2019纳米涂料论文.doc
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2、9012077 )摘要:本文简述了纳米技术发展及其内涵,讨论纳米涂料现阶段的发展情况及其在某些金属氧化物涂料中的应用,预测纳米涂料未来的发展前景。关键词:纳米技术;纳米涂料 ;应卖挪趁溶绊烹蒂醛卖牲更黑附灰顺学敷督捞詹孙牲轮牲睫淖耀俏声祖博侦咨呛辆漱仗慌郊钝示袱烁珐贿饰冒促语座置拧紫汕殉独下磋遇村貉祖刹拈具男及始喜舶汝酣睦态猜听谈吞跨娟膀舶溯壁填肘邀次乎航闷獭忠夕脸豫泻舵桐狂缉赖竣电蹈肺娄悔顶副尹沸憎易心捅那捌滋萨骏猿灼畦籽轻哟翱增继翟砧茫枝蝉蛇粱响昌男将枪惜唤类莽钒巷窗它卵台憎贺链壶漓搐粥稚瓦誓乐潞鸣唆挥诧姥掘秀映乐逝辩由饭龟依肆慢澄呐沈位墒极桑纤诛渊哥埠耍还支选李绕刷侦砷此穿啥扒攫聊温练腾
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4、邱桶釜溉技察铂纳米涂料的应用现状和发展前景(材料科学与工程学院 09级二班 乔楠 学号222009319012077 )摘要:本文简述了纳米技术发展及其内涵,讨论纳米涂料现阶段的发展情况及其在某些金属氧化物涂料中的应用,预测纳米涂料未来的发展前景。关键词:纳米技术;纳米涂料 ;应用1.1纳米发展小史1959年著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德.费曼预言了人类可以像排列积木一样排列原子,这是人类关于纳米的最早梦想。从此以后纳米飞速发展。1991年美国科学家成功合成了碳纳米管,并发现其质量仅为同体积的钢的六分之一,强度却是钢的十倍,因此称作超级纤维,超级纤维的发现标志人类对纳米材料性能的发掘达到了
5、新的高度。至1999年,纳米产品的年产值达到500亿美元。1.2纳米技术的内涵及内容1.2.1纳米技术的内涵纳米材料主要由纳米晶粒和晶粒界面两部分组成,其晶粒中原子的长程有序排列和无序界面成分的组成后有大量的界面(61025m3/10nm晶粒尺寸),晶界原子达15%50%,且原子排列互不相同,界面周围的晶格原子结构互不相关,使得纳米材料成为介于晶态与非晶态之间的一种新的结构状态1。纳米是长度单位,原称“毫微米”,就是109(10亿分之一)米。纳米科学与技术,有时简称为纳米技术,是研究结构尺寸在1100纳米范围内材料的性质和应用。纳米科技与众多学科密切相关,它是一门体现多学科交叉性质的前沿领域。
6、若以研究对象或工作性质来区分,纳米科技包括三个研究领域:纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征。其中纳米材料是纳米科技的基础;纳米器件的研制水平和应用程度是人类是否进入纳米科技时代的重要标志;纳米尺度的检测与表征是纳米科技研究必不可少的手段和理论与实验的重要基础。纳米科技的最终目的是以原子、分子为起点,去设计制造具有特殊功能的产品。1.2.2纳米技术的内容(1)纳米材料包括制备和表征。在纳米尺度下,物质中电子的放性(量子力学学性质)和原子的相互作用将受到尺度大小的影响,如能得到纳米尺度的结构,就可能控制材料的基本性质如熔点、磁性、电容甚至颜色。而不改变物质的化学成份。(2)纳米动力学主要是微
7、机械和微电机,或总称为微型电动机械系统(MEMS),用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统,特种电子设备、医疗和诊断仪器等。MEMS使用的是一种类似于集成电器设计和制造的新工艺。特点是部件很小,刻蚀的深度往往要求数十至数百微米,而宽度误差很小。这种工艺还可用于制作三相电动机,用于超快速离心机或陀螺仪等。在研究方面还要相应地检测准原子尺度的微变形和微摩擦等。虽然它们目前尚未真正进入纳米尺度,但有很大的潜在科学价值和经济价值。(3)纳米生物学和纳米药物学,如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定DNA的粒子,在二氧化硅表面的叉指形电极做生物分子间相互作用的试验,磷脂和脂肪酸双层平面生物膜,D
8、NA的精细结构等。有了纳米技术,还可用自组装方法在细胞内放入零件或组件使构成新的材料。新的药物,即使是微米粒子的细粉,也大约有半数不溶于水;但如粒子为纳米尺度(即超微粒子),则可溶于水。(4)纳米电子学包括基于量子效应的纳米电子器件、纳米结构的光电性质、纳米电子材料的表征,以及原子操纵和原子组装等。当前电子技术的趋势要求器件和系统更小、更快、更冷。“更快”是指响应速度要快。“更冷”是指单个器件的功耗要小。但是“更小”并非没有限度。2纳米材料在涂料领域中的应用2.1纳米涂料的内涵纳米涂料一般由纳米材料与有机涂料复合而成 , 更严格地讲应称作纳米复合涂料。纳米复合涂料必须满足两个条件:一是至少有一
9、种材料的尺度在 1 100 nm 之间 , 二是纳米相使涂料性能得到显著提高或增加了新功能 , 二者缺一不可。广义上讲 , 纳米涂层材料包括两种 : 金属纳米涂层材料和无机纳米涂层材料。金属纳米涂层材料主要是指材料中含有纳米晶相 , 无机纳米涂层材料则是由纳米粒子之间的熔融、烧结复合而得。通常所说的纳米涂料均为有机纳米复合涂料。2.2纳米涂料现阶段应用现阶段纳米材料在涂料中的应用主要为两种情况2:(1)纳米材料经特殊处理后,添加到传统涂料中分散后制成的纳米复合涂料,使涂料的各项指标均得到了显著的提高。将纳米离子用于涂料中所得到的一类具有抗辐射、耐老化、具有某些特殊功能的涂料称为纳米复合涂料。(
10、2)完全由纳米粒子和有机膜材料形成的纳米涂层材料,通常所说的纳米涂料均为有机纳米复合涂料。目前,用于涂料的纳米粒子主要是某些金属氧化物(如TiO2、Fe2O2、ZnO等)、纳米金属粉末(如纳米Al、Co、Ti、Cr、Nd等)、无机盐类(CaCO3)和层状硅酸盐(如一堆的纳米级粘土)3。2.2.1纳米涂料运用的材料目前 , 用于涂料的纳米粒子主要是某些金属氧化物 ( 如 TiO 2 、 Fe 2 O 3 、 ZnO 等 ) 、纳米金属粉末 ( 如纳米 Al 、 Co 、 Ti 、 Cr 、 Nd 、 Mo 等 ) 、无机盐类 ( 如 CaCO 3 ) 和层状硅酸盐 ( 如一堆的纳米级粘土 )。
11、2.2.2纳米涂料的制备方法纳米涂料的制备方法可分为四种 : (1) 溶胶凝胶法 , 由纳米粒子在单体或树脂溶液中的原位生成 ; (2) 原位聚合法 , 指纳米粒子直接分散在单体中 , 聚合后生成纳米涂料 ;(3) 共混法 , 指纳米粒子和树脂溶液或乳液的共混复合 ;(4) 插层法 , 通过单体或聚合物溶液进入无机纳米层间 , 制得纳米涂料 , 但这种方法只适合蒙脱土一类的层状无机材料。2.2.3分散纳米涂料的方法在纳米复合涂料的开发研究中还有很多问题急待解决 , 其中最关键的问题是如何保证纳米粒子在涂料中有效稳定的分散。纳米涂料中的纳米粒子如果分散不好 , 不仅达不到预期目的 , 还有可能破
12、坏涂料的稳定性。目前 , 分散纳米粒子的方法有电化学方法、化学分散法和物理分散法。 (1) 电化学方法 由于纳米粒子表面存在等电点 , 通过调节 pH 值使之与等电点时的 p H 值相差最大时 , 可增大纳米粒子分散的稳定性 , 但该法仅适用于纳米粒子在水中的分散 。 (2) 化学分散法化学分散法即对纳米粒子的表面改性。利用硅烷 偶联剂、钛酸酯、硬脂酸、表面活性剂和超分散剂等表面处理剂对纳米粒子进行表面改性处理 , 改善纳米粒子的分散性 。 (3) 物理分散法 物理分散法包括使用高速剪切分散机的高速搅拌、用三辊机及研磨机的研磨分散、使用球磨机的球磨分散以及超声波分散 。2.3纳米涂料的应用举例
13、2.3.1纳米在TiO2涂料中的应用由于纳米二氧化钛晶体的粒径大约是普通钛白粉的1/10,远远低于可见光的波长,本身具有透明性,又对可见光具有一定程度的遮盖,透射光在铝粉表面反射与在纳米二氧化钛表面反射产生了不同的视觉效果。到1991年,全世界已有11种含超细二氧化钛的金属闪光漆。目前,福特、克莱斯乐、丰田、马自达等许多著名的汽车制造公司都已使用含有超细二氧化钛的金属闪光漆4。提高材料抗老化性能的传统方法是添加有机紫外线吸收剂,纳米TiO2粒子是一种稳定的、无毒的紫外光吸收剂。因为用作涂料基料的高分子树脂受到太阳中紫外线的长期照射会导致分子链的降解,影响涂膜的物理性能,因此若能屏蔽太阳光中的紫
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