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聚合物基纳米复合材料

来源:https://www.xiutupi.com 发布时间:2021-10-13热度:

聚合物基纳米复合材料是由纳米单元与有机聚合物基体材料复合成型的一种新型复合材料。
根据所采用的纳米单元的成分可分为金属、无机物、聚合物等,按几何形状可分为球状、片状、柱状等,按相结构可分为单相和多相。

对多相聚合物基复合材料,只要其某一组成相至少有一维的尺寸处在纳米范围内,就可将其看成聚合物纳米复合材料。
由于纳米微粒尺寸小,比表面积大,表面原子数、表面能和表面张力随粒径的下降急剧增大,表现出小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等特点,从而使其出现了许多不同于常规固体的新奇特性。
将它与种类繁多的聚合物匹配、复合能制备出一类高性能、高功能的聚合物基纳米复合材料。

由于高分子基体具有易加工、耐腐蚀等优异性能,且能抑制纳米单元的氧化和团聚,使体系具有较高的长效稳定性,能充分发挥纳米单元的特异性能。
因此,这类复合材料的开发应用已成为跨世纪材料科学的研究热点之一,是21世纪具有巨大发展潜力的复合材料。

纳米材料的尺寸介于分子与体相尺寸之间,属于介观系统,因此,它所表现出来的性质也不同于体相。
首先,其电、光、磁等物理性质具有许多新奇的特性和新的规律。
例如,将聚苯胺和聚毗咯电活性聚合物嵌入到层状教土矿物中,可形成金属/绝缘体纳米复合材料,这种纳米复合材料薄膜的导电性具有很高的各向异性。

其次,纳米复合材料具有大的比表面积、高的表面能,因而具有显著的吸附性,可望在环保领域有重要应用。

此外,有些纳米复合材料的无机相中含有许多微孔,通过适当的处理条件,可以得到一特定尺寸的微孔分布,从而可用作超细过滤材料。
聚合物基纳米复合材料在塑料和橡胶工业中也具有广阔的应用前景。
在无机物含量远低于传统玻纤或矿物补强聚合物中填料含量时,就能获得优良的刚度、强度、热稳定性以及聚合物的可加工性和介电性能。
总之,通过选择原料和控制制备条件,可以制得具有不同性能的聚合物基纳米复合材料,广泛应用于汽车、飞机、电子、建筑、化工、生物、医学等领域。
    
聚合物基无机纳米复合材料可以很好地将无机填料的刚性、尺寸稳定性、热稳定性与聚合物的韧性、加工性、介电性结合起来,获得性能优异的复合材料。同时,可用挤出、共混、注塑等方法加工。由于纳米粒子的奇特效应,使聚合物具有光、电、磁等性能。

聚合物基纳米复合材料技术刚刚兴起,还处在探索、积累经验阶段,离工业化还有很大距离。
目前需解决的问题主要表现在:
①纳米材料精细结构的表征和纳米复合材料中纳米相的表征。
②纳米复合聚合物的力学性能、热性能和阻燃性改善的机理。
②纳米粒子在聚合物基体中的聚集问题。

随着科学技术的发展及新工艺、新方法的不断出现,必将实现对纳米复合材料微观结构的优化设计,实现对纳米粒子的形态、尺寸和分布的有效控制,最终开发出性能更好、功能更强的聚合物基纳米复合材料。

聚合物基纳米复合材料第1张图

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