《納米復(fù)合材料》第2章 納米復(fù)合材料概論

1、內(nèi) 容 1.納米材料與復(fù)合材料 3.填充納米復(fù)合材料 4.雜化納米復(fù)合材料 2.納米復(fù)合材料概論 5.插層納米復(fù)合材料 6.納米復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與表征方法 7. 納米復(fù)合材料的應(yīng)用第二章 納米復(fù)合材料概論背景納米科學(xué)概念與發(fā)展納米復(fù)合材料復(fù)合材料的概念與發(fā)展2.1 納米復(fù)合體系定義復(fù)合材料：兩種或兩種以上物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)組合而成的一種多相固體材料。通常有一相為連續(xù)相，稱為基體；另一相為分散相，稱為增強(qiáng)材料。納米復(fù)合材料：？ 兩種或兩種以上的固相至少一種在一維以納米級(jí)大小復(fù)合而成的復(fù)合材料。特點(diǎn)：分散相與連續(xù)相之間界面積非常大，界面間粘結(jié)性很強(qiáng)，使界面模糊（理想界面）。第二章 納米復(fù)合材料

2、概論2.2 納米復(fù)合材料構(gòu)成納米復(fù)合材料的構(gòu)成 非聚合物基納米復(fù)合材料聚合物基納米復(fù)合材料金屬/陶瓷陶瓷/金屬陶瓷/陶瓷有機(jī)聚合物/陶瓷無機(jī)物/聚合物聚合物/聚合物制備方法、基本原理、基本性質(zhì)和應(yīng)用第二章 納米復(fù)合材料概論第二章 納米復(fù)合材料概論納米復(fù)合材料的構(gòu)成形式納米復(fù)合材料的構(gòu)成形式0-0型 不同成分，不同相或不同種類的納米 微粒復(fù)合而成的納米固體或液體0-1型 納米微粒與一維的納米線，納米絲 等復(fù)合 0-2型 納米微粒分散到二維的納米薄膜中0-3型 納米微粒分散到常規(guī)固體粉體中1-3型 納米碳管，納米晶須與常規(guī)聚合物 粉體復(fù)合2-3型 無機(jī)納米片體與聚合物粉體 聚合物前驅(qū)體第二章 納米

3、復(fù)合材料概論2.3 納米復(fù)合材料的命名與分類a 命名兩種方式：納米氧化鋅環(huán)氧樹脂復(fù)合材料 氧化鋅/環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料 用途：催化劑，塑料，涂料，纖維，生物仿生材料，粘合劑， 密封膠b 分類 性能：光電轉(zhuǎn)換，增強(qiáng)劑，光學(xué)材料，磁性材料，耐磨材料 形態(tài)：粉體，膜材，型材 基體材料：環(huán)氧樹脂、不飽和樹脂，丙烯酸樹脂，聚烯烴，聚酰胺 分散相組分類型：氧化物，硫化物，含氧酸鹽，復(fù)合型納米材料 制備方法：填充納米復(fù)合材料，插層納米復(fù)合材料，雜化納米 復(fù)合材料第二章 納米復(fù)合材料概論按2.4 納米復(fù)合材料的性能與特點(diǎn)2.4.1 基本性能：可綜合發(fā)揮各種組分的協(xié)同效能性能的可設(shè)計(jì)性可按需要加工材料的形狀，避

4、免多次和重復(fù)加工2.4.2 特性：同步增韌增強(qiáng)效應(yīng)新品功能的高分子材料強(qiáng)度大，模量高 (可比常規(guī)粉體提高210倍)阻隔性能好 第二章 納米復(fù)合材料概論2.4.3 熱力學(xué)穩(wěn)定性避免相分離Gm HmTSm 0第二章 納米復(fù)合材料概論納米材料本身的混亂度比較大，與聚合物混合時(shí)，混合熵變Sm幾乎為0。混合物要具有相容性，不發(fā)生相分離的基本條件是： 混合自由能Gm，或復(fù)合焓變Hm 0。2.5 納米復(fù)合材料的設(shè)計(jì)原理功能化設(shè)計(jì)合成手段上的簡(jiǎn)易化設(shè)計(jì)穩(wěn)定化設(shè)計(jì)形成共價(jià)鍵形成離子鍵形成配位鍵納米作用能的親和作用溶膠-凝膠法插層法共混法填充法納米材料的選擇設(shè)計(jì)基體聚合物材料的選擇設(shè)計(jì)復(fù)合材料的界面設(shè)計(jì)第二章 納

5、米復(fù)合材料概論2.6 納米復(fù)合材料的制備納米微粒填充法直接填充納米粉體在聚合物基體中合成納米復(fù)合材料的方法方式：溶液，乳液，熔融等共混優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單易行，量容易控制等缺點(diǎn)：相分離，團(tuán)聚第二章 納米復(fù)合材料概論納米粒子 納米膜 納米纖維 納米微粒原位合成法 利用聚合物特有的官能團(tuán)對(duì)金屬離子的絡(luò)合吸附及基體對(duì)反應(yīng)物運(yùn)動(dòng)的空間位阻，或是基體提供的納米級(jí)的空間結(jié)構(gòu)的限制，從而原位反應(yīng)生成納米微粒構(gòu)成納米復(fù)合材料。Cellulose fiber第二章 納米復(fù)合材料概論聚合物基體原位聚合法 納米微粒的有機(jī)單體的膠體溶液中，有機(jī)單體在一定條件下，原位聚合生成有機(jī)聚合物，形成分散有納米微粒的復(fù)合材料。聚合物單體聚

6、合物納米復(fù)合材料第二章 納米復(fù)合材料概論兩相同步原位合成法納米材料和高分子基體同步原位形成納米復(fù)合材料插層原位聚合蒸發(fā)（濺射，激光）沉積法輻射法溶膠凝膠法第二章 納米復(fù)合材料概論2.7 納米復(fù)合材料中納米微粒的聚集態(tài)結(jié)構(gòu) 納米粒子在高聚物基體中的分散分布形態(tài)，與納米微粒表面性質(zhì)，基體性能及復(fù)合材料的加工工藝和復(fù)合方式有關(guān)，直接決定納米微粒的協(xié)同效應(yīng)。描述：粒徑分布、粒間距、拓?fù)鋮?shù)第二章 納米復(fù)合材料概論2.8 納米復(fù)合材料的發(fā)展 制備方法 深化現(xiàn)有技術(shù)，發(fā)展?jié)摿夹g(shù) 反應(yīng)機(jī)理、制備工藝、影響因素 基礎(chǔ)研究成果轉(zhuǎn)化第二章 納米復(fù)合材料概論 結(jié)構(gòu)表征 界面結(jié)構(gòu)的基本問題 納米微粒的聚集態(tài)問題界面

7、的構(gòu)成界面的物理和化學(xué)相互作用界面的穩(wěn)定性界面對(duì)材料性質(zhì)的影響在小尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)基礎(chǔ)上在量子效應(yīng)基礎(chǔ)上第二章 納米復(fù)合材料概論 應(yīng)用研究 納米微粒的分散性 分散工藝的研究 納米微粒的用量，材料性能的保持與增強(qiáng)、成型加工性能的關(guān)系第二章 納米復(fù)合材料概論 復(fù)合機(jī)理研究 表面結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系 開展熱力學(xué)，動(dòng)力學(xué)研究 發(fā)展復(fù)合力學(xué)模型，數(shù)學(xué)模型和計(jì)算機(jī)模擬第二章 納米復(fù)合材料概論課堂作業(yè) （開卷，禁止互相抄襲） 510 道題（概念簡(jiǎn)答題，填空題，簡(jiǎn)述題，短英文翻譯等）第二章 納米復(fù)合材料概論思考題：1、何為納米復(fù)合材料？基本構(gòu)成如何？2、簡(jiǎn)述納米復(fù)合材料的構(gòu)成形式。3、如何給納米復(fù)合材料命名？4、簡(jiǎn)述納米復(fù)合材料如何分類？5、簡(jiǎn)述納米復(fù)