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纳米材料在涂料中的应用

2002年03月20日

纳米材料是一种小微粒材料，微粒大小只有米的十亿分之一，当物质以纳米单

位排列的时候，有时材料的性能会发生变化，纳米材料的研究在未来的涂料和涂装技

术有很大的作用，产生新的功能或者智能材料。根据特殊材料的讨论，材料的性能变

化包括：新的磁性（在没有磁滞损失的情况下，材料有高的渗透性）高的电介常数和

低的粒子损失（表面有高的原子比例，提高活性和接触反应性）能够提高材料的物理

性能，如强度或硬度。

纳米材料比传统的材料有更大的表面积，作为催化剂来增加化学反应的比例。

一些简单的材料，比如氧化镁，在自然状态下化学稳定，作为纳米材料有很高的活

性，这种材料用在消毒危险的化学药品废物比如处理有机磷酸盐。

未来或将构成中日韩欧美5强角逐局面纳米材料被包括在不连续的粒子中，由一定数量的原子排列而成，在纳米结构

中，微粒是肉眼看不见的，传统的粒子排列由300微米到几毫米，纳米粒子小得

1微米是1米的100万分之一，人的头发平均直径是120微米，纳米比微米更小，

是1米的10亿分之一，纳米粒子的直径是微米。原子的平均半径是1--2 埃。1纳

米为10 埃，所以能容3--5个原子。纳米级结晶材料有高的强度，硬度，高温下的延

展性，耐磨耐腐蚀，和高的化学活性。

纳米材料的优点：

现有的制造技术，不管多先进，至少有一点，天然的，纳米“之前中国每一年的塑料原料缺口很大技术所产生的材料

更小，更轻，更能有机的结合。我们原有的分子体积理论，被自然现象和本质限制在

小的范围内。比如我们选择一只煤块，从理论上简单的认为：在一个分子的水平上变

成钻石，但现有的技术让我们失望。桥梁管材

进入纳米材料，在原子的水平上排列物质，保证我们在正确的位置得到原子，

使我们在原子特性上（根据物理和化学特性）设计物质结构成为可能，和降低到最少

的制造成本。这样的材料具有自折叠性，至少理论上，在不间断的修复和耐磨性。

当我们在分子的基础上使用材料的时候。这些材料非常小和化学活性，和增强

的特性。所有的纳米粒子比较相似，材料的原子都出现I在分子中大致相同的地

纳米材料在涂料工业中的应用

纳米微粒或纳米晶体材料由于它们的基本特性，应用在涂料中。特性如下：

和光，电，机 等射线反应;

有好“我们还定期展开对材料的额外测试的包装密度和表面/ 体积比;

好的结构稳定性;

有统一的反应或用化学稳定;

一个小的涂层结晶能吸收IR和紫外射线。这是纳米材料在现代涂料中最有用的

作用，纳米粒子的钛氧化物在面漆中对紫外射线有保护作用。材料这种转化紫外射线

狭长光波为热能并吸收的能力在汽车涂料工业中有里程碑的作用。因为这种活性粒子

非常小，能够使可见光穿过涂层，使涂层透明。

在工业中，纳米氧化辛作为紫外射线保护剂。材料的化学性能是良好的，工作

简单，多次重复，能够获得满意的防晒系数，因为ZnO2 如此小，可见光穿过涂层，

消除白垩的或不自然的外表。另一个方面纳米材料在涂料中使用是因为它的耐磨性，

在此，粒子尺寸 的可重复性是非常重要的，这方面的应用，纳米材料在涂层中增加

涂层的厚度和耐磨。

另外的应用是，通过控制纳米粒子的表面化学特性，助剂能提供几点好处，比

如涂料的支腿综合成核剂和塑料容器的助剂。

使用传导性纳米粒子和传导性固合体，传导油墨形成印刷电路和半导体，来代

替传统的方法。

当然，假如我们应用纳米结构的理论可能性，涂层自检测和修复损坏区的功能

的实现是非常困难的，还需要一定的时间

新材料的讨论必须研究他的可处理性，在这方面，纳米材料代表了化学家的愿

望。这种特性在分子级上被变化的表面轻易的改变。因为纳米材料都有很相似的尺寸

和形状，比现有的材料更容易被驱散，直从粒子有微小尺寸特性，在22世纪的涂料厂

中很少能找到媒质，将来，工厂在生产过程中需要高速度的分离装置。

纳米在相关的产业

纳米研究的主要应用领域是涂料和催化剂，研究的重点从材料的表面转为体积

比。纳米粒子催化剂的结构效力的主要原因是由材料显示的高的表面原子和体积原子

之间的关系，大多数的纳米粒子是3微米，表面材料原子的1/6。这是一般的规律，当

表面体积增加时，材料变得具有高活性，针对这原因，纳米粒子对化学反应有非常好

的化学稳定性。比如减少有害的氯化碳化氢，或处理不完全的燃烧副产品。纳米粒子

也用于混杂催化剂领域，在这方面，粒子和材料在过程中混合，通过分子筛结晶体和

液体分离，举例，用二氧化钛纳米粒子形成结晶，方法也可以在医药中祛除碳化氢污

染和杀死细菌和病毒。

怎样生产纳米粒子？

有几种方法生产纳米粒子，可以生产出固体，液体和气体。

气体生产方法出现于19世纪末期制造碳的方法。材料变成高压惰性气体，浓缩

在接受表面上。这种方法生产出大小相同的纳米粒子。静电不同性也数传模块可以粒子大小的

另一种方法是球磨法，使用超微磨碎机，基础材料放在超微磨碎机里打碎到粒

子状态。这过程慢，能量消耗大，需要第二步骤来缩小材料的粒子分布。另一个问题

是超微磨碎机里的磨媒将在材料里留下残余物，必须清除。液态的，这种方法在半导

体中非常有用，两物质间的反应产生纳米粒子塑料薄膜冲击强度试验机的试验机检测的复合物，将清除其液体。这种技术，

称之为胶束。另一方面，成为乳状液状。乳状液有狭小的范围，其决定阳离子参加反

应的量，这样建立一选择机制，阴离子被选出来，其结果产生了大小相同的胶质粒

子。大小控制由温度控制。不能用在催化剂中但能用在光共振，离心加压铸造法和电

气泳动中。另一种混合方法包括含阳离子的纳米分散剂，在每个喷剂中形成胶质的粒

子。金属纳米离子由这种方法生产。

当离子制造完成后，需要进行表面处理，首先催化剂结构烧结点。表面处理是

必须的，因为纳米结构中降低固熔点，也稳定其个体结构抗化学反应，实现其特殊应

现有的纳米材料：

铝，氧化铝，氮化铝，黄铜，铈，铜，铟，铁-镍，镧，锄，镍，铌，银，不锈

钢，金属元素，锡，钛，钨，锌等

因为技术仍然是在发展,物质时常被更新。 使用新的材料,在一个原子的水平

上,综合超高的纯净材料将会加速物理学的发展和涂料工业的未来。

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