无机纳米粒子增韧机理的研究进展

来源：塑料五金网发布时间：2013-09-02 09:50:06点击率：

【塑胶五金网】聚合物增韧的根本问题是通过引入某种机制，使材料在形变、损伤与破坏过程中耗散更多的能量。对于聚合物共混两相 (或多相) 体系，影响韧性的因素很多，包括基体的性质，分散相的特性及含量，分散相粒子的粒径、粒径分布、粒子形状及粒子间的相互作用 (包括粒子的团聚)，以及基体与分散相的界面结合等。

　　聚合物多相复合体系的增韧机理应当是多种能量耗散机制的综合。聚合物共混体系中引入无机纳米粒子，更增加了能量耗散机制的复杂性。对于特定的复合体系，某一种耗散机制可能会居主导地位。

　　无机纳米粒子与有机刚性粒子同属于非弹性体增韧，都可以使材料的刚性与韧性同时提高。但是，无机纳米粒子与有机刚性粒子在形态、性能上有显著的差异，所以会有不同的增韧机理。根据前述研究结果，也可以看到无机纳米粒子的一些特殊作用和机理。

　　无机纳米粒子属于刚性粒子，其作用机理与弹性体粒子当然会有不同。但无机纳米粒子与弹性体粒子可以协同增韧，这又表现出刚性粒子增韧与弹性体增韧的相互关联。

　　纳米材料由于其结构的特殊性，如大的比表面以及一系列新的效应 (小尺寸效应、界面效应、量子效应和量子隧道效应)，决定了纳米材料出现许多不同于传统材料的独特性能，进一步优化了材料的电学、磁学、热学及光学性能，从而推动了纳米科技的研究和开发。对于纳米材料的研究包括两方面：一是系统地研究纳米材料的性能、微结构和光谱学特征，通过与传统材料对比，找出纳米材料特殊的规律，建立描述和表征纳米材料的新概念和新理论。例如，少量原子即 “团簇” 状态下的物理结构还不清楚，换句话说，在尺寸小到纳米级甚至原子尺度时，很多客观和微观的物理定律不再适用了。例如，在电学方面，欧姆定律就不适用于纳米材料尺度时，过去常用的能逸出功等描述原子集体行为的概念也不再适用。因此，纳米科技迫切需要新的物理学。二是发展新型纳米材料。二十一世纪材料科学技术的发展重点将向具有功能化、智能化、复合化、微型化、绿色化及与环境协调化等特征的方向发展。活跃的材料领域将是信息功能材料、纳米材料、生物材料、开发新能源 (如太阳能等) 及节能 (如超导、燃料电池等) 材料以及高比强度、高比刚度、耐高温、耐磨、耐蚀和其他在极端条件下具有优良性能的结构材料。材料的开发与生产将逐步摆脱以经验为主的局面，将更多地通过计算机辅助，从微观到客观实现分子成分设计和工艺设计。随着材料科学技术的进步，传统材料的性能将会大幅度提高，资源与能源消耗不断降低，环境污染受到有效的控制。

　　无机纳米粒子作为高分子材料的一种新型的功能添加剂，在聚合物改性中有广泛的应用前景。纳米粒子增韧机理研究对应用的指导作用，将积极地促进无机纳米粒子/聚合物复合材料的研究开发。无机纳米粒子的应用研究将推动功能材料发生重大的技术革命。

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