[科普中国]-纳米复合材料

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性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。

背景

复合材料由于其优良的综合性能，特别是其性能的可设计性被广泛应用于航空航天、国防、交通、体育等领域，纳米复合材料则是其中最具吸引力的部分，如今发展很快，世界发达国家新材料发展的战略都把纳米复合材料的发展放到重要的位置。该研究方向主要包括纳米聚合物基复合材料、纳米碳管功能复合材料、纳米钨铜复合材料。

在纳米聚合物基复合材料方面，主要采用同向双螺杆挤出方法分散纳米粉体，分散水平达到纳米级，得到了性能符合设计要求的纳米复合材料。我们制备的纳米蒙脱土/PA6复合材料中，纳米蒙脱土的层间距为1.96nm，处于国内同类材料的领先水平（中国科学院为1.5~1.7nm），蒙脱土复合到尼龙基体中后完全剥离成为厚度1~1.5nm的纳米微粒，其复合材料的耐温性能、阻隔性能、抗吸水性能均非常优秀，此材料已经实现了产业化；正在开发的纳米TiO2/聚丙烯复合材料具有优良的抗菌效果，纳米TiO2粉体在聚丙烯中分散达到60nm以下，此项技术正在申报发明专利。

由于纳米聚合物复合材料的成型工艺不同于普通的聚合物，本方向还积极开展新的成型方法研究，以促进纳米复合材料产业化的进行。

碳纳米管是上个世纪九十年代初发现的一种新型的碳团簇类纤维材料，具有许多特别优秀的性能。

我们在碳纳米管取得的研究成果主要包括：

1）大规模生产多壁碳纳米管的技术，生产出的碳纳米管的质量处于世界先进水平，生产成本也很低，为碳纳米管的工业应用创造了条件。

2）开发了制造碳纳米管为电极材料的双电层大容量电容器的技术。

3）开发了制造具有软基底定向碳纳米管膜的技术。

钨铜复合材料具有良好的导电导热性、低的热膨胀系数而被广泛地用作电接触材料、电子封装和热沉材料。采用纳米粉末制备的纳米钨铜复合材料具有非常优越的物理力学性能，我们采用国际前沿的金属复合盐溶液雾化干燥还原技术成功制备了纳米钨铜复合粉体和纳米氮化钨－铜复合粉体，目前正在加紧其产业化应用研究。

图书基本信息书 名:纳米复合材料

作 者：马晓燕，梁国正，鹿海军

出版社： 科学出版社

出版时间： 2009-7-1

内容简介本书系统论述了近几年来聚合物/天然硅酸盐黏土纳米复合材料研究领域的主要研究成果，内容包括天然硅酸盐蒙脱土、累托石等的结构与性能，黏土的有机改性，聚合物基黏土纳米复合材料的制备、结构与性能，黏土在聚合物中解离的热力学、动力学问题，黏土对热固性树脂固化反应动力学的影响，黏土对聚合物熔体流变性、结晶性、力学性能、热机械性能等的影响，论述并建立了黏土纳米复合材料微观力学模型。书中的大部分内容为作者课题组近几年来的研究成果，另外还包括国际、国内相关学者的最新研究成果。

本书可供高分子科学与工程及相关领域的研究者阅读，也可作为高等院校材料学及高分子化学与物理等相关专业师生的参考用书。

图书目录前言

第1章 硅酸盐黏土矿物的晶体结构及性能

1.1 离子化固体结构

1.1.1 最紧密堆积与原子间空隙

1.1.2 离子晶体结构

1.2 层状硅酸盐晶体结构与矿物类型

1.2.1 黏土矿物层型

1.2.2 黏土矿物的分类

1.3 层状硅酸盐表面官能团及Lewis酸碱性

1.4 层状硅酸盐带电表面

1.5 硅酸盐胶粒的双电层及电动电位

1.5.1 双电层的形成及电荷分布

1.5.2 电势及其计算

1.6 聚合物改性用纳米硅酸盐黏土

1.6.1 蒙脱土

1.6.2 累托石

1.6.3 海泡石

参考文献

第2章 聚合物基黏土纳米复合材料的制备

2.1 黏土的有机改性

2.1.1 有机改性剂的选择原则

2.1.2 几种有机黏土的结构与性能

2.1.3 有机黏土的分散性

2.2 黏土在聚合物中的插层与解离

2.2.1 黏土插层/解离的热力学基础

2.2.2 黏土插层/解离的动力学条件

2.3 黏土/聚合物纳米复合材料的制备

2.3.1 原位插层聚合法制备黏土/聚合物纳米复合材料

2.3.2 溶液共混法制备黏土/聚合物纳米复合材料

2.3.3 熔融共混法制备黏土/聚合物纳米复合材料

参考文献

第3章 黏土/热塑性聚合物纳米复合材料的形貌

3.1 黏土在聚合物中解离的规律

3.1.1 有机蒙脱土在极性聚合物中的解离

3.1.2 有机蒙脱土在非极性聚合物中的解离

3.1.3 有机蒙脱土在共聚物中的解离

3.1.4 熔融共混工艺与黏土的解离状态

3.1.5 黏土在纳米复合材料中分散与解离状态的表征方法

3.2 黏土/聚合物纳米复合材料的结晶形貌

3.2.1 聚丙烯纳米复合材料的结晶形貌

3.2.2 有机蒙脱土对尼龙结晶性能的影响

3.3 黏土对共混体系形貌的影响

3.3.1 有机累托石在聚丙烯/聚烯烃弹性体体系的分散与解离

3.3.2 POE在复合材料中的分布

3.3.3 改性体系的结晶形貌

3.4 黏土纳米复合材料的界面相互作用

3.4.1 复合材料的界面相互作用

3.4.2 界面研究方法概述

3.4.3 反气相色谱法研究纳米复合材料界面相互作用

3.4.4 理论模拟方法研究纳米复合材料界面相互作用

参考文献

第4章 黏土/热塑性聚合物纳米复合材料的性能

4.1 概论

4.2 聚氨酯黏土纳米复合材料

4.2.1 有机累托石对聚氨酯熔融流变性能的影响

4.2.2 有机累托石对聚氨酯硬度的影响

4.2.3 复合材料的静态力学性能

4.2.4 力学性能与微观结构

4.2.5 复合材料的动态力学性能

4.2.6 复合材料的耐介质性能

4.2.7 复合材料的热性能

4.3 聚丙烯黏土纳米复合材料

4.3.1 黏土对聚丙烯等温结晶性能的影响

4.3.2 有机累托石对聚丙烯非等温结晶性能的影响

4.3.3 纳米复合材料的静态力学性能

4.3.4 纳米复合材料的动态力学性能

4.4 黏土/聚烯烃共混体系纳米复合材料

4.4.1 有机累托石改性聚丙烯/聚烯烃弹性体体系的性能

4.4.2 有机蒙脱土改性的热塑性聚烯烃

4.5 有机蒙脱土/尼龙纳米复合材料

4.6 有机蒙脱土/EVA纳米复合材料

4.6.1 EVA黏土纳米复合材料的机械性能

4.6.2 纳米复合材料的微观力学模型

参考文献

第5章 黏土复合凝胶聚合物电解质的结构与性能

第6章 黏土/热固性树脂纳米复合材料的形貌与性能

参考文献