1纳米复合材料.pptx

纳米改性聚合物基复合材料;无机纳米微粒/聚合物复合材料;1）塑料增强和增韧 无机纳米粒子分散相具有较大的比表面积和较高的表面能，并且具有刚性，复合材料力学性能好。 聚合物基体中加纳米粉体后，耐冲击强度、拉伸强度、热变形温度都有较大幅度提高。 最大优点：可同时提高冲击强度和抗张强度，模量也有提高。;1. 比强度和比模量高 比强度（抗拉强度与密度之比）和比模量(弹性模量与密度之比)高，说明材料轻而且刚性大。 弹性模量：应力与应变的比； 2. 良好的抗疲劳性能 疲劳是材料在循环应力作用下的性质。复合材料能有效地阻止疲劳裂纹的扩展。; 3. 减振性能好 在工作过程中振动问题十分突出，复合材料为多相系统，大量的界面对振动有反射吸收作用。自振动频率高，不易产生共振。 4. 高温性能好 复合材料在高温下强度和模量基本不变。; 最初纳米材料(Nano material)是指粒径为1?100nm的超细颗粒和由超细颗粒构成的薄膜和固体。现在，广义地纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。 纳米复合材料（nanocomposites）是指分散相尺度至少有一维小于100nm的复合材料。;纳米材料简述;0-0复合、0-3复合、0-2复合?; (1) 小尺寸效应：当颗粒尺寸减小到纳米量级时，一定条件下导致材料宏观物理、化学性质发生变化。 当粒子的粒径小于光的波长，则粒子是透明的，因此，它的光、磁、声、力性能都会发生变化。 由于比表面积增加，使纳米材料具有极强的吸附能力。如光吸收显著增强（量子点）； ;纳米陶瓷可以被弯曲，其塑性变形可达100%； 纳米微粒的熔点低于块状金属，如块状金熔点为1337K，而2nm的金微粒的熔点只有600K。;(2)表面效应：指纳米粒子表面原子数与总原子数之比，随粒径的变小而急剧增大后所引起性质上的变化。 例如，5nm的粒子表面原子占50%；而2nm的粒子，表面原子占80%。; ; (4)宏观量子隧道效应：微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。 纳米粒子的磁化强度，量子相干器件中的磁通量等也具有隧道效应，它们可以穿越宏???系统的势垒而产生变化，被称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。扫描隧道显微镜的基本原理就是基于量子隧道效应。 宏观量子隧道效应限定了磁带、磁盘进行信息存储的时间极限。;; 纳米催化材料：纳米材料比表面积大，表面活性高，可用来作催化剂。 例如，粒径为30nm的镍可把有机化学的加氢和脱氢反 应速率提高15倍； 用纳米铂催化乙 烯的氧化反应， 可使温度由原来 的600℃降到室温。;; 纳米陶瓷材料。纳米陶瓷的强度，韧性和塑性都大大提高了，并降低了陶瓷的烧结温度。 例如，纳米SiC陶瓷的断裂韧性比普通SiC陶瓷提高了100倍； 纳米ZrO2的烧结温度比微米级ZrO2的烧结温度降低了400℃； ;德国萨德兰德大学制成的由纳米TiO2和CaF2组成的纳米陶瓷材料能被弯曲，在80-180℃范围内，其塑性变形可达100%，脆性陶瓷变成了塑性陶瓷。;纳米磁性材料具有优秀的磁性质，用它制成的磁记录介质材料，不仅音质、图像和信噪比都好，而且记录密度比现在使用的γ-Fe2O3高10倍。; 纳米材料的制备;1）物理方法;c、喷雾法 通过将含有制备材料的溶液雾化以制备微粒的方法。 d 、冷冻干燥法 首先制备金属盐的水溶液，然后将溶液冻结，在高真空下使水分升华，原来溶解的溶质来不及凝聚，则可以得到干燥的纳米粉体。; ;c、水热合成法 高压水热：高温、高压反应环境中，采用水作为反应介质，使得通常难溶或不溶的物质溶解、反应，还可进行结晶操作。 常压水热：常压加热下的水热反应制备纳米材料; d 、 溶胶-凝胶(Sol-Gel)法: 易水解的金属化合物(无机盐或金属醇盐)在某些溶剂中与水发生反应，经过水解与缩聚过程，生成溶胶，再生成具有网状结构的凝胶，然后经过干燥、烧结等后处理工序，制成所需材料。 例如： TiCl4 + 4NH3. H2O →Ti(OH)4 + 4NH4Cl Ti(iso-OC3H7)4+4H2O →Ti(OH)4 + 4(CH3)2CHOH Ti(OC4H9)4 + 4H2O →Ti(OH)4 + 4C4H9OH;e、原位生长法 也称模版合成法，是指采用具有纳米孔道的基质材料为模版，在模版空隙中原位合成特定形状和尺寸的纳米微粒。;纳米微粒的表面修饰;1）表面物理修饰法 一种利用表面活性剂覆盖于纳