聚合物基纳米复合材料研究进展

第一篇：聚合物基纳米复合材料研究进展

聚合物基纳米复合材料研究进展

摘要: 针对聚合物基纳米复合材料的某些热点和重点问题进行了总结和评述，并讨论了碳纳米管、石墨烯及纳米增强界面等以增强为主的纳米复合材料的研究状况和存在的问题；系统地评述了纳米纸复合材料、光电纳米功能复合材料以及纳米智能复合材料等以改善功能的纳米功能复合材料的研究动态。关键词 : 复合材料；纳米材料；聚合物；功能材料 引言

复合材料作为材料大家族中的重要一员，已经深入到人类社会的各个领域，为社会经济与现代科技的发展作出了重要贡献。复合材料科学与技术的发展经历了从天然复合材料到人工复合材料的历程，而人工复合材料的诞生更是材料科学与技术发展中具有里程碑意义的成就。20 世纪 50 年代以玻璃纤维增强树脂的复合材料(玻璃钢)和 20 世纪 70 年代以碳纤维增强树脂的复合材料(先进复合材料)是两代具有代表性的复合材料。这两代材料首先在航空航天和国防领域得到青睐和应用，后来逐渐扩大到体育休闲、土木建筑、基础设施、现代交通、海洋工程和能源等诸多领域，使得复合材料的需求越来越强烈，作用越来越显著，应用领域越来越广泛，用量也越来越多，而相应的复合材料科学与技术也在不断地丰富和发展。随着纳米技术的出现和不断发展，纳米复合材料已经凸显了很多优异的性能，从一定意义上有力地推进了新一代高性能复合材料的发展。纳米化与复合化已经成为新材料研发和推动新材料进步的重要手段和发展方向。

纳米复合材料是指以树脂、橡胶、陶瓷和金属等基体为连续相，以纳米尺寸的颗粒、纤维、纳米管等为分散相，通过合适和特殊的制备工艺将纳米相均匀地分散在基体材料中，具有特殊性能的新型复合材料。本研究的重点是讨论聚合物基纳米复合材料的研究概况，系统介绍利用碳纳米管、石墨烯、碳纳米纸、纳米界面改性等提升和改善复合材料力学性能及物理性能的机理与作用。1 纳米增强复合材料

纳米复合材料的性能依据其基体材料和纳米增强相种类的不同而差异巨大，因此提高力学性能是纳米复合材料研究领域中最具代表性的研究工作之一。纳米相对聚合物基体的力学性能改性主要包括强度、模量、形变能力、疲劳、松弛、蠕变、动态热机械性能等。1.1 碳纳米管纳米复合材料

碳纳米管是由碳原子形成的石墨片层卷成的无缝、中空管体，可依据石墨片层的数量分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。由于纳米中空管及螺旋度共同作用，碳纳米管具有极高的强度和理想的弹性，其弹性模量甚至可达1.3 TPa，与金刚石相当(约 1.8 TPa)[1]。如何使碳纳米管的优异性能在复合材料中充分体现发挥已成为新的研究热点。自由悬空条件下单壁碳纳米管的拉伸强度(45±7)GPa，是高强钢的 20 倍[2]。由于碳纳米管具有很好的柔韧性，其最大的弯曲角度超过 110◦，因此被认为是理想的聚合物复合材料的增强填料[3]。

目前，碳纳米管/聚合物复合材料的制备方法主要有溶液共混法、固相加热共融法和原位聚合法等。这些制备方法面临的主要技术难点是纳米管的分散性、稳定性与取向问题，以及碳纳米管之间的团聚和滑移使碳纳米管不能起到有效的增强作用。增加表面活性剂可以起到分散和增塑的效果，如 Gong 等[4]的研究表明加入表面活性剂后，添加质量分数为 1% 的碳纳米管可使聚合物的玻璃化温度从 63 ◦C 提高到 88 ◦C，弹性模量增加 30%。采用“roping andwrapping”方法分MWNTs，可以使得最终溶液稳定数月[5]。通过机械拉伸的方法可获得线性取向的纳米复合材料。Andrews 等[6]将质量分为 5% 的 SWCNTs 散到各向同性的沥青中，制备出碳纳米管线性取向的沥青基碳纤维，与未添加碳纳米管的沥青碳纤维相比，其拉伸强度增加了 90%，弹性模量提高了 150%，电导率提高了 340%，这为设计和制备硬度高且柔软的碳纤维提供了一个新的方法。1.2 石墨烯纳米复合材料

石墨烯是一种只有单原子层厚度的二维碳纳米材料。2004 年，英国曼彻斯特大学的Novoselov 等[7]采用胶带反复粘贴剥离石墨的方法，首次获得了完美的单层石墨烯。石墨烯本身拥有优异的电性能、力学性能和热性能，如其杨氏模量和断裂强度分别高达 1 100 和125 GPa[8]。单层石墨烯的出现在纳米材料领域掀起了轩然大波，也因此带动了树脂基纳米复合材料的快速发展。

相比于其他维度的碳纳米材料，高模量石墨烯的加入可以显著改善树脂基体的弹性模量。已有研究发现，添加质量分数为 0.1% 的石墨烯能够使环氧树脂弹性模量提高约 31%[9]；对于石墨烯质量分数为 0.25% 的硅酮泡沫塑料其模量提高200%[10]。石墨烯的填充也能够明显改善聚合物基体韧性[9，,11-15]。0.1% 的石墨烯可使环氧树脂的临界应力强度因子提高约 53%，优于MWCNTs 和 SWCNTs，这与石墨烯较高的比表面积以及石墨烯在还原过程中表面形成的旋涡和褶皱结构有关。Ramanathan 等[16]证实，石墨烯表面的旋涡和褶皱结构可以提高其粗糙度，有效改善石墨烯与聚合物链段之间的机械咬合效应及附着力，从而大幅提高材料的力学性能。

目前，大量制备石墨烯复合材料还存在很大的技术难度，石墨烯碳结构的完整性使其与树脂基体之间的浸润难以实现，这大大制约了石墨烯在树脂基复合材料领域的发展，降低了复合材料的最终性能。石墨烯的团聚严重制约了复合材料力学性能的改善，因为石墨烯与基体间的界面结合较差会导致二者之间发生脱粘，使应力得不到有效传递。1.3 纳米线增强复合材料

碳纳米管具有优异的力、热、电等功能特性，如何在宏观尺度上充分发挥和利用碳纳米管的优异性能是近年来相关研究的主要热点之一。碳纳米管宏观聚集体主要包括碳纳米管线、碳纳米管薄膜、碳纳米管纸、碳纳米管阵列等。

宏观碳纳米管聚集体中，一维碳纳米管纤维可以充分利用碳纳米管优异的轴向力学性能。2000 年 Brigitte等[17]首次利用凝聚的方法，通过碳纳米管的自组装制备出了较长的纳米带和纳米纤维，碳纳米管纤维的拉伸强度和杨氏模量可分别达到 300 MPa 和 40 GPa。当碳纳米管在苯乙烯树脂基体中任意分布时，其复合材料弹性模量的增长率为 10%，而定向分布的碳纳米管增强复合材料的弹性模量提高了 50%。拉伸测试结果证明，定向 MWCNTs 复合材料的拉伸强度和模量分别提高为其基体材料的 237% 和 149%[18]。

目前，多种物理化学方法可用来定向和制备长碳纳米管纤维。Ericson 等[19]将SWCNTs 分散在体积百分比为 102% 的浓硫酸中，使得碳纳米管的表面带有电荷，并在电荷的作用下使碳纳米管排成有序的阵列。将这种溶解的液晶溶液纺丝后浸在无水乙醇与 5% 硫酸的混合液或水中形成凝结溶液，可以制备出直径约为50 µm，长度约为 30 m 或更长的纯净的碳纳米管纤维。纯净的碳纳米管纤维的杨氏模量为 120 GPa，拉伸强度约为 116 MPa。Davis等[20]报道了一种在没有强酸存在的条件下制备 MWCNTs 纤维的方法： 首先将碳纳米管分散在乙二醇中形成液晶分散液，然后将其注射到乙醚浴中；分散液中的乙二醇会迅速地溶解到乙醚中，反之乙醚扩散到碳纳米管纤维中； 将浸有乙醚的碳纳米管纤维加热到280 ◦C，除去多余的乙二醇，得到了 MWCNTs 纤维。文献 [21] 报道的类弹簧结构的碳纳米管纤维呈现出了优异性能。这种螺旋结构极大地提高了拉伸时断裂的应变，其应变高达 285%。随着应变的增加，螺旋逐渐打开，直至断裂，自由状态下的形貌呈现为弯曲的直丝。基于如此高的拉伸应变，其韧度高达 28.7 J/g，是已有报道结果(14 J/g)的 2 倍。值得一提的是，“麻花”纤维断裂行为分成两次断裂，并且具有良好的弹性，显示出超高的拉伸应变(高达 985%)，并且拉伸过程可以重复。将这种结构的纺丝制备成旋转制动器，其转速可达 900 r/min，可以循环使用，旋转解开的丝可以再次形成乱码结构[22-23]。纳米功能复合材料

纳米相的引入可以极大地改性基体材料的物理和化学结构，从而极大地改变纳米复合材料的各种功能特性，使材料的热、光、电、磁等性能差异巨大。这些光、电、磁方面的奇异性能 和应用引起了各国学者的高度重视。比如在纳米相尺寸小于 5 nm 时，它可有效加速聚合物基体材料的催化速度； 小于 20 nm 时，对基体材料的磁学性能产生影响； 小于 50 nm 时，会影响反射系数；而小于100 nm对基体材料的机械强度和阻尼特性会产生决定性作用[24]。2.1 碳纳米纸及其复合材料

碳纳米纸最早由诺贝尔奖获得者 Smaley 提出，命名为 buckypaper，是由碳纳米管组成的具有微观空隙的准二维薄膜材料。碳纳米纸不仅继承了碳纳米管优异的性能，如导电、导热、耐高温等，同时具有巨大的比表面积及大量的微观空隙，可以用作电池、超级电容器的电极材料、场发射材料、催化剂载体材料等，还可用于改善复合材料的力学及导电、电加热、电磁屏蔽、导热等功能。实验结果表明，当碳纳米管的质量分数达到 8.13% 时，二维碳纳米管膜增强复合材料的杨氏模量和强度较其基体材料分别增了 347% 和 145%。这是由于二维纳米薄膜中的每一个碳纳米管都起着承载作用，可有效地分散复合材料的外力载荷，从而提高其力学性能[25]。美国佛罗里达州立大学的 Gou 等[26-27]通过物理气相沉积技术制备 SWCNTs 纳米纸，并与环氧树脂合成复合材料，其储存模量增加了 200%∼250%。美国Pham 等[28-29] 对 buckypaper 及其复合材料的制备工艺及其性能等方面进行了深入研究。将碳纳米管溶解在水中配制成分散均匀的碳纳米管悬浮水溶液，通过负压抽滤的方法将碳纳米管沉积在过滤膜上，干燥后形成碳纳米纸。并在制备过程中同时对其施加高强磁，使得碳纳米纸中的碳纳米管沿外磁场方向产生取向，从而提高了取向方向上的性能。以环氧树脂为基体制备的导电纳米复合材料，其电阻率为 36.7×10−3 Ω·cm，在防雷击和阻燃等方面有很好的应用前景[30-32]。将碳纳米纸作为导电功能层加入复合材料中，可提高复合材料导电性。同时，由于碳纳米纸为多孔性微观结构，树脂可以进入碳纳米纸中，使得碳纳米纸与复合材料有很好的粘结界面性能[33-34]。Chu 等[35-37]利用碳纳米纸及其复合材料电加热来除冰和驱动形状记忆聚合物材料。2.2 光电纳米复合材料

碳纳米管不仅具有优异的力学性能，而且还具有很多优异的物化性能和独特的光电性能。将少量的碳纳米管掺入到共轭发光聚合物中，可使碳纳米管/聚合物的电导率提高 8 个数量级，用较小的电流密度就可使之发出荧光。碳纳米管能防止由光学和电学作用产生的大量热聚集，用碳纳米管复合材料制成的有机光二极管发射层具有很好的电致发光性能，而且制成的场致发光显示器的稳定性比原聚合物提高了 5 倍以上。用碳纳米管取代传统氧化铟锡导电薄膜，作为聚合物太阳能电池中的透明电极，具有良好的透光性、化学稳定性和柔韧性。随着碳纳米管制造成本的逐渐降低，碳纳米管已实现大规模制备。

有关碳纳米管/半导体纳米复合材料的研究与发展正成为相关研究领域的重要研究内容和方向之一，可以预见其在光电器件、太阳能有效利用及环境净化等方面的应用具有广泛前景和较高价值。2.3 磁性纳米复合材料

纳米磁性颗粒在复合材料中的形式主要包括 4 类: ①任意分散纳米磁性颗粒类的复合材料；②纳米磁性颗粒果核类的复合材料；③有序分散纳米磁性颗粒类的复合材料；④蛋黄-蛋壳类复合材料。磁性纳米复合材料是伴随着磁性纳米材料的发展而发展的，而传统的铁基磁性纳米材料往往聚集成大的集合体，从而不具有独立的纳米磁性颗粒所具备的独特性能，因此对于该材料的应用，首先需解决的问题是实现其不可逆的纳米材料分散。在此研究基础上，对磁性纳米材料进行表面修饰时增加 SiO2 官能团，可制备出果核型、蛋黄-蛋壳型等新型磁性纳米材料。

对磁性硅纳米复合材料作为药物和基因载体的研究工作已经取得了较大的进展。Liu 等[38]报道了一种多功能磁性纳米复合材料，可同时提供两类模型的影像，对磁场成像及其光度都有显著的提升作用，这是因为磁性纳米颗粒较大的比表面积放大了成像目标。随着磁性纳米复合材料的快速发展，其在生物酶输运、细胞吸附和肽分离等医学领域都取得了举世瞩目的科研成绩。

在水处理领域，利用具有巯基、硫醚基、氨基等官能团的聚合物可去除有毒的金属离子,而通过纳米磁性颗粒复合成有机聚合物纳米复合材料，可以提升对毒性金属离子的吸附能力和选择识别能力。Cuo 等[39]研究发现，当通过磁性纳米颗粒与硫醚基有机聚合物制备果核型纳米复合材料时，其对金属 Hg2+的选择吸附能力可得到显著提升，并且其吸附能力可达21 mg/g。从而在磁场作用下, Hg2+ 随着磁性纳米复合材料与水分离，使其质量浓度得以降低。在催化化工领域，类似的磁性分离技术可用于分离催化剂及提高其耐久性。结 束 语

通过对部分纳米复合材料的分析与评述，可以看出低维化、纳米化与复合化是材料不断进步和实现性能革命性跃迁的重要技术途径。纳米复合材料面临着重要的发展机遇，但同时也存在着很多具有挑战性的科学与技术问题。纳米相的引入提高和改善了复合材料的力学性能和物理性能。纳米复合材料是目前复合材料研究、应用和发展的重要方向之一。纳米复合材料仍处于实验室和小批量生产阶段，但是随着需求的增加和纳米复合材料技术本身的发展，其工程化和产业化将不断推进，全球纳米复合材料市场的需求预计将以每年近20% 的速度增长。由于纳米相的引入，带来的主要问题如下: ① 纳米尺度材料的组织调控机理和性能演变的规律还呈现出明显的多尺度和多物理场特征，如何控制纳米相形态、尺寸和分布并定量分析其对纳米复合材料性能的影响极具难度，因此必须加强基础理论研究，以揭示机理并掌握规律；② 先进和科学的表征与测试手段需要进一步完善和发展，以实现从更微观的层面研究和表征纳米复合材料性能，并掌握其优越性能的本质； ③ 纳米复合材料的多功能特性涉及多个学科，因此必须关注纳米复合材料研究中的交叉学科和融合问题。参考文献

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第二篇：金属纳米材料制备技术的研究进展

金属纳米材料制备技术的研究进展

摘要：本文从金属纳米材料这一金属材料重要分支进行了简要的阐述，其中重点讲述了强行塑性变形及胶束法制备纳米材料，并分析了金属纳米材料的现状及对今后的展望。

关键字：晶粒细化；强烈塑性变形；胶束法；块状纳米材料

引言：

金属材料是指金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括金属、合金、金属间化合物和特种金属材料等。人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。

现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。同时，人类文明的发展和社会的进步对金属材料的服役性能提出了更高的要求，各国科学家积极投身于金属材料领域，向金属材料的性能极限不断逼近，充分利用其为人类服务。

一种崭新的技术的实现，往往需要新材料的支持。例如，人们早就知道喷气式航空发动机比螺旋桨航空发动机有很多优点，但由于没有合适的材料能承受喷射出燃气的高温，是这种理想只能是空中楼阁，直到1942年制成了耐热合金，才使喷气式发动机的制造得以实现。

1金属纳米材料的提出

从目前看，提高金属材料性能的有效途径之一是向着金属结构的极端状态发展:一方面认为金属晶界是薄弱环节,力求减少甚至消除晶界,因此发展出了单晶与非晶态合金;另一方面使多晶体的晶粒细化到纳米级(一般<100 nm,典型为10 nm左右)[1]。细化晶粒是金属材料强韧化的重要手段之一,它可以有效地提高金属材料的综合力学性能,尤其是当金属材料的晶粒尺寸减小到纳米尺度时,金属表现出更加优异的力学性能[2]。因此,金属材料晶粒超细化/纳米化技术的发展备受人们关注,一系列金属纳米材料的制备技术相继提出并进行了探索,包括电沉积法、溅射法、非晶晶化法、强烈塑性变形法(Severe Plastic Deformation, SPD)、[3]粉末冶金法以及热喷涂法等。

金属纳米材料是指三维空间中至少有一维处于纳米尺度或由它们作为基本单元构成的金属材料。若按维数，纳米材料的基本单元可分为(类：一是零维。指在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米粉体、原子团簇等；二是一维。指在空间有两维处于纳米尺度，如纳米丝、纳米棒、纳米管等；三是二维。指在三维空间中有一维处于纳米尺度，如超薄膜、多层膜及超晶格等。超微颗粒的表面具有很高的活性，在空气中金属颗粒会迅速氧化而燃烧。利用表面活性，金属超微颗粒可望成为新一代的高效催化剂和贮气材料以及低熔点材料[4]。金属纳米颗粒表现出许多块体材料所不具备的优越性质,可用于催化、光催化、燃料电池、化学传感、非线性光学和信息存储等领域。

以金金属具体来说，与块状金不同，金纳米粒子的价带和导带是分开的。当金粒子尺寸足够小时，会产生量子尺寸效应，引起金纳米粒子向绝缘体转化，并形成不同能级间的驻电子波。若其能级间隔超出一定的范围并发生单电子跃迁时，将表现出特殊的光学和电子学特性，这些性质在晶体管、光控开关、传感器方面都有其潜在的应用前景。是因为金纳米粒子的特殊性质，使其在生物传感器、光化学与电化学催化、光电子器件等领域有着极其广阔的应用前景。近几年来，基于金纳米粒子在发生吸附后其表面等离子共振峰会发生红移这一性质，对担载金纳米粒子的DNA及糖类分子进行研究，发现其在免疫、标定、示踪领域中有着广阔的应用前景。此外，金纳米粒子作为一种新型催化剂在催化氧化反应中有着很高的催化活性，而担载金纳米粒子后，TiO2薄膜的光催化活性极大提高[5]。

2金属纳米材料的制备技术

如今，金属纳米材料的制备技术已趋于多样化发展，按不同的分类标准具有不同的分类方法。其中基本的可分为物理法，化学法及其他方法，物理法大致包括粉碎法和构筑法，化学法由气相反应法和液相法。物料的基本粉碎方式是压碎、剪碎、冲击粉碎和磨碎。常借助的外力有机械力、流能力、化学能、声能、热能等。一般的粉碎作用力都是几种力的组合，如球磨机和振动磨是磨碎和冲击粉碎的组合；雷蒙磨是压碎、剪碎和磨碎的组合；气流磨是冲击、磨碎与剪碎的组合。构筑法是由小极限原子或分子的集合体人工合成超微粒子。

气相法制备金属纳米微粒，主要有气相冷凝法、活性氢—熔融金属反应法、溅射法、流动液面上真空蒸镀法、通电加热蒸发法、混合等离子法、激光诱导化学气相沉积法、爆炸丝法、化学气相凝聚法和燃烧火焰—化学气相凝聚法。

液相法制备金属纳米微粒，主要有沉淀法、喷雾法、水热法、溶剂挥 发分解法、溶胶—凝胶法、辐射化学合成法。此外还包括物理气相沉积、化学气相沉积、微波等离子体、低压火焰燃烧、电化学沉积、溶液的热分解和沉淀等。

2.1块体材料制备

金属纳米块体材料制备加工技术:两种大块金属纳米材料的制备方法[6]-[8]。第一种是由小至大，即两步过程，先由机械球磨法、射频溅射、溶胶—凝胶法、惰性气体冷凝法等工艺制成纳米颗粒，再由激光压缩、原位加压、热等静压或热压制成大块金属纳米材料。凡能获得纳米粉末的方法一般都会通过后续加工得到大块金属纳米材料。第二种方法为由大变小，是将外部能量引入或作用于母体材料，使其产生相或结构转变，直接制备出块体纳米材料。诸如，非晶材料晶化、快速凝固、高能机械球磨、严重塑性形变、滑动磨损、高能粒子辐照和火花蚀刻等。使大块非晶变成大块纳米晶材料或利用各种沉积技术获得大块金属纳米材料。

大块金属纳米材料制备技术发展的目标是工艺简单，产量大及适应范围宽，能获得样品界面清洁且无微孔的大尺寸纳米材料制备技术。其发展方向是直接晶化法。实际上今后相当一段时间内块状纳米晶样品制备仍以非晶晶化法和机械合金化法为主[4]。现在需要克服的是机械合金化中微孔隙的大量产生，亦应注意其带来的杂质和应力的影响。今后纳米材料制备技术的研究重点将是高压高温固相淬火，脉冲电流及深过冷直接晶化法和与之相关的复合块状纳米材料制备及研究工作。

2.2 强烈塑性变形法（SPD技术）

强烈塑性变形法（SPD技术）是在不改变金属材料结构相变与成分的前提下,通过对金属材料施加很大的剪切应力而引入高密度位错,并经过位错增殖、运动、重排和湮灭等一系列过程,将平均晶粒尺寸细化到1μm以下,获得由均匀等轴晶组成、大角度晶界占多数的超细晶粒金属材料的一种工艺方法[9]。SPD是一种致力材料纳米化的方法,其特点是利用剧烈塑性变形的方式,在较低温度下(一般<0.4Tm, Tm为金属熔点)使常规金属材料粗晶整体细化为大角晶界纳米晶,无结构相变与成分改变,其主要的变形方式是剪切变形。它不仅是一种材料形状加工的手段,而且可以成为独立改变材料内部组织和性能的一种技术,在某些方面,甚至超过热处理的功效。它能充分破碎粗大增强相,尤其是在促使细小颗粒相均匀分布时比普通轧制、挤压效果更好,显著提高金属材料的延展性和可成形性。在应用方面,到目前为止,通过SPD法取得了纯金属、合金钢、金属间化合物、陶瓷基复合材料等的纳米结构,而且投入了实际应用并获得了认可[3]。譬如,通过SPD法制备的纳米Ti合金活塞,已用于小型内燃机上;通过SPD法制备的纳米Ti合金高强度螺栓,也已广泛应用于飞机和宇宙飞船上。这些零件可以满足高强度、高韧性、较高的疲劳性能的要求,从而大大提高了使用寿。

经过近年的快速发展,人们对采用SPD技术制备金属纳米/超细晶材料已经有了一定的认识。但是,不管是何种SPD法制备纳米材料,目前,还处在工艺可行性分析及材料局部纳米化的实验探索阶段,存在诸如成形效率低、变形过程中出现疲劳裂纹、工件尺寸小、显微组织不均匀、材料纳米化不彻底等问题,对SPD制备纳米/超细晶金属材料的成形机理没有统一的定论。

2.3胶束法

胶束法是控制金属纳米颗粒形状的另一个重要方法[10]。胶束以一小部分增溶的疏水物质或亲水物质形式存在。如果表面活性剂的浓度进一步增大,增溶程度会相应提高。胶束尺寸可增大到一定的范围,此时胶束尺寸比表面活性剂的单分子层厚度要大很多,这是因为内池中的水或者油的量增大的缘故。如果表面活性剂的浓度进一步增大,胶束则会被破坏而形成各种形状,这也为合成不同形状的纳米粒子提供了可能。合成各种形貌的金属纳米颗粒的方法还包括高温分解法、水热法、气相沉积法、电化学法等。其中,高温分解法是在高温下分解前驱体;水热法是一种在高温高压下从过饱和水溶液中进行结晶的方法;气相沉积法是将前驱体用气体带入反应器中,在高温衬底上反应分解形成晶体。这3种方法均可以得到纯度高、粒径可控的纳米粒子,但是制备工艺相对复杂,设备比较昂贵。电化学方法中可采用石墨、硅等作阴极材料,在水相中还原制备不同金属纳米颗粒,也可采用模板电化学法制备金属纳米管、纳米线等不同形貌的纳米材料。这种方法的优点是反应条件温和、设备简单,但目前还没有大规模合成方面的应用。

2.4双模板法制纳米点阵[11]

采用先后自组装、沉积和溶解的方法，制成2种模板，然后在其中空球模板中电化学沉积得到纳米粒子点阵，溶去另外一种模板后得到纳米粒子点阵。这是目前获得粒子均匀排列有序纳米粒子点阵的最有效的方法，关键是如何控制粒子的大小和获得较窄且均匀的粒度分布。

3金属纳米材料的现状分析

纳米技术在生产方式和工作方式的变革中正在发挥重要作用，它对社会发展、经济繁荣、国家安定和人类生活质量的提高所产生的影响无法估量。鉴于纳米技术及纳米材料特别是金属纳米材料在未来科技中的重要地位及产业化的前景一片光明，目前世界上各国特别是发达国家非常重视金属纳米材料，从战略高度部署纳米技术研究，以提高未来10年至20年在国际上的竞争能力。

诺贝尔奖获得者罗雷尔说过：20世纪70年代重视微米研究的国家如今都成为发达国家，现今重视纳米技术和纳米材料的国家极可能成为下世纪的先进国家。最近美国在国家科学技术理事会的主持下，提出“国家纳米技术倡议”：纳米技术将对21世纪的经济、国防和社会产生重大影响，可能与信息及生物技术一样，引导下一个工业革命，应该置其于科技的最优先位置。世界各国制定纳米技术和纳米材料的战略是：以未来的经济振兴和国家的实际需求为目标，牵引纳米材料的基础研究和应用开发研究；组织多学科的科技人员交叉创举，重视基础和应用研究的衔接，重视技术集成；重视纳米材料和技术改造传统产品，提高高技术含量，同时部署纳米技术和纳米材料在环境、能源和信息等重要领域的应用，实现跨越式发展。我国纳米技术和纳米材料始于20世纪80年代末。“八五”期间，纳米材料科学列入国家攀登项目。纳米材料的应用研究自1996年以后在准一维纳米丝纳米电缆的制备等几个方面取得了重大成果。我国约有1万人从事纳米研究与发展，拥有20多条生产能力在吨级以上的纳米材料粉体生产线。生产的纳米金属与合金的种类有：银、钯、铜、铁、钴、镍、铝、钽、银-铜合金、银-锡合金、铟-锡合金、铜-镍合金、镍-铝合金、镍-铁合金、镍-钴合金[4]。

4结束语及展望

随着金属纳米科技的发展,金属纳米材料的制备已日渐成熟,并广泛应用于我们生活的各个方面，金属纳米科学也将成为受人瞩目的学科。但目前还存在一些不足，如在对复杂化学反应过程与机理的探索、金属纳米材料的规模化生产与应用等方面还需要我们进行更加深入和系统的研究。不过，我们有理由相信随着科学技术的不断发展进步，上述金属纳米材料化学制备的新技术和新方法将会得到不断创新与发展完善并将产生新的突破，它们将极大地推动金属纳米材料的规模制备与广泛实际应用，并最终在不久的将来产生较大的社会和经济效益。

今后金属纳米的发展趋势： 1在制备方面，大量的新方法、新工艺不断出现，希望找到产量大、成本低、无污染、尺寸可控的制备方法，为产业化服务。

2实用化研究提到日程上，出现基础研究和应用并行发展的问题，对传统金属材料进行纳米改性，以期获得优良性能。

3日益体现出多学科交叉的特点。纳米结构材料的研究不仅依赖于物理、化学等学科的发展，而且同电子学、生物学、测量学等产生越来越紧密的联系。

参考文献：

[1]GleiterH.Nanocrystalline materials [J].Progress in Materials Science, 1989, 33(4): 223-315.[2]王军丽,史庆南.纳米超细晶材料的制备方法[J].材料导报, 2005, 19(5): 15-19.[3]杨保健,夏琴香,张 鹏.SPD制备纳米/超细晶金属材料的成形方法[J].锻压技术，2011,36（2）:48-51.[4]张代东,王钦清.金属纳米材料的发展动态研究[J].科技情报开发与经济，2002,12（5）:89-91.[5] 姚素薇，邹毅，张卫国.金纳米粒子的特性、制备及应用研究进展[J].化工进展，2007,26（3）:310-313.[6] 田春霞.金属纳米块体材料制备加工技术及应用[J].材料科学与

工程，2001,19（4）:127-131.[7] 李景新，黄因慧，沈以赴.纳米材料的加工技术[J].材料科学与工

程，2001,19（4）:117-121.[8] 刘建军，王爱民，张海峰.高压原位合成块体纳米镁-锌合金[J].材料研究学报，2001,15（3）:299-302.[9] Valiev R Z, Islamgaliev R K, Alexandrov I V.Bulk nano-structured materials from severe plastic deformation [J].Prog.Mater.Sci., 2000, 45(2): 103-189 [10] 刘惠玉,陈 东,高继宁.贵金属纳米材料的液相合成及其表面等离子体共振性质应用[J].化学进展，2006,18（7/8）:890-894.[11] 曹立新，屠振密，李宁.电沉积法制备单金属纳米晶材料的研究进展[J].材料保护，2009，42（6）:47-52.

第三篇：聚合物水泥基防水涂料施工方案

2．涂料取料配料工具：橡胶刮板、磅秤、搅拌桶、搅拌器等。

二、材料准备：

1.防水材料包装、贮存、保管应符合规定要求；

2.防水材料必须具备出厂合格证及相关资料说明，且主要材料施工前进行见证送检。

三、人工准备：

1． 为确保质量，防水工程必有由专业防水队伍进行施工； 2． 防水施工一般以3-4人为小组较为适宜。

细腻，不含团粒状的混合物。

3）对阴阳角，后浇带等薄弱部位立面及平面各300mm范围内应作防水加强层，采用增加该处涂料防水层厚度。

4）加强部增加的防水层，同层相邻的搭接宽度应大于100mm，上下层接缝应错开1/3 幅宽。

5）涂刷

11）三次防水层后，立即施工页岩实心砖保护层，避免风沙及工作面交错损坏防水层。

12）未取出用完的涂料应存放在容器中并密封严实，存放于阴凉通风 处，严禁烟火。

13）场地上工具及材料收放整理，并要求甲方对施工部位进行验收.3、聚合物水泥基防水层施工应注意的质量问题：

1）气孔、气泡；材料搅拌方式及搅拌时间未使材料拌合均匀；施工时应采用功率、转速较高(100-500r/min)的搅拌器。另一个原因是基层处理不洁净，做涂膜前应仔细清理基层，不得有浮砂和灰尘，基层上更不应有孔隙，涂膜各层出现的气孔应按工艺要求(倒入聚合物水泥基涂料，用橡胶刮板用力刮)处理，防止涂膜破坏造成渗漏。

2）起鼓：基层有起皮、起砂。开裂、不干燥，使涂膜粘结不良；基层施工应认真操作、养护、待基层干燥后，先涂底层涂料，固化后，再按防水层施工工艺逐层涂刷。

3）涂膜翘边；防水层的边沿、分次刷的搭接处，出现同基层剥离翘边现象。主要原因是基层不洁净或不干燥，收头操作不细致，密封不好，底层涂料粘结力不强等造成翘边。故基层要保证洁净、干燥，操作要细致。

4）破损：涂膜防水层分层施工过程中或全部涂膜施工完，未等涂膜固化就上人操作活动，或放置工具材料等，将涂膜碰坏、划伤。施工中应保护涂膜的完整。

(GBS0300—2001)及国家有关生产规定的要求，确保工程质量验收达到合格。

二、公司质量保证体系

质量体系以项目经理为

处理。

11、所有参加本项目防水施工人员必须经过技术培训，操作人员应持证上岗，无证人员不得进行本次防水施工。

12、防水工程验收，应按国家有关防水技术规范进行验收，其中“一般项目、主控项目”必须严格按技术规程要求进行验收。

四、落实岗位责任制

认真落实各种责任制，使各级管理人员及全体施工人员职责分明，做好工序交接工作，上道工序要对下道工序负责，下道工序要对上道工序进行复核，上道工序不合格，下道工序不施工，使工程质量始终保持在优良状态。

理部每周定期检查：项目经理和安全员坚持每日安全巡视，对检查发现的事故隐患，定人、定时间、定措施进行整改、不留事故隐患。

4、要求各工种作业人员持证上岗，无证人员一律不准上岗操作。

5、积极开展班前安全活动，广泛开展安全生产宣传、推广安全生产先进经验：促进施上安全管理，保障施工安全。

6、强化安全教育，加强人员管理。严格执行三级安全教育和安全交底制度，未经教育和交底人员不准上岗作业。

7、每周星期一以班为单位进行活动井具体记录，班前班后安全自检，发现问题及时解决。

三、安全生产技术措施

1、在编制施工组织设计和分项施工方案中都要有针对性的安全技术措施: 1）严格按照临时用电施工组织设计执行，制定使用、检修规定。2）在施工中人流和物流通道的规划，仓库、物料、机具的布置都要符合消防和安全卫生规定，并落实消防和卫生急救设施。

2、施工机械安全

施工机械在使用过程中，按操作规程使用，加强对机械设备的管理，做到常检、常修、常保养，保持良好的工作状态。

3、安全用电

施工用电应符合《施工现场临时用电安全技术规范》及其他用电规范的要求，专人负责用电机具的施工，常检修用电机具，防止漏电。

4、安全标志和安全防护

1）安全标志：划分安全区域，充分和正确使用安全标志，布置适当的安全语。

2）安全防护：人员安全施工要求：现场人员坚持使用“三尘”，进入现场人员必须戴安全帽，穿胶底鞋，不得穿硬底鞋、高跟鞋、拖鞋或赤脚。

5、夜间施工

夜间操作要有足够的照明设备，坑、洞、沟槽等除做好防护外，并设红灯警示。

6、防水工程施工

1）防水材料易燃物应专库贮存在于燥、远离火源的地方，贮仓及施工现场禁止烟火。

2）施工时戴防护手套，避免防水涂料污染皮肤。

3）、油桶要平放，不得两人抬运，在运输过程中，注意平衡，精神要集中，防止不慎跌倒造成伤害。

4）、防水层在雨天、五级风(含五级)以上均不得施工(通过收听天气预报来判断)。基层干燥度不符合规定要求时，不宜施工防水层。5）、施工过程中操作工人要随作业面携带合格灭火器。

6）、对交叉作业工作面，要做临时防护，电气焊施工时要做围挡，防止火星四射到防水施工作业面。

7、其他

1）“安全生产、预防为主”是施工现场的基本方针。严格执行国家有关安全生产的规定，按照“建设工程施工现场管理规定”实施细则； 2）工程施工过程中，严格按照“施工安全管理工作程序”中的安全防护控制要求实施，把好“教育、措施、交底、防护、验收、检查”六关； 3）认真贯彻安全生产防火制度。防水材料是易燃品，要设防火标志，施工现场要建立用火申请制度。

第四篇：聚合物水泥基防水涂料施工方案

江苏安防科技园办公楼外墙防水

施

工

方

案

编制人： 审核人： 审批人：

2.防水材料必须具备出厂合格证及相关资料说明，且主要材料施工前进行见证送检。

三、人工准备：

1． 为确保质量，防水工程必有由专业防水队伍进行施工； 2． 防水施工一般以3-4人为小组较为适宜。

4）加强部增加的防水层，同层相邻的搭接宽度应大于100mm，上下层接缝应错开1/3 幅宽。

5）涂刷 处，严禁烟火。

13）场地上工具及材料收放整理，并要求甲方对施工部位进行验收.3、聚合物水泥基防水层施工应注意的质量问题：

1）气孔、气泡；材料搅拌方式及搅拌时间未使材料拌合均匀；施工时应采用功率、转速较高(100-500r/min)的搅拌器。另一个原因是基层处理不洁净，做涂膜前应仔细清理基层，不得有浮砂和灰尘，基层上更不应有孔隙，涂膜各层出现的气孔应按工艺要求(倒入聚合物水泥基涂料，用橡胶刮板用力刮)处理，防止涂膜破坏造成渗漏。

2）起鼓：基层有起皮、起砂。开裂、不干燥，使涂膜粘结不良；基层施工应认真操作、养护、待基层干燥后，先涂底层涂料，固化后，再按防水层施工工艺逐层涂刷。

3）涂膜翘边；防水层的边沿、分次刷的搭接处，出现同基层剥离翘边现象。主要原因是基层不洁净或不干燥，收头操作不细致，密封不好，底层涂料粘结力不强等造成翘边。故基层要保证洁净、干燥，操作要细致。

4）破损：涂膜防水层分层施工过程中或全部涂膜施工完，未等涂膜固化就上人操作活动，或放置工具材料等，将涂膜碰坏、划伤。施工中应保护涂膜的完整。

标。

三、工程质量保证措施

1、材料、半成品必须有合格证或材质证明、检验报告，经甲方和监理核验确认后方可使用，不允许不合格产品投入工程使用。

2、涂膜应多遍完成，涂刷应待前遍涂层干燥成膜后进行；

3、每遍涂刷时应交替改变涂层的涂刷方向，同层涂膜的先后搭茬宽度宜为30～50mm；

4、涂料防水层的施工缝(甩槎)应注意保护，搭接缝宽度应大于100mm，接涂前应将其甩茬表面处理干净；

5、涂刷程序应先做转角处、穿墙管道、变形缝等部位的涂料加强层，后进行大面积涂刷；

6、涂料防水层中铺贴的胎体增强材料，同层相邻的搭接宽度应大于100mm，上下层接缝应错开1/3 幅宽。

7、涂料防水层的施工质量检验数量，应按涂层面积每100m2 抽查1 处，每处10m2，且不得少于3 处。

8、严格质量检查验收，各班组在自检、互检基础上，进行交接检查，上道工序不合格决不允许进行下道工序施工。

9、开工前施工负责人组织对现场操作人员进行技术及进度交底，做到对工程操作及进度心中有数。

10、严格按照操作规程、技术方案施工，对施工过程中出现的技术问题及时处理。

11、所有参加本项目防水施工人员必须经过技术培训，操作人员应持证上岗，无证人员不得进行本次防水施工。

12、防水工程验收，应按国家有关防水技术规范进行验收，其中“一般项目、主控项目”必须严格按技术规程要求进行验收。

四、落实岗位责任制

认真落实各种责任制，使各级管理人员及全体施工人员职责分明，做好工序交接工作，上道工序要对下道工序负责，下道工序要对上道工序进行复核，上道工序不合格，下道工序不施工，使工程质量始终保持在优良状态。

5、积极开展班前安全活动，广泛开展安全生产宣传、推广安全生产先进经验：促进施上安全管理，保障施工安全。

6、强化安全教育，加强人员管理。严格执行三级安全教育和安全交底制度，未经教育和交底人员不准上岗作业。

7、每周星期一以班为单位进行活动井具体记录，班前班后安全自检，发现问题及时解决。

三、安全生产技术措施

1、在编制施工组织设计和分项施工方案中都要有针对性的安全技术措施: 1）严格按照临时用电施工组织设计执行，制定使用、检修规定。2）在施工中人流和物流通道的规划，仓库、物料、机具的布置都要符合消防和安全卫生规定，并落实消防和卫生急救设施。

2、施工机械安全

施工机械在使用过程中，按操作规程使用，加强对机械设备的管理，做到常检、常修、常保养，保持良好的工作状态。

3、安全用电

施工用电应符合《施工现场临时用电安全技术规范》及其他用电规范的要求，专人负责用电机具的施工，常检修用电机具，防止漏电。

4、安全标志和安全防护

1）安全标志：划分安全区域，充分和正确使用安全标志，布置适当的安全语。

2）安全防护：人员安全施工要求：现场人员坚持使用“三尘”，进入现场人员必须戴安全帽，穿胶底鞋，不得穿硬底鞋、高跟鞋、拖鞋或赤脚。

5、夜间施工

夜间操作要有足够的照明设备，坑、洞、沟槽等除做好防护外，并设红灯警示。

6、防水工程施工

1）防水材料易燃物应专库贮存在于燥、远离火源的地方，贮仓及施工现场禁止烟火。

2）施工时戴防护手套，避免防水涂料污染皮肤。

3）、油桶要平放，不得两人抬运，在运输过程中，注意平衡，精神要集中，防止不慎跌倒造成伤害。

4）、防水层在雨天、五级风(含五级)以上均不得施工(通过收听天气预报来判断)。基层干燥度不符合规定要求时，不宜施工防水层。5）、施工过程中操作工人要随作业面携带合格灭火器。

6）、对交叉作业工作面，要做临时防护，电气焊施工时要做围挡，防止火星四射到防水施工作业面。

7、其他

1）“安全生产、预防为主”是施工现场的基本方针。严格执行国家有关安全生产的规定，按照“建设工程施工现场管理规定”实施细则； 2）工程施工过程中，严格按照“施工安全管理工作程序”中的安全防护控制要求实施，把好“教育、措施、交底、防护、验收、检查”六关； 3）认真贯彻安全生产防火制度。防水材料是易燃品，要设防火标志，施工现场要建立用火申请制度。

3、所有进场人员，在上岗前由项目经理进行职业道德教育，明确树立质量创优的意识，创现场文明窗口的意识。

4、各工种施工人员在现场，相互间要建立良好的工作关系，做到相互尊重、相互协调。努力创造一个和谐的工作环境。

5、严格遵守工地劳动纪律及各项规定，不打架，不讲粗话，具有良好的职业道德，作一个文明的施工者。

第五篇：生物基环氧树脂研究进展

国内生物基环氧树脂研究获新进展，各项性能达到或优于石油基产品。研究人员将阻燃性好、又能与碳碳双键反应的9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）引入到了衣康酸环氧结构中，得到了含磷衣康酸基环氧树脂(EADI)。其固化物性能与双酚A环氧相当，并表现出优异的自阻燃性。用EADI改性的双酚A环氧也具有非常好的阻燃效果。研究人员将衣康酸基环氧树脂的双键变成环氧基团的环氧单体，合成了高环氧值(1.16)、低黏度、高固化活性的环氧树脂，并在某些领域表现出比双酚A环氧更加优异的加工性能。衣康酸又名亚甲基丁二酸，是一种重要的生物基原料，可由生物发酵技术制备得到.由于具有广阔的应用前景和较低的价格，衣康酸已被美国能源部评选为最具发展潜力的12种生物基平台化合物之一。占全球环氧树脂市场90%左右的双酚A环氧，其原料双酚A被证明具有很强的生理毒性，目前已被多个国家禁用于人体接触的领域。衣康酸在替代双酚A合成环氧树脂方面具有巨大的潜力和发展空间。