严重塑性变形,使材料的晶粒尺寸细化到纳米量级。大塑性变形法有两种方法:等槽角压法()和大扭转塑性变形法()。

.粉末冶金法

粉末冶金法()是最早制备金属基复合材料的方法,

技术相对比较成熟。其工艺为:按一定比例将金属粉末和纳米增强颗粒混和均匀、压制成型后进行烧结。

.液态金属原位生成法

原位反应生成技术[](-)是近年来作为一种突破性的金属基复合材料合成技术而受到国内外学者的普遍重视。其增强的基本原理是在金属液体中加入或通入能生成第二相的形核素,

在一定温度下在金属基体中发生原位反应,形成原位复合材料。

除上述几种常用的纳米增强制备方法外,还有真空混合铸造法、纳米复合镀法等[]。

纳米增强制备工艺优缺点比较

对以上几种纳米增强制备技术在工艺及质量性能方面的优缺点进行分析:

.工艺复杂性及成本和产量方面

机械合金法:制备成本低、产量高、工艺简单易行,但是能耗高;内氧化法:制备工艺简单、有利于规模生产,但是生产成本高;

大塑性变形法:制备工艺简单、成本低、不可规模生产;粉末冶金法:制备工艺复杂但成熟、生产成本高、效率低;原位生成法:工艺性差、制备成本高、不适于规模化生产。

.制备材料质量和性能

机械合金法:各项性能良好,

硬度提高明显,

能制备常规条件难以制备的亚稳态复合材料,

但增强粒子不够细化,粒径分布宽,易混入杂质;内氧化法:提高增强粒子的体积分数,改善相界面结合程度,

综合力学性能得到提高,但内部氧化剂难以消除,易造成裂纹、空洞、夹杂等组织缺陷;大塑性变形法:组织晶粒显著细化,

无残留孔洞和夹杂,粒度可控性好,但粒度不均匀,增强粒子产生范围小;

粉末冶金法:材料性能好,增强相含量可调,增强相分布均匀,

组织细密,

但材料界面易受污染;原位生成法:材料热力学稳定,力学性能优良,

且界面无杂质污染,但增强颗粒限于特定基体中,增强相颗粒大小、形状受形核、长大过程影响。

上述分析可以得出,粉末冶金法技术最为成熟,

机械合金法工艺最为简单易行,内氧化法有利于大规模生产,金属液态原位生成法最具有发展前景。王自东[]等人应用金属液态原位生成纳米增强技术,

使得金属材料强度大幅度提高的同时,塑性也能大幅度提高,

解决了增强同时增韧或增强同时塑性不下降这一世界难题。以锡青铜为例:强度从提高至,延伸率从%提高至%,冲击韧性从提高至。这项技术成果独立于国外,

优于国外,为我国原创。

结语

纳米增强金属材料在工程方面具有广泛应用领域和前景,例如:我国目前建筑用钢约亿吨,

如采用该技术,至少可节约%的用量,

在节约资源,节能减排,提高效率等方面意义重大!

其它主要应用领域有:铁路应用的高铁输电电缆、高铁车轴、轨道、车辆走行部分、车钩等需要满足强度要求又需满足如导电性、韧性、耐疲劳性、减轻结构重量等特殊要求的领域。船舶中大量的铜合金泵、阀和管材,材料大幅增强、增韧后可减少用材%-%。

轧制低于μ的铜箔用于柔性印刷电路板的覆铜,

减少用铜、减轻重量、降低成本等。武器装备中装甲用钢、舰船壳体钢、飞机起落架用钢,以及航空、航天等领域都有着广泛的应用前景。

我们要继续开发新型的具有高性能价格比、工艺简单、适于大规模生产且符合我国工业现状的纳米增强制备技术。

参考文献:

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纳米复合材料发展前景篇

关键词:纳米甲基乙烯基硅橡胶力学性能耐热老化性能

随着科技的发展,复合材料越来越吸引大家的关注,经过复合以后的材料会表现出其各个组分所没有的特定的性能,

正因为如此,复合材料在很多领域都得到了重用。所谓橡胶基纳米复合材料是指纳米尺寸的无机填充物分散在橡胶基体中。

张立群等人在前人大量理论和实验研究的基础上提出了高效补强必须是“纳米”补强的观点,认为采用纳米补强技术可制得性能优异的橡胶基纳米复合材料。

一、实验

原材料:甲基乙烯基硅橡胶()、白炭黑、羟基硅油、硬脂酸锌,纳米(平均粒径

基本配方:采用了沉淀法白炭黑,硅橡胶生胶,

份;

白炭黑,份;

羟基硅油,.份;硬脂酸锌,.份;

氮化硅,

%~.%;硫化剂,%。

工艺流程:采用分段投胶两段混炼法,

第一段混炼分两步,首先在密炼机上进行,

将生胶、相关加工助剂和填料加入密炼机中升温至℃,抽真空,然后搅拌,在混炼过程中一直保持在℃—℃,出胶后停放,

然后进行反炼、过滤;然后在开炼机上进行,在第一步混炼出的胶料中加入纳米,开炼光滑,下片停放。

第二段混炼是在开炼机上进行,把第一段混炼的两种胶料按不同的比例在开炼机上开炼,并同时加入双—,硫化剂下片,

停放后,制样。橡胶基纳米复合材料样品制备:混炼工艺在密炼机上进行,硅橡胶硫化条件为℃×。

测试与分析:、采用—扫描式电子显微镜对橡胶机纳米复合材料新鲜撕裂面进行扫描拍照,观察纳米在硅橡胶中的分散性,不喷金;、按照/在—型电子拉力机上进行拉伸强度,

直角撕裂强度,

断裂伸长率等性能测试;耐热老化性能条件为℃×。、—型热重分析仪对各不同的硅橡胶进行分析耐高温性能。

二、结果与讨论

纳米在中的分散情况

分析:这是由于大分子表面改性剂——改性纳米后,能使其与硅橡胶有更强的相互作用、更好的相容性,

说明所合成的大分子表面改性剂——在纳米与硅橡胶之间起到了很好的架桥(偶联)作用。

/纳米复合材料的性能

物理性能:在研究的纳米的占生胶的比例、.、.、.、.、.、.、.、.(%)比例范围内,随着纳米比例的增加,橡胶的邵硬度有小幅上升,撕裂强度、断裂伸长率、扯断强度在纳米比例为.%时达到最大值,

随后又呈下降趋势,分析认为,在纳米粉体表面包覆了大分子表面改性剂——后,

与硅橡胶基体在界面上产生了良好的相互作用,从而在一定用量范围内使复合材料的物理性能得以提高。

耐热老化性能:分别取纳米的占生胶的比例、.、.、.、.、.、.、.、.(%)在℃下热空气老化后,测试试样的扯断强度和扯断伸长率,

结果在硅橡胶基体中加入纳米明显地提高老化后的硅橡胶的扯断强度和扯断伸长率,相对于未加纳米的原混炼胶可以看出,随着纳米质量分数的增加,老化后硅橡胶的扯断强度降低值以及扯断伸长率均是先减小后增大,扯断强度和扯断伸长率均在.%达到一个峰值,

可见,纳米的加入,

能够明显地改变硅橡胶耐热老化性能,当纳米粉体添加量低于某一个值时(.%),复合材料的那热老化性能随着纳米粉体量的增加而提高,

这是由于添加的粉体越多对于其性能的提高越明显,当纳米粉体添加量高于某一个值时(.%),随着粉体量的增加而降低,

这是由于当添加过多的粉体时,粉体不能很好的分散在硅橡胶基体中,

在做拉伸和撕裂时容易局部断裂而降低了复合材料的耐热老化性能。

耐高温性能:分别对混炼胶、复合材料以及生胶进行热重分析,各种硅橡胶分解速率最大时的温度为:生胶(℃)、混炼胶(℃)、复合材料(℃)如图。

图硅橡胶热重曲线(生胶混炼胶复合材料)

三、结论

通过对硅橡胶/纳米复合材料的常规力学性能和热空气老化性能的研究表明:经过大分子表面改性剂——改性后的纳米粉体在一定程度上提高了硅橡胶的常规力学性能和耐热空气老化性能。当的添加量在.%时,

物理性能和耐热老化性能达到一个最优值。从对各个不同硅橡胶的分析可以看出,添加了适量的经分子表面改性剂——改性后的纳米粉体,可以使硅橡胶的耐高温性能有小幅度的上升。

参考文献:

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纳米复合材料发展前景篇

关键词:纳米复合材料;

工程材料;光学材料;磁性材料

中图分类号:文献标识码:文章编号:-()--进入世纪,各领域对高性能材料的依赖程度越来越高,

纳米材料是一种应用性能很高的工程材料,其应用范围非常广泛。年,

美国举办了材料科学学会,会议指出:“纳米材料工程将成为世纪工程材料的重要组成部分。”纳米复合材料是纳米工程材料的重要分支,

目前,

很多企业已纷纷将技术研发目标转向纳米复合材料,并逐渐加大研究力度,扩大技术应用范围。

纳米复合材料理论概述

通过对纳米复合材料进行系统分析可知,可以按照材料性质将其划分为三种类型。

.单体复合材料

单体符合材料是不同种类、成分的纳米粒子经过工业处理复合而成的,这种纳米固体的物理结构非常稳定,且化学性质也很可靠。

因为组成成分少,所以单体复合材料纳米粒子的复合最完全,其分子结构之间的基团链不会随温度、压力的变化而变化。

.双体复合材料

双体复合材料可以通过工业处理将纳米粒子均匀的分散到二维薄膜材料中,粒子在弥散过程中会产生均匀或不均匀两种分布状态,这两种分布状态的复合结构都具有一定的稳定性。均匀和非均匀弥散状态的薄膜基体表现出的层状结构具有明显的差异性,纳米粒子分散混乱的材料的构成层级种类很多,

分散有序、均匀的材料层级种类较少。

.多体复合材料

多体复合材料可以通过工业处理将纳米粒子均匀的分散到三维固体中,纳米粒子会通过外力作用,深入固体组织结构,

改变其分子集团的分布情况,进而影响三维固体的物理性能和化学性能。多体复合材料的应用前景非常好,

是当今纳米材料科研工作者研究的重点

问题。

纳米复合材料发展趋势分析

.纳米复合涂层材料

纳米复合涂层材料的化学性质稳定,并且柔韧性好、硬度高、耐腐蚀性强,

在工程材料表面涂抹这种防护材料不仅可以防止工程材料的破损,还能增加工程材料的防护功能。随着现代工业技术的发展,复合涂层材料得到了显著发展,单一纳米结构逐渐转变为多层纳米结构。

美国著名纳米工程材料研究专家普修斯于年成功研制出了复合涂层纳米材料,

这类纳米材料的抗氧化性能非常好,可以在高温条件下保持不褪色、不热化。

对其材料进行强度检测可发现,该材料的涂层硬度高达。,

是碳钢强度的倍。

具体工艺流程如下:首先,用激光蒸发法去除钢表面的纳米结构,将金刚石纳米粒子涂抹在钢表面;

之后,重复上述工艺步骤,在钢表面上涂抹两层金刚石纳米粒子;

最后,在高温条件下对钢表面材料进行挤压复合。经过多次挤压,纳米复合涂层材料就此形成,经过加工,

钢材料的硬度提高了.倍。

.高力学性能材料

高力学性能是突出材料的强度、硬度等物理性能,工程材料经过力学改性之后,其物理性质会发生翻天覆地的变化。对原始材料进行改性实验虽然在一定程度可以提高材料的某些力学性能,

但这种性能的提升具有很强的局限性,并不能真实的体现出材料的力学极限。经过纳米复合材料改性,高力学性能材料得到了非常显著的研究成果。

高力学性能材料发展趋势,主要表现在以下几个方面:

()高强度合金。

采用晶化法可以大大提升纳米复合合金材料的力学性能,对金属进行纳米复合实验,

可以将材料转变成复合型纳米金属,如将铝进行纳米复合实验,铝会转化为过度族金属,这种金属结构的延展性和强度非常高。

()陶瓷增韧。

纳米粒径很小,所以纳米粒子很容易就可渗透到细小分子结构中,粘合关联性并不紧密的各分子基团。在陶瓷增韧领域纳米复合材料起到了很好的促进作用,

在碳化硅粉末中加入粒径为μ的碳化硅粗粉,在高温高压条件下进行合成,合成之后碳化硅的物理性质会发生很大的改变,

煅烧后的陶瓷材料的柔韧性明显增强了,断裂韧性提高了.%。

.高分子基纳米复合材料

高分子材料近几年在我国工业领域应用十分广泛,高分子材料的物理性能稳定且可塑性好,

所以在装饰行业中的发展前景非常广阔。采用纳米复合方式结合高分子基是我国纳米工程材料正在研究探讨的重要课题,目前我国科研专家已初步完成了部分高分子基纳米复合材料的研制工作。具体表现在:将铁和铜粉末按照:的比例进行研磨,研磨均匀后用高粒子显微仪器提取铁铜合金粉体,

通过显微镜观察可知这种粉体的晶体结构稳定,

晶粒间的距离很短。这种粉体和环氧树脂基团进行复合实验可以研制出高强度的金刚石材料,

并且其材料还具有很强的静电屏蔽性能。

.磁性材料

磁性材料是我国工业材料中研究难度最大的课题之一,因为磁性材料的电磁环境不好判断,所以在应用时经常会遇到复合材料因磁性过大导致使用性障碍。随着纳米复合材料的研发和投入使用,

磁性材料将进入全新的发展阶段。人们在颗粒膜中发现了巨磁阻效应,纳米粒子在空间流动会被周围磁场带入顺磁基体当中,空间中的自我介绍作文300字铜、铁、镍等磁性粒子都会附着在纳米粒子上。

经过金属粒子和纳米粒子的复合,颗粒膜材料不仅会拥有强大的电磁感应,

还会具有较高的耐热性能。

.光学材料

传统光学材料的综合应用能力很差,

其材料的物理性能大多只能满足导电性和导热性,其硬度和稳定性都很差。纳米复合材料诞生之后,人们逐渐找到了纳米粒子的发光原理。

不发光的工程材料当减小到纳米粒子大小时,

其粒子周围会因光色折射产生一定的光。在可见光范围内这些粒子会不断产生新的光,虽然这些材料的纳米粒子发出的光并不明显,

且稳定度也很差,但是科研专家可以从这方面入手,研究纳米复合材料的发光性能。

将具有代表性的工程材料作为可发光体,并对其分子结构转化为纳米粒子大小的发光体系,探讨如何提高其发光强度、完善其结构发光性能。由此可见,纳米复合很可能为开拓新型发光材料提供了一个途径。

纳米材料的光吸收和微波吸收的特性也是未来光吸收材料和微波吸收材料设计的一个重要依据。

结语

通过上文论述可知,

利用纳米粒子超强的附着能力,可以将纳米工艺和传统材料有机的结合在一起,这种复合型纳米材料具有重要发展意义。当今社会纳米复合材料的研究价值最高,其不仅在材料研究领域占有重要地位,

在企业的发展中也是不可或缺的重要组成。

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纳米复合材料发展前景篇

加强中日粉体技术交流共促发展——访日本粉体工业技术协会海外交流委员会委员长辻裕先生

耐驰:在研磨领域中演绎百年传奇——访耐驰全球营销总监先生

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粉体行业的“十二五”:挑战与机遇并存

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生活垃圾填埋场渗滤液处理技术的研究

水玻璃复合材料应用研究的进展

悬摆和立式纵摆磨粉机的研究

政策法规

无机粉体

非金属矿粉体

金属粉体

纳米粉体材料

粉体设备

提高矿产资源税趋向全球化

德研究机构称年全球或爆发稀有金属争夺战

未来十年纳米科技将在各领域得到广泛应用

未来萤石将走向“贵族化”

“十二五”有色金属产业发展前景向好

叩响成功之门——粉体设备企业要注重品牌战略

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纳米复合材料发展前景篇

关键词:高强高导;

基复合材料;研究现状;展望

中图分类号:文献标识码:

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前言

高强度导电材料在航空、航天、电工及电子等行业有着极为广泛的用途,如电车及电力火车架空导线、大容量触头开关、电阻焊电极、电触头、集成电路引线框架等,都需要既具有高导电导热性又具有高强度的耐热稳定性材料[]。铜基复合材料具有高耐热稳定性和高强高导的特点,克服了传统铜合金的某些不足,

大大提高了使用温度范围,能较好地满足以上需求,

因此,铜基复合材料近年来得到了较大的发展。

利用弥散耐热稳定性好的陶瓷粒子强化铜基体是一种很好的方法。其中陶瓷颗粒具有高熔点、高硬度、高弹性模量,耐磨性好,

热膨胀系数较低和高导电导热等特性,

同其他陶瓷增强材料相比,它使金属的导电率、热导率下降量较小,使得基复合材料具有较高的导电率和高的软化温度,因而作为铜基增强相的研究,

已成为复合材料研究领域的一大热点[]。基复合材料既具有优良的导电性,又具有高的强度和优越的高温性能,被认为是极有发展潜力和应用前景的新型功能材料,已逐渐受到各国的高度重视[]。

增强铜基复合材料的力学性能,

主要取决于铜基体、增强体的性能以及增强体与铜基体之间界面的特性。用于制备基复合材料的传统方法,主要是非原位复合方式,即直接添加陶瓷强化粒子到熔融或粉末基体中,强化相与陶瓷金属基复合材料的合成不是同步完成。但外加的增强颗粒往往比较粗大,增强体与基体润湿性差,

颗粒/基体界面反应始终是影响传统搅拌铸造和粉末冶金的技术难题[]。本文主要介绍了目前较有发展前途的、能使第二相弥散分布于基体中、甚至具有纳米级颗粒增强铜基复合材料的原位复合制备方法。

上海有色金属第卷

第期何代华,等:高强高导基复合材料的研究现状及展望

纳米级颗粒增强铜基复合材料的制备方法.机械合金化法

机械合金化法()是[]等于世纪年代为解决基复合材料中的浸润性问题而最先提出的,其原理是利用固态粉末直接形成合金的一种方法,

后来为广大学者接受并广泛使用。

[]等在年利用机械合金化法球磨、和粉,

经适当的热处理制取出复合材料。射线衍射和分析表明,球磨粉只有加热到℃附近才反应生成,到℃附近反应完成。观察发现,%(体积百分比)合金℃挤压后在晶粒内部和晶界上分布有~的粒子。球磨粉在退火初期,

硬度不断增加,到℃附近达峰值,这是由于和粉发生反应生成稳定的硼化物所致,更高温度时硬度稍有降低,但降幅很小。西安交通大学董仕节[]等研究了烧结工艺和含量对增强铜基复合材料性能的影响。提出/复合材料导电率定量计算公式如下[]:σ=σ-+./()σ为铜基复合材料导电率,

σ为基体铜的导电率,为体积含量。

李京徽[]采用机械合金化方法,

先球磨制备复合粉末,然后通过压制烧结方法制备复合材料。提出了机械合金化法制备复合材料的合理工艺是:球磨时间,压制压力,烧结温度℃,保温时间.。

机械合金化法是在固态下实现合金化,

不经过气相、液相,不受物质的蒸汽压、熔点等物理特性因素的制约,使过去用传统熔炼工艺难以实现的某些物质的合金化、远离热力学平衡的准稳态、非平衡态及新物质合成等成为可能;增强相与基体具有很好的结合性;

增强相颗粒分布均匀,尺寸细小。唯一的缺点是制备过程中可能带入杂质,纯度不够高。

.自蔓延高温合成法

自蔓延高温合成法()是年由前苏联学者等发明的,是利用放热反应使混合体系的反应自发地持续进行,

生成金属陶瓷或金属间化合物的一种方法。刘利[]等采用自蔓延高温燃烧合成技术研究了材料体系对合成过程中产物特性(温度、燃烧速度及产物等)的影响。研究结果表明,在体系中添加一定的金属钼或铁,

明显改善了体系的润湿性;钼或铁的加入使产物中金属分布更加均匀,

大大降低了产物孔隙率。同时钼的加入还明显降低了晶粒尺寸。

法制备金属基复合材料有生产过程简单、反应迅速、反应温度高以及易获得复杂相或亚稳定相和应用范围广等特点。但缺点是反应难以控制,产品空隙率高,难以获得高密度的产品,不能严格控制反应过程和产品的性能,

所用原料往往可燃、易爆或有毒,

需要采取特殊的安全措施。

.粉末冶金法

粉末冶金法是生产铜及铜基复合材料结构件、摩擦材料和高导电材料的重要方法[]。制备一般采用直接混合法和包覆混合法制取[]。主要工艺过程包括:()制取复合粉末;()复合粉末成型;()复合粉末烧结。吴波[]等以、、合金粉末为原料,

制备了复合材料,得出最佳工艺参数为:以理论生成量为%(质量分数)配料,在压力下对球磨后的合金粉末进行模压,

在℃经.保温烧结,经原位反应可获得弥散增强的铜基复合材料。试样的导电率为:.%,

硬度()为。张剑平[]等采用粉末冶金法制备了复合材料,研究了真空加热烧结和微波烧结两种不同烧结方式对该复合材料组织和性能的影响。

粉末冶金法是最早用来制造金属基复合材料的方法,虽然有很多优点,如可实现多种类型的复合,

充分发挥各组分材料的特性,是一种低成本生产高性能复合材料的工艺技术。但由于基体和增强相在尺寸、形状和物理化学性能上有很多差别,提高增强相与铜基体的润湿性,提高基体与增强相之间的界面结合强度,

从而提高复合材料的综合性能,将依然是基复合材料的研究方向。

.喷射沉积法

喷射沉积法制备基复合材料,主要包括传统喷射沉积法和反应喷射沉积法。传统喷射沉积法是熔炼好含反应元素的合金后再进行喷射沉积[]。此方法是在铜合金熔体内反应元素间发生化学反应生成弥散粒子,

然后利用喷射沉积法使强化粒子均匀分布在铜基体内。反应喷射沉积法是利用液滴与反应气体、注入的粒子或不同合金的液滴间发生原位化学反应合成弥散强化铜合金[]。在反应喷射沉积过程中,由于液滴的比表面积大和处在高温状态,能使反应元素间在液滴飞行过程中或在沉积后,能在铜基体内部原位合成细小的弥散强化相。喷射沉积法的优点主要是:晶粒细小,无宏观偏析、颗粒均匀分布于基体中;

一次性快速复合成坯料,

生产工艺简单,效率高。

高强高导基复合材料的研究展望随着复合材料技术的发展,

原位复合法得到了迅速发展,该材料以其独特的优点,在高强高导电性基复合材料的制备方面显示出巨大的应用潜力和良好的发展前景。高强度导电基复合材料是综合性能优良的新兴材料,这类材料在现代国防和民用工业领域有着很大的应用潜力。自世纪年代以来,高强度导电铜基材料的开发研究一直非常活跃,

除了开发出多种高强度导电铜基复合材料外,还派生和创造出许多新的制备技术,对此类材料的基础理论也开展了广泛的研究。现有的高强度导电基材料的开发及制备技术还存在诸多难题,我国在这方面的研制与发达国家相比还存在较大差距。因此,

借鉴国外经验,

今后的研发工作主要着眼于以下几个方面:

()对现有制备工艺的研究和改进。如在传统的粉末冶金法中引入由微波加热与基座辐射加热相结合的新型工艺;原位合成技术与粉末冶金技术的综合运用等,由单一的制备方法向几种工艺相复合的方向发展。

()增强相向超细化、纳米化方向发展。纳米增强相尺寸较小,容易聚集,

所以可使纳米增强相的表面改性;纳米粒子与基体的界面相互作用机制,可优化界面结构,充分发挥界面的增强效应;

纳米增强相在铜基体中更加均匀弥散地分布等是研究的热点。

()增强相也由单一的颗粒向复合陶瓷颗粒方面发展。如增加和两相颗粒进行复合增强。

()充分发挥材料的设计自由性,探索高性能、低成本和容易大规模生产的铜基复合材料的制备工艺,

推进高强度导电材料的产业化应用,将成为今后研究的重要课题。

结束语

基于基复合材料优良的导电性、高强度和耐高温等一系列优异性能,今后围绕其导电性和强度展开研究仍是一个热点,

进而简化工艺流程、降低生产成本,逐渐工业化也是今后的研究方向。特别是随着我国高铁系统的发展,

基复合材料的需求缺口很大,所带来的市场经济效益相当可观。

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纳米复合材料发展前景篇

关键词:纳米材料性能应用

纳米是一个长度单位,=ˉ。

纳米材料是指在结构上具有纳米尺度调制特征的材料,纳米尺度一般是指~。当一种材料的结构进入纳米尺度特征范围时,其某个或某些性能会发生明显的变化。纳米尺度和性能的特异变化是纳米材料必须同时具备的两个基本特征。

按材质,纳米材料可分为纳米金属材料、纳米非金属材料、纳米高分子材料和纳米复合材料。其中纳米非金属材料又可细分为纳米陶瓷材料、纳米氧化物材料和其他非金属纳米材料。

悬浮于流体的纳米颗粒可大幅度提高流体的热导率及传热效果,

例如在水中添加%的铜纳米颗粒,

热导率可以增大约.倍,这对提高冶金工业的热效率有重要意义。纳米颗粒可表现出同质大块物体不同的光学特性,例如宽频带、强吸收、蓝移现象及新的发光现象,

从而可用于发光反射材料、光通讯、光储存、光开光、光过滤材料、光导体发光材料、光学非线性元件、吸波隐身材料和红外线传感器等领域。

纳米颗粒在电学性能方面也出现了许多独特性。例如纳米金属颗粒在低温下呈现绝缘性,纳米钛酸铅、钛酸钡等颗粒由典型得铁电体变成了顺电体。

可以利用纳米颗粒制作导电浆料、绝缘浆料、电极、超导体、量子器件、静电屏蔽材料压敏和非线性电阻及热电和介电材料等。纳米粒子的粒径小,

表面原子所占比例很大,

表面原子拥有剩余的化学键合力,表现出很强的吸附能力和很高的表面化学反应活性。新制备的金属粒子接触空气,能进行剧烈氧化反应或发光燃烧(贵金属除外)。

纳米材料还广泛应用于环境保护中,它具有能耗低、操作简便、反应条件温和、可减少二次污染等突出特点。纳米材料在生物学性能也有广泛应用,

用纳米颗粒很容易将血样中极少的胎儿细胞分离出来,方法简便,成本低廉,并能准确判断胎儿细胞是否有遗传缺陷。人工纳米材料由于其所具有的独特性质能满足人类发展中的多样化需求,

近年来获得迅速的发展。目前,越来越多的人工纳米材料已被投放市场,给人们的生活带来巨大的变化和进步。

来自美国加州大学洛杉矶分校和中国天津大学的研究人员们合作,将导电性能良好的碳纳米管和高容量的氧化钒编织成多孔的纤维复合材料,并将该复合材料应用到超级电容器的电极上,

获得了新型的具有高能量密度和高循环稳定性的超级电容器。这种超级电容器是非对称的,包含复合材料的阳极和传统的阴极,以及有机的电解质。

其中电极薄膜的厚度要比之前的报道高很多,可以达到微米上,从而使其可以获得更高的能量密度。由于其制备过程与传统的锂离子电池和电容器的生产过程近似,

研究人员们认为这种新型电容器的可以比较容易地投入大规模生产。

同时,他们也相信该项研究成果向同行们展示了纳米复合材料在高能量、高功率电子设备中的应用前景。

通过先进碳材料的应用,综合了人造石墨和天然石墨做为锂离子电池负极材料活性物质的优点,克服了它们各自存在的缺点,

是满足先进锂离子电池性能要求的新一代碳贮锂材料。具有下列优点:微观结构稳定性好,适合大电流充放电;表观性状相容性好,适合形成稳定的膜;

粒子形貌、粒径分布适应性强,

适合不同的加工工艺要求。适用于先进锂离子电池(液态、聚合物)对下列性能的要求:更高的比能量(体积比、重量比);更高的比功率;更长的循环寿命;

更低的使用成本。

应用纳米泡沫镍金属滤网及甲醛、氨、吸附改性活性炭等新材料,以及采用惯流风扇取代传统的离心风扇结构,提高空气净化器的性能。光催化泡沫镍金属滤网的特性;

镍金属网是用特殊的工艺方式将金属镍制作成具有三维网状结构的金属滤网。它具有:空隙加大,

一般大于%;通透性好,

流体通过阻力小;其实际面积比表观面积大很多倍的特性。

镍金属网是将纳米级的以特殊工艺镶嵌在泡沫状镍金属网上,从而将光催化材料的杀菌、除臭、分解有机物的功能和镍的超稳定性很好的结合在一起。它有效的解决了其他光催化材料在使用中存在的有效受光面积小、流体和光催化材料接触面积小、气阻大以及因光催化材料在光催化作用下的强氧化性致使其附着基材易老化和光催化易脱落而使其寿命短的缺陷。活性炭改性工艺及增强性能;活性炭是一种多孔性的含碳物质,

它具有高度发达的空隙构造,是一种优良的空气中异味吸附剂。

纳米具有巨大的比表面积,与废水中有机物更充分地接触,可将有机物最大限度地吸附在它的表面具有更强的紫外光吸收能力,因而具有更强的光催化降解能力可快速降息夫在其表面的有机物分解。此外,

在汽车尾气催化的性能方面以及在空气净化中广泛应用。

常规陶瓷由于气孔、缺陷的影响,存在着低温脆性的缺点,

它的弹性模量远高于人骨,力学相容性欠佳,容易发生断裂破坏,强度和韧性都还不能满足临床上的高要求,使它的应用受到一定的限制。

而纳米陶瓷由于晶粒很小,使材料中的内在气孔或缺陷尺寸大大减少,材料不易造成穿晶断裂,有利于提高材料的断裂韧性;而晶粒的细化又同时使晶界数量大大增加,

有助于晶粒间的滑移,使纳米陶瓷表现出独特的超塑性。许多纳米陶瓷在室温下或较低温度下就可以发生塑性变形。纳米陶瓷的超塑性是其最引入注目的成果。传统的氧化物陶瓷是一类重要的生物医学材料,

在临床上已有多方面应用,主要用于制造人工骨、人工足关节、肘关节、肩关节、骨螺钉、人工齿,

以及牙种植体、耳听骨修复体等等。

由碳元素组成的碳纳米材料统称为纳米碳材料。在纳米碳材料中主要包括纳米碳纤维、碳纳米管、类金刚石碳等;纳米碳纤维除了具有微米级碳纤维的低密度、高比模量、比强度、高导电性之外,还具有缺陷数量极少、比表面积大、结构致密等特点,

这些超常特性和良好的生物相容性,使它在医学领域中有广泛的应用前景,包括使人工器官、人工骨、人工齿、人工肌腱在强度、硬度、韧性等多方面的性能显著提高;

此外,

利用纳米碳材料的高效吸附特性,还可以将它用于血液的净化系统,

清除某些特定的病毒或成份。

目前,纳米高分子材料的应用已涉及免疫分析、药物控制释放载体、及介入性诊疗等许多方面。免疫分析作为一种常规的分析方法,在蛋白质、抗原、抗体乃至整个细胞的定量分析上发挥着巨大的作用。在特定的载体上,

以共价结合的方式固定对应于分析对象的免疫亲和分子标识物,将含有分析对象的溶液与载体温育,通过显微技术检测自由载体量,

就可以精确地对分析对象进行定量分析。在免疫分析中,载体材料的选择十分关键。纳米聚合物粒子,

尤其是某些具有亲水性表面的粒子,对非特异性蛋白的吸附量很小,因此已被广泛地作为新型的标记物载体来使用。

近年来,组织工程成为一个崭新的研究领域,吸引了众多学科研究者的关注。

在工程化的方法培养组织、器官的过程中,用于细胞种植、生长的支架材料是一个关键的因素,能否使种植的细胞保持活性和增殖能力,是支架材料应用的重要条件。

据报道,将甲壳素按一定的比例加入到胶原蛋白中可以制成一种纳米结构的复合材料,与以往的胶原蛋白支架相比,

其力学强度得到增强,

孔径尺寸增大,表明这种具有纳米结构的复合材料作为细胞生长的三维支架,在力学、生物学方面有很大的优越性和应用潜力。在硬组织修复与替换的研究中,纳米复合材料也开始逐步显示出其优异的性能。

用肽分子和两亲化合物的自组装可以得到一种类似细胞外基质的纤维状支架,这种纳米纤维可以引导羟基磷灰石的矿化,形成纳米结构的复合材料,研究发现,这种纳米复合材料内部的微观结构与自然骨中胶原蛋白/羟基磷灰石晶粒的排列结构一致。