無機納米粒子增韌機理的研究進展

來源：塑料五金網發(fā)布時間：2013-09-02 09:50:06點擊率：

【塑膠五金網】聚合物增韌的根本問題是通過引入某種機制，使材料在形變、損傷與破壞過程中耗散更多的能量。對于聚合物共混兩相 (或多相) 體系，影響韌性的因素很多，包括基體的性質，分散相的特性及含量，分散相粒子的粒徑、粒徑分布、粒子形狀及粒子間的相互作用 (包括粒子的團聚)，以及基體與分散相的界面結合等。

　　聚合物多相復合體系的增韌機理應當是多種能量耗散機制的綜合。聚合物共混體系中引入無機納米粒子，更增加了能量耗散機制的復雜性。對于特定的復合體系，某一種耗散機制可能會居主導地位。

　　無機納米粒子與有機剛性粒子同屬于非彈性體增韌，都可以使材料的剛性與韌性同時提高。但是，無機納米粒子與有機剛性粒子在形態(tài)、性能上有顯著的差異，所以會有不同的增韌機理。根據前述研究結果，也可以看到無機納米粒子的一些特殊作用和機理。

　　無機納米粒子屬于剛性粒子，其作用機理與彈性體粒子當然會有不同。但無機納米粒子與彈性體粒子可以協(xié)同增韌，這又表現(xiàn)出剛性粒子增韌與彈性體增韌的相互關聯(lián)。

　　納米材料由于其結構的特殊性，如大的比表面以及一系列新的效應 (小尺寸效應、界面效應、量子效應和量子隧道效應)，決定了納米材料出現(xiàn)許多不同于傳統(tǒng)材料的獨特性能，進一步優(yōu)化了材料的電學、磁學、熱學及光學性能，從而推動了納米科技的研究和開發(fā)。對于納米材料的研究包括兩方面：一是系統(tǒng)地研究納米材料的性能、微結構和光譜學特征，通過與傳統(tǒng)材料對比，找出納米材料特殊的規(guī)律，建立描述和表征納米材料的新概念和新理論。例如，少量原子即 “團簇” 狀態(tài)下的物理結構還不清楚，換句話說，在尺寸小到納米級甚至原子尺度時，很多客觀和微觀的物理定律不再適用了。例如，在電學方面，歐姆定律就不適用于納米材料尺度時，過去常用的能逸出功等描述原子集體行為的概念也不再適用。因此，納米科技迫切需要新的物理學。二是發(fā)展新型納米材料。二十一世紀材料科學技術的發(fā)展重點將向具有功能化、智能化、復合化、微型化、綠色化及與環(huán)境協(xié)調化等特征的方向發(fā)展。活躍的材料領域將是信息功能材料、納米材料、生物材料、開發(fā)新能源 (如太陽能等) 及節(jié)能 (如超導、燃料電池等) 材料以及高比強度、高比剛度、耐高溫、耐磨、耐蝕和其他在極端條件下具有優(yōu)良性能的結構材料。材料的開發(fā)與生產將逐步擺脫以經驗為主的局面，將更多地通過計算機輔助，從微觀到客觀實現(xiàn)分子成分設計和工藝設計。隨著材料科學技術的進步，傳統(tǒng)材料的性能將會大幅度提高，資源與能源消耗不斷降低，環(huán)境污染受到有效的控制。

　　無機納米粒子作為高分子材料的一種新型的功能添加劑，在聚合物改性中有廣泛的應用前景。納米粒子增韌機理研究對應用的指導作用，將積極地促進無機納米粒子/聚合物復合材料的研究開發(fā)。無機納米粒子的應用研究將推動功能材料發(fā)生重大的技術革命。

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