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1、第五章聚合物第五章聚合物/无机无机纳米复合材料纳米复合材料第一节纳米材料基本概念第一节纳米材料基本概念第二节聚合物第二节聚合物/无机纳米复合材料的制备无机纳米复合材料的制备第三节聚合物第三节聚合物/无机纳米复合材料的结构、无机纳米复合材料的结构、性能与应用性能与应用第一节纳米材料基本概念第一节纳米材料基本概念一、纳米概念与纳米材料的基本特性一、纳米概念与纳米材料的基本特性n n1nm（纳米）（纳米）109m（米）（米）(约为约为10个原子的尺度个原子的尺度!)n n纳米科技：以纳米科技：以0.1至至100纳米尺度为研究对象纳米尺度为研究对象（一种直接操纵原子或分子的科学技术）。（一种直接操纵原
2、子或分子的科学技术）。2020世纪世纪世纪世纪8080年代末期诞生并崛起；年代末期诞生并崛起；年代末期诞生并崛起；年代末期诞生并崛起；涵盖了广泛的科学技术领域；涵盖了广泛的科学技术领域；涵盖了广泛的科学技术领域；涵盖了广泛的科学技术领域；国家技术标准研究所（NIST）5、力电转换（纳米发电装置）n n纳米材料：指在三维空间中至少有一维处于纳米材料：指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。材料。（纳米技术最先获得工业应用的领域）（纳米技术最先获得工业应用的领域）n n纳米材料的形态学分类：纳米材料的形态学分类：零维纳米材料零维
3、纳米材料一维纳米材料一维纳米材料二维纳米材料二维纳米材料零维纳米材料，指在空零维纳米材料，指在空零维纳米材料，指在空零维纳米材料，指在空间三维尺度均为纳米量级，间三维尺度均为纳米量级，间三维尺度均为纳米量级，间三维尺度均为纳米量级，如纳米尺度的超细微粒；如纳米尺度的超细微粒；如纳米尺度的超细微粒；如纳米尺度的超细微粒；一维纳米材料，指在空一维纳米材料，指在空一维纳米材料，指在空一维纳米材料，指在空间有两维处于纳米尺度，间有两维处于纳米尺度，间有两维处于纳米尺度，间有两维处于纳米尺度，如纳米丝、纳米棒；如纳米丝、纳米棒；如纳米丝、纳米棒；如纳米丝、纳米棒；纳米管等；纳米管等；纳米管等；纳米管等；
4、二维纳米材料，指在三二维纳米材料，指在三二维纳米材料，指在三二维纳米材料，指在三维空间中有一维处于纳米维空间中有一维处于纳米维空间中有一维处于纳米维空间中有一维处于纳米尺度，如超薄膜、多层膜尺度，如超薄膜、多层膜尺度，如超薄膜、多层膜尺度，如超薄膜、多层膜等，统称纳米薄膜。等，统称纳米薄膜。等，统称纳米薄膜。等，统称纳米薄膜。纳米结构类型示意图纳米结构类型示意图纳米微粒的纳米微粒的“效应效应”1、表面效应、表面效应 纳米尺度情况下，粒径减小，表面原子数纳米尺度情况下，粒径减小，表面原子数目骤增，使原子配位数严重补助不足，即目骤增，使原子配位数严重补助不足，即表面原子周围缺少相邻的原子，有许多悬
5、表面原子周围缺少相邻的原子，有许多悬空键，具有不饱和性质。空键，具有不饱和性质。2、体积效应体积效应 体积效应又称小尺寸效应。晶体周期的边体积效应又称小尺寸效应。晶体周期的边界条件被破坏，非晶态纳米微粒的颗粒表界条件被破坏，非晶态纳米微粒的颗粒表面层附近原子密度减小，使得材料的声、面层附近原子密度减小，使得材料的声、光、电磁、热、力学等特性出现改变而导光、电磁、热、力学等特性出现改变而导致新特性出现致新特性出现.3 3、量子尺寸效应量子尺寸效应量子尺寸效应量子尺寸效应 在纳米尺度时，宏观物体中的连续的能带将分裂在纳米尺度时，宏观物体中的连续的能带将分裂在纳米尺度时，宏观物体中的连续的能带将分裂
6、在纳米尺度时，宏观物体中的连续的能带将分裂为分立的能级，能级间距也随颗粒粒径减小而增为分立的能级，能级间距也随颗粒粒径减小而增为分立的能级，能级间距也随颗粒粒径减小而增为分立的能级，能级间距也随颗粒粒径减小而增大。当能级间距大于热能、电场能、磁场能、光大。当能级间距大于热能、电场能、磁场能、光大。当能级间距大于热能、电场能、磁场能、光大。当能级间距大于热能、电场能、磁场能、光子能量时，就会呈现一系列与宏观物体截然不同子能量时，就会呈现一系列与宏观物体截然不同子能量时，就会呈现一系列与宏观物体截然不同子能量时，就会呈现一系列与宏观物体截然不同的反常特性，称之为量子尺寸效应。的反常特性，称之为量子
7、尺寸效应。的反常特性，称之为量子尺寸效应。的反常特性，称之为量子尺寸效应。4 4、宏观量子隧道效应宏观量子隧道效应宏观量子隧道效应宏观量子隧道效应微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。两个导体即便不接触，只要靠近到两个导体即便不接触，只要靠近到两个导体即便不接触，只要靠近到两个导体即便不接触，只要靠近到1 1纳米以下，纳米以下，纳米以下，纳米以下，两导体表面的电子云会重叠，电子便会以一定的两导体表面的电子云会重叠，电子便会以一定的两导体表面的电子云会重叠，电子便会以一定的两
8、导体表面的电子云会重叠，电子便会以一定的几率从一端飞向另一端，如像穿过中间的隧道一几率从一端飞向另一端，如像穿过中间的隧道一几率从一端飞向另一端，如像穿过中间的隧道一几率从一端飞向另一端，如像穿过中间的隧道一般形成电流，故称隧道电流。越靠近，隧道电流般形成电流，故称隧道电流。越靠近，隧道电流般形成电流，故称隧道电流。越靠近，隧道电流般形成电流，故称隧道电流。越靠近，隧道电流就越大，呈指数式地变化。就越大，呈指数式地变化。就越大，呈指数式地变化。就越大，呈指数式地变化。二、纳米复合材料二、纳米复合材料 n n纳米复合材料：指其中至少有一相物质是在纳米级纳米复合材料：指其中至少有一相物质是在纳米级
9、纳米复合材料：指其中至少有一相物质是在纳米级纳米复合材料：指其中至少有一相物质是在纳米级(1(1100n100n)范围内的多相复合材料。范围内的多相复合材料。范围内的多相复合材料。范围内的多相复合材料。n n纳米复合材料的形态学类型纳米复合材料的形态学类型纳米复合材料的形态学类型纳米复合材料的形态学类型 0 00 0复合型，纳米微粒与纳米微粒的复合；复合型，纳米微粒与纳米微粒的复合；复合型，纳米微粒与纳米微粒的复合；复合型，纳米微粒与纳米微粒的复合；0 03 3复合型，即纳米粒子与常规块体材料的复复合型，即纳米粒子与常规块体材料的复复合型，即纳米粒子与常规块体材料的复复合型，即纳米粒子与常规块
10、体材料的复合；合；合；合；0 02 2复合型，纳米粒子与纳米薄膜的复合；复合型，纳米粒子与纳米薄膜的复合；复合型，纳米粒子与纳米薄膜的复合；复合型，纳米粒子与纳米薄膜的复合；2 23 3复合，纳米薄膜（或纳米片层）与常规块复合，纳米薄膜（或纳米片层）与常规块复合，纳米薄膜（或纳米片层）与常规块复合，纳米薄膜（或纳米片层）与常规块体材料的复合；体材料的复合；体材料的复合；体材料的复合；1 13 3复合型，纳米丝（纳米碳管）与常规块体复合型，纳米丝（纳米碳管）与常规块体复合型，纳米丝（纳米碳管）与常规块体复合型，纳米丝（纳米碳管）与常规块体材料的复合。材料的复合。材料的复合。材料的复合。n n按载
11、体划分的纳米复合材料的类型按载体划分的纳米复合材料的类型无机纳米复合材料无机纳米复合材料无机纳米复合材料无机纳米复合材料聚合物基纳米复合材料聚合物基纳米复合材料聚合物基纳米复合材料聚合物基纳米复合材料n n纳米复合效应纳米复合效应材料各自的独特性能；材料各自的独特性能；材料各自的独特性能；材料各自的独特性能；各组元间的协同效应；各组元间的协同效应；各组元间的协同效应；各组元间的协同效应；纳米粒子巨大的比表面积，使位于微粒表面的纳米粒子巨大的比表面积，使位于微粒表面的纳米粒子巨大的比表面积，使位于微粒表面的纳米粒子巨大的比表面积，使位于微粒表面的原子占相当大的比例，使微粒表面不同于内部原子占相当
12、大的比例，使微粒表面不同于内部原子占相当大的比例，使微粒表面不同于内部原子占相当大的比例，使微粒表面不同于内部的完整结构。复合材料的两相接触时，相互作的完整结构。复合材料的两相接触时，相互作的完整结构。复合材料的两相接触时，相互作的完整结构。复合材料的两相接触时，相互作用强烈，产生奇特的效应。用强烈，产生奇特的效应。用强烈，产生奇特的效应。用强烈，产生奇特的效应。第二节聚合物第二节聚合物/无机纳米复合材料无机纳米复合材料的制备的制备一、聚合物一、聚合物/无机纳米复合材料的分类无机纳米复合材料的分类 聚合物基纳米复合材料是由聚合物为基体（连续聚合物基纳米复合材料是由聚合物为基体（连续相）与各种纳
13、米单元（小于相）与各种纳米单元（小于100n）以各种方）以各种方式复合而形成的一种新型高分子复合材料。式复合而形成的一种新型高分子复合材料。1、聚合物、聚合物/层状纳米无机物复合材料；层状纳米无机物复合材料；(层状无机层状无机物如硅藻土、粘土、蒙脱土、云母、石墨、层状物如硅藻土、粘土、蒙脱土、云母、石墨、层状金属盐等金属盐等,以片状晶体构成以片状晶体构成)2、聚合物、聚合物/刚性纳米无机粒子复合材料；刚性纳米无机粒子复合材料；3、聚合物、聚合物/碳纳米管复合材料；碳纳米管复合材料；4、聚合物、聚合物/金属（金属氧化物）纳米粉复合材料金属（金属氧化物）纳米粉复合材料二、聚合物二、聚合物/无机纳米
14、复合材料无机纳米复合材料制备方法制备方法1 1、溶胶凝胶法、溶胶凝胶法、溶胶凝胶法、溶胶凝胶法n n高分子环境下无机前驱物的原位水解、缩合高分子环境下无机前驱物的原位水解、缩合高分子环境下无机前驱物的原位水解、缩合高分子环境下无机前驱物的原位水解、缩合n n有机相与无机相同步反应有机相与无机相同步反应有机相与无机相同步反应有机相与无机相同步反应.2 2、原位聚合法、原位聚合法、原位聚合法、原位聚合法 使纳米微粒在单体中均匀分散并在一定条使纳米微粒在单体中均匀分散并在一定条使纳米微粒在单体中均匀分散并在一定条使纳米微粒在单体中均匀分散并在一定条件下就地聚合而得到件下就地聚合而得到件下就地聚合而得
15、到件下就地聚合而得到.3 3、插层法、插层法、插层法、插层法 在一定驱动力作用下，使层状无机物发生层间剥离，碎裂在一定驱动力作用下，使层状无机物发生层间剥离，碎裂在一定驱动力作用下，使层状无机物发生层间剥离，碎裂在一定驱动力作用下，使层状无机物发生层间剥离，碎裂成纳米尺寸的结构微区，其片层间距一般为纳米级，可容成纳米尺寸的结构微区，其片层间距一般为纳米级，可容成纳米尺寸的结构微区，其片层间距一般为纳米级，可容成纳米尺寸的结构微区，其片层间距一般为纳米级，可容纳单体和聚合物分子纳单体和聚合物分子纳单体和聚合物分子纳单体和聚合物分子.n n插层聚合插层聚合插层聚合插层聚合 单体插入到经有机化处理的
16、层状无机物的层片单体插入到经有机化处理的层状无机物的层片单体插入到经有机化处理的层状无机物的层片单体插入到经有机化处理的层状无机物的层片之间，接着进行原位聚合，并利用聚合时释放出的聚合热，之间，接着进行原位聚合，并利用聚合时释放出的聚合热，之间，接着进行原位聚合，并利用聚合时释放出的聚合热，之间，接着进行原位聚合，并利用聚合时释放出的聚合热，克服片层间的库仑力，使其剥离克服片层间的库仑力，使其剥离克服片层间的库仑力，使其剥离克服片层间的库仑力，使其剥离.n n聚合物插层聚合物插层聚合物插层聚合物插层 聚合物插层复合时，聚合物大分子利用一定的聚合物插层复合时，聚合物大分子利用一定的聚合物插层复合
17、时，聚合物大分子利用一定的聚合物插层复合时，聚合物大分子利用一定的力化学与热力学等作用，插层进入层状无机材料的片层间，力化学与热力学等作用，插层进入层状无机材料的片层间，力化学与热力学等作用，插层进入层状无机材料的片层间，力化学与热力学等作用，插层进入层状无机材料的片层间，并使层状无机材料剥离成纳米尺度的片层而均匀地分散在并使层状无机材料剥离成纳米尺度的片层而均匀地分散在并使层状无机材料剥离成纳米尺度的片层而均匀地分散在并使层状无机材料剥离成纳米尺度的片层而均匀地分散在聚合物基体中。聚合物基体中。聚合物基体中。聚合物基体中。4、共混法、共混法 将各种无机纳米微粒与聚合物将各种无机纳米微粒与聚合
18、物直接进行分散混合直接进行分散混合.n n溶液共混法溶液共混法 将聚合物溶解于溶剂中，然后加入纳米粒子将聚合物溶解于溶剂中，然后加入纳米粒子并混合使之均匀分散，最后再除去溶剂并混合使之均匀分散，最后再除去溶剂.n n乳液共混法乳液共混法n n熔融共混法熔融共混法 熔融共混法利用高聚物混炼设备如密炼机、熔融共混法利用高聚物混炼设备如密炼机、单单(双双)螺杆挤出机等加工设备将纳米颗粒螺杆挤出机等加工设备将纳米颗粒与聚合物进行熔融共混。与聚合物进行熔融共混。三、聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料制备1 1、层状硅酸盐的结构特征与处理、层状硅酸盐的结构特征与处理、层状硅酸盐的结构特征与处理、层状硅酸盐的结
19、构特征与处理主要由四面体晶片和八面体晶片所主要由四面体晶片和八面体晶片所主要由四面体晶片和八面体晶片所主要由四面体晶片和八面体晶片所构成的层状晶体。构成的层状晶体。构成的层状晶体。构成的层状晶体。由于硅氧四面体中的部分4+和铝氧八面体中的部分3+容易被2+所置换在这些片层内产生了过剩的负电荷。为了保持电中性，这些过剩的负电荷通过层间吸附的阳离子来补偿。2、层状硅酸盐的有机化处理（表面修饰、层状硅酸盐的有机化处理（表面修饰）通过有机阳离子（表面修饰剂或插层剂）通过有机阳离子（表面修饰剂或插层剂）的离子交换改变硅酸盐片层的极性，降低的离子交换改变硅酸盐片层的极性，降低硅酸盐片层的比表面能，以增加有
20、机无硅酸盐片层的比表面能，以增加有机无机两相间的亲和性机两相间的亲和性 3、单体插层原位复合、单体插层原位复合n n将聚合物单体和经有机化处理的层状硅酸将聚合物单体和经有机化处理的层状硅酸盐分别放入某一溶剂中，单体充分溶解后盐分别放入某一溶剂中，单体充分溶解后混合搅拌，使单体进入硅酸盐晶层之间，混合搅拌，使单体进入硅酸盐晶层之间，然后在适当的条件下聚合；然后在适当的条件下聚合；n n将经有机化处理的层状硅酸盐直接与熔融将经有机化处理的层状硅酸盐直接与熔融单体混合后聚合。单体混合后聚合。n n按照聚合物反应类型按照聚合物反应类型 缩聚插层，有机单体被插入到蒙脱土层间，缩聚插层，有机单体被插入到蒙
21、脱土层间，缩聚插层，有机单体被插入到蒙脱土层间，缩聚插层，有机单体被插入到蒙脱土层间，单体分子链中功能基团互相反应，发生缩聚；单体分子链中功能基团互相反应，发生缩聚；单体分子链中功能基团互相反应，发生缩聚；单体分子链中功能基团互相反应，发生缩聚；加聚插层，有机单体被插入到蒙脱土层间，加聚插层，有机单体被插入到蒙脱土层间，加聚插层，有机单体被插入到蒙脱土层间，加聚插层，有机单体被插入到蒙脱土层间，单体进行加聚反应，即涉及到自由基的引发、单体进行加聚反应，即涉及到自由基的引发、单体进行加聚反应，即涉及到自由基的引发、单体进行加聚反应，即涉及到自由基的引发、链增长、链转移和链终止等自由基反应历程。链
22、增长、链转移和链终止等自由基反应历程。链增长、链转移和链终止等自由基反应历程。链增长、链转移和链终止等自由基反应历程。4、聚合物插层复合、聚合物插层复合n n溶液插层将有机化处理的层状硅酸盐与溶液插层将有机化处理的层状硅酸盐与聚合物溶液共混，加热搅拌，聚合物大分聚合物溶液共混，加热搅拌，聚合物大分子在溶液中借助于溶剂而插层进入蒙脱土子在溶液中借助于溶剂而插层进入蒙脱土的片层间，然后再挥发去除溶剂。的片层间，然后再挥发去除溶剂。n n熔体插层聚合物熔融插层是应用传统的熔体插层聚合物熔融插层是应用传统的聚合物加工工艺，在高于其软化温度下加聚合物加工工艺，在高于其软化温度下加热，并将经有机化处理的层
23、状硅酸盐与聚热，并将经有机化处理的层状硅酸盐与聚合物一起混炼，在剪切力作用下聚合物分合物一起混炼，在剪切力作用下聚合物分子链直接插层进入硅酸盐的片层间。子链直接插层进入硅酸盐的片层间。n n熔融插层法的影响因素熔融插层法的影响因素剪切强度、剪切时间、剪切速率；剪切强度、剪切时间、剪切速率；混炼方式；混炼方式；加工温度；加工温度；层状硅酸盐颗粒的初始粒径层状硅酸盐颗粒的初始粒径有机化处理层状硅酸盐时所用插层剂的有机化处理层状硅酸盐时所用插层剂的分子链长度分子链长度 聚合物基体中引入极性的共聚单体聚合物基体中引入极性的共聚单体 四、熔融共混法聚合物四、熔融共混法聚合物/无机纳米无机纳米复合材料的制
24、备复合材料的制备1、无机纳米粒子表面的局部减活过程称为、无机纳米粒子表面的局部减活过程称为“表面表面有限钝化有限钝化”在可分散性与粒子的表面活性在可分散性与粒子的表面活性间取得较好的平衡。间取得较好的平衡。2、增强外力作用，促进无机纳米粒子的分散、增强外力作用，促进无机纳米粒子的分散n n特殊设计的新型超高速混合机，进行粉体处理；特殊设计的新型超高速混合机，进行粉体处理；n n湿法研磨、超声波振荡、振动磨等；湿法研磨、超声波振荡、振动磨等；n n大长径比螺杆、高剪切作用的螺杆元件组合；大长径比螺杆、高剪切作用的螺杆元件组合；3、提高剪切速率，增大剪切应力。、提高剪切速率，增大剪切应力。第三节聚
25、合物第三节聚合物/无机纳米复合材料无机纳米复合材料的结构、性能与应用的结构、性能与应用一、聚合物一、聚合物/无机纳米复合材料的结构无机纳米复合材料的结构1、聚合物、聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的结构层状硅酸盐纳米复合材料的结构四种情况四种情况n n相容性差的粒子填充复合物；相容性差的粒子填充复合物；n n普通的微粒填充复合物；普通的微粒填充复合物；n n插层型纳米复合材料；插层型纳米复合材料；n n剥离型纳米复合材料剥离型纳米复合材料 聚合物聚合物/层状硅酸盐复合材料的结构层状硅酸盐复合材料的结构Intercalated MaterialExfoliated Material2、溶胶、溶胶凝
26、胶法聚合物凝胶法聚合物/无机纳米复合材料无机纳米复合材料的结构的结构n n无机与有机组分相互混合形成紧密的新形无机与有机组分相互混合形成紧密的新形态，尽管各组分相分离的程度可以较大，态，尽管各组分相分离的程度可以较大，但其微区尺寸仍属纳米尺寸范围。但其微区尺寸仍属纳米尺寸范围。聚合物贯穿于无机网络中；聚合物贯穿于无机网络中；聚合物贯穿于无机网络中；聚合物贯穿于无机网络中；交联聚合物与无机网络形成有机交联聚合物与无机网络形成有机交联聚合物与无机网络形成有机交联聚合物与无机网络形成有机无机互穿网无机互穿网无机互穿网无机互穿网络络络络 。3、直接共混法聚合物、直接共混法聚合物/无机纳米复合材无机纳米
27、复合材料的结构料的结构(a)、无机纳米粒子在聚合物中形成第二、无机纳米粒子在聚合物中形成第二聚集态结构聚集态结构(b)、无机粒子以无规的分散状态存在，、无机粒子以无规的分散状态存在，有的聚集成团，有的以单粒子分散状有的聚集成团，有的以单粒子分散状态存在态存在(c)、无机纳米粒子均匀而单个地分散在、无机纳米粒子均匀而单个地分散在基体中基体中 4 4、无机纳米粒子的结晶成核作用、无机纳米粒子的结晶成核作用、无机纳米粒子的结晶成核作用、无机纳米粒子的结晶成核作用二、聚合物二、聚合物/无机纳米复合材料的无机纳米复合材料的性能与应用性能与应用1、力学性能与耐热性、力学性能与耐热性n n增强增韧作用增强增
28、韧作用纳米化使粒子的比表面积增大，填料与基体接纳米化使粒子的比表面积增大，填料与基体接纳米化使粒子的比表面积增大，填料与基体接纳米化使粒子的比表面积增大，填料与基体接触面积增大；触面积增大；触面积增大；触面积增大；应力集中效应，易引发周围树脂产生微开裂，应力集中效应，易引发周围树脂产生微开裂，应力集中效应，易引发周围树脂产生微开裂，应力集中效应，易引发周围树脂产生微开裂，吸收一定的变形功；吸收一定的变形功；吸收一定的变形功；吸收一定的变形功；使基体树脂裂纹扩展受阻和钝化，最终终止裂使基体树脂裂纹扩展受阻和钝化，最终终止裂使基体树脂裂纹扩展受阻和钝化，最终终止裂使基体树脂裂纹扩展受阻和钝化，最终
29、终止裂纹不致发展为破坏性开裂；纹不致发展为破坏性开裂；纹不致发展为破坏性开裂；纹不致发展为破坏性开裂；n n耐热性提高耐热性提高 尼龙6/粘土纳米复合材料与普通尼龙6的性能对比性性 能能尼尼 龙龙6 6尼尼龙龙6/6/粘土粘土复合材料复合材料相相对对粘度粘度（2525）熔点熔点/热变热变形温度形温度/(0.45MPa)/(0.45MPa)拉伸拉伸强强度度/MPaMPa断裂伸断裂伸长长率率/%/%弯曲弯曲强强度度/MPaMPa弯曲弯曲强强度模度模量量/GPaGPa缺口冲缺口冲击击强强度度/Jm/Jm-1-12.03.02.03.0215225215225656575857585303011511
30、53.03.040402.43.22.43.22132232132231351501351509510595105102010201301501301503.54.53.54.5354535452、高阻隔特性、高阻隔特性n n聚合物聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料，高阻层状硅酸盐纳米复合材料，高阻隔性是其最引人注目的特性之一；隔性是其最引人注目的特性之一；由于聚合物基体中均匀分散的硅酸盐片层具由于聚合物基体中均匀分散的硅酸盐片层具由于聚合物基体中均匀分散的硅酸盐片层具由于聚合物基体中均匀分散的硅酸盐片层具有很大的尺寸比（面积有很大的尺寸比（面积有很大的尺寸比（面积有很大的尺寸比（面积/厚度）与平
31、面取向作厚度）与平面取向作厚度）与平面取向作厚度）与平面取向作用，这些晶层不能透过水、溶剂、氧气、水用，这些晶层不能透过水、溶剂、氧气、水用，这些晶层不能透过水、溶剂、氧气、水用，这些晶层不能透过水、溶剂、氧气、水蒸汽等流体。蒸汽等流体。蒸汽等流体。蒸汽等流体。流体必须绕过这些晶层，沿着曲折的路径才流体必须绕过这些晶层，沿着曲折的路径才流体必须绕过这些晶层，沿着曲折的路径才流体必须绕过这些晶层，沿着曲折的路径才能通过，这就大大延长了扩散的通道长度，能通过，这就大大延长了扩散的通道长度，能通过，这就大大延长了扩散的通道长度，能通过，这就大大延长了扩散的通道长度，使扩散阻力上升；使扩散阻力上升；使
32、扩散阻力上升；使扩散阻力上升；高的气密性、耐水性、耐溶剂性。高的气密性、耐水性、耐溶剂性。高的气密性、耐水性、耐溶剂性。高的气密性、耐水性、耐溶剂性。3、阻燃性、阻燃性n n降低聚合物分解产生的挥发性物质的排放降低聚合物分解产生的挥发性物质的排放速率；速率；n n降低热释放速率；降低热释放速率；n n较高抑烟性；较高抑烟性；n n层片状晶层起到绝缘体和质量传输障碍物层片状晶层起到绝缘体和质量传输障碍物的作用；的作用；n n形成致密的多层结构形成致密的多层结构,起到隔热及阻止可起到隔热及阻止可燃气体的逸出作用。燃气体的逸出作用。4、导电功能、导电功能n n碳纳米管与高分子材料复合；碳纳米管与高分
33、子材料复合；n n纳米二氧化钛（用于抗静电涂料）；纳米二氧化钛（用于抗静电涂料）；n n纳米氧化锌（用于抗静电涂料）纳米氧化锌（用于抗静电涂料）5、抗菌功能、抗菌功能纳米氧化锌纳米氧化锌n n与吸附在材料表面的氧气和水反应，生成与吸附在材料表面的氧气和水反应，生成O2和和OH，O2是强还原剂，是强还原剂，OH则是则是极强的氧化剂；极强的氧化剂；n n比表面积很大，增加与细菌的接触面积，比表面积很大，增加与细菌的接触面积，提高抗菌效果；提高抗菌效果；n n超细抗菌剂粒子，依靠库仑引力可穿透细超细抗菌剂粒子，依靠库仑引力可穿透细菌的细胞壁（大肠杆菌大约为菌的细胞壁（大肠杆菌大约为600nm）进）进
34、入细胞体内，破坏细胞合成酶的活性；入细胞体内，破坏细胞合成酶的活性；6、抗紫外特性、抗紫外特性（1）吸收紫外线，将紫外光能量转变为其它）吸收紫外线，将紫外光能量转变为其它形式的能量（大多为热能）形式的能量（大多为热能）（2）反射紫外光）反射紫外光7、吸波特性、吸波特性通过自身的吸收作用来减少对紫外线、红通过自身的吸收作用来减少对紫外线、红外线、微波、电磁波（如目标雷达）的散外线、微波、电磁波（如目标雷达）的散射截面的材料。其基本原理是将吸收波转射截面的材料。其基本原理是将吸收波转换成为其他形式的能量（如机械能、电能换成为其他形式的能量（如机械能、电能和热能）而消耗掉。和热能）而消耗掉。吸收剂：纳米金属氧化物；纳米碳化硅、吸收剂：纳米金属氧化物；纳米碳化硅、纳米石墨、纳米金属膜、纳米铁氧体等。纳米石墨、纳米金属膜、纳米铁氧体等。F-117A隐形战斗机暗剑 隐隐形形战机F-35