纳米复合材料技术与产业应用.pdf

产业前沿技术大讲堂 纳米复合材料技术与产业应用 综 述 中关村天合科技成果转化促进中心 2016 年12 月27 日 1 目 录 前 言 1 纳米复合材料简介 1.1 纳米复合材料定义 1.2 纳米复合材料发展趋势 2 微纳米复合材料技术国内主要专家 3 纳米复合材料产业概况 3.1 纳米复合材料的一些新产品发展趋势 3.2 纳米复合材料产业链中的代表性企业介绍 3.3 纳米复合材料产业化可能存在的潜在风险 4 新材料产业发展的政策环境 参考资料 2 前 言 12 月19 日国务院发布了 《“十三五”国家战略性新兴 产业发展规划》，规划指出，要加快发展壮大新材料、新能 源汽车、新能源等战略性新兴产业，并将促进高端装备与新 材料产业突破发展和推动新能源汽车、新能源和节能环保产 业快速壮大作为八大发展任务的两方面，力争到2020年， 高端装备与新材料产业产值规模超过12万亿元，新能源汽 车、新能源和节能环保等绿色低碳产业产值规模达到10万 亿元以上。 锂电池材料、电子化学品、碳纤维、增材制造（3D打印）、 石墨烯等新材料迎来发展机遇。预计新材料产业 “十三五” 期间年均复合增速达到20%。受益于政策推动、技术发展与 下游需求增长，预计至2020年新材料规模达到5万亿元， “十三五”期间年均复合增速20%。 纳米复合材料技术作为复合材料的重要基础支撑技术， 必将迎来新一轮发展机遇。配合大讲堂 《纳米复合材料技术 与产业应用》主题的开讲，天合科技成果转化促进中心编写 了 《纳米复合材料技术与产业应用综述》，仅供参考。 3 1 纳米复合材料简介[1，2] 1.1 纳米复合材料定义 纳米复合材料是以树脂、橡胶、陶瓷和金属等基体为连续相，以 纳米尺寸的金属、半导体、刚性粒子和其他无机粒子、纤维、纳米碳 管等改性剂为分散相，通过适当的制备方法将改性剂均匀地分散于基 体材料中，形成一相含有纳米尺寸材料的复合体系，这一体系材料称 之为纳米复合材料。 纳米复合材料大致包括三种类型 ：纳米微粒与纳米微粒复合 （0-0复合），纳米微粒与常规块体复合 （0-3复合）及复合纳米薄膜 (0-2复合)。此外，有人把纳米层状结构也归结为纳米材料，由不同 材质构成的多层膜也称为纳米复合材料。这一类材料在性能上比传统 材料也有极大改善，已在有些方面获得了应用。 1.2 纳米复合材料发展趋势 (1) 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2012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20.SGpa，是碳钢强度的35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 4 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。 (2) 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