什麼是插層納米復合材料

⑴ 納米復合材料分哪幾種類型

納米復合材料大致包括三種類型 ：納米微粒與納米微粒復合（0-0復合），納米微粒與常規塊體復合（0-3復合）及復合納米薄膜(0-2復合)。此外，有人把納米層狀結構也歸結為納米材料，由不同材質構成的多層膜也稱為納米復合材料。這一類材料在性能上比傳統材料也有極大改善，已在有些方面獲得了應用。

(1)復合塗層材料:市場上大力宣傳的「納米洗衣機」、「納米冰箱」等，實際上是採用了納米塗層材料，這種材料具有高強、高韌、高硬度的特點，在材料表面防護和改性上有著廣泛的應用前景。如MoSi2/SiC復合納米塗層，經500℃,1小時熱處理，塗層硬度可達20.8Gpa，比碳鋼提高了幾十倍。

(2)超塑性陶瓷:用粒徑30nm的被Y2O3穩定化的四方ZrO2，並加入20% Al2O3，製成的陶瓷材延伸率可達200%，具有超塑性。甚至有人做到了延伸率800% 。這是由於納米材料燒結溫度低，燒結過程中速度快和有良好的界面延展性。

(3)高分子基納米復合材料:將經高能球磨製成的納米晶FexCu100-x粉體與環氧樹脂混合製成了具有極高硬度的類金剛石刀片。日本松下電器公司已研製成功樹脂基納米氧化物復合材料，其靜電屏蔽性能優於常規樹脂基碳黑復合材料，而且可以根據氧化物類型改變顏色，在電器外殼塗料方面有廣闊的應用前景。利用納米TiO2粉體的紫外吸收特性可以制防曬膏和化妝品。

(4)磁性材料:由納米四方Fe14Nd2B顆粒和10~15nm 的α-Fe粒子組成的復合材料具有高的矯頑力和高的剩餘磁化強度。高矯頑力來源於Fe14Nd2B相很強的磁－晶各向異性和納米粒子的單磁疇特性。

(5)光學材料:純的Al2O3和純的Fe2O3納米材料在可見光范圍是不發光的，但如果把納米Al2O3和納米Fe2O3摻和到一起 ，獲得的納米粉體或塊體在可見光范圍藍綠光波段出現了一個較寬的光致發光帶，發光的原因是Fe3+離子在納米復合材料中所提供的大量低有序度界面所致。

(6)仿生材料:研究表明，動物的骨骼是由膠質的基體與納米或亞微米的羥基磷灰石組成的一種復合體。納米或亞微米的羥基磷灰石起增強作用。科學家們已按照這樣的思路在實驗室中製造出了人造骨。以上只列舉了一些簡單的例子，目前納米復合材料的研究仍方興未艾。

⑵ 什麼是 溶液插層法

溶液插層法是用來製取復合納米高分子材料的一種方法。

溶液插層法是高分子鏈在溶液中藉助於溶劑而插層進入無機物層間，然後揮發除去溶劑，從而獲得高分子納米材料與無機材料的復合納米高分子材料。該方法需要合適的溶劑來同時溶解高分子和分散粘土，而且大量的溶劑不易回收，對環境不利。如在溶液中聚環氧乙烷、聚四氫呋喃、聚己內酯等很容易嵌入到層狀硅酸鹽和V2O5凝膠中。Furuichi等用疏水性綠土（SAN）（季胺鹽交換處理）與聚丙稀（PP）的甲苯溶液共混，經加熱可以獲得PP/SAN納米復合材料。Ruiz-Hitzky等將聚環氧乙烷（PEO）與不同交換性陽離子的蒙脫上混合攪拌，合成了新的具有二維結構的高分子基納米復合材料。

又如PE/黏土納米復合材料的制備方法主要有3種：溶液插層復合法、熔融插層復合法和原位插層聚合復合法(簡稱原位聚合法)。溶液插層復合法是將PE溶解在溶劑中，PE分子鏈藉助於溶劑插層進入層狀硅酸鹽片層中，除去溶劑後得到PE／黏土納米復合材料。熔融插層復合法是在PE的熔點以上通過機械力的作用實現PE在黏土層間插層或使黏土層間剝離來制備PE／黏土納米復合材料。原位插層聚合復合法是將催化劑引入黏土層間，然後進行乙烯聚合，通過聚合力的作用使黏土層間剝離，從而形成PE/黏土納米復合材料。

⑶ 納米復合材料的基本性質和特殊性質是什麼

納米復合材料的內涵非常豐富。如果指的是有機-無機納米復合材料，它具有有機和無機內材料各自的特性容，而且也具有自己一些的特性。例如：有機-無機納米復合膜就能夠克服傳統有機膜的trade-off效應，使得分離因子和通量同時升高。

⑷ 高嶺土-有機插層復合物的發展歷程

高嶺石是插層材料的重要主體相，高嶺石層的剛性特徵使其在插層反應過程中能基本保持不變形，有利於層間有機分子的自組裝和分子識別，有機分子在高嶺石層間限制性環境中有序排列並具有各向異性。高嶺石層與有機分子之間以分子水平相互作用，使復合物具有獨特的物理、化學和機械性能。高嶺土-有機插層復合物在催化劑、吸附劑、先進陶瓷材料等方面具有廣闊的應用前景。插層反應也為納米材料的研究和制備提供了新的途徑。

高嶺土-有機插層復合物的發展大體上可劃分為3個階段：1961～1987年為強極性有機小分子插層復合物制備階段；1988～1997年為多種有機分子制備與表徵階段；1998年至今為應用研究與理論發展階段。

第一階段開始於1961年，和田光史把高嶺土樣品在濃醋酸鉀溶液中浸泡或與醋酸鉀一起研磨，復合物層間距膨脹到14Å。同年，威斯發現了尿素對高嶺石群也起著相同的作用，並且查明高嶺石與氨基甲醛、肼之間也有相同作用^［9］。1968年，Olejnik^［10］制備出了高嶺土-二甲基亞碸（Kao-DMSO）插層復合物。初期階段，研究這些插層物的目的是為了區分高嶺石與其他粘土礦物種類。這一階段，研究進展緩慢，制備的高嶺土有機插層復合物的種類較少，表徵手段一般為X射線衍射，到1987年，已制備出Kao-Urea、Kao-DMSO、高嶺土-甲醯胺（Kao-FA）、高嶺土-乙酸鉀（Kao-KAc）、高嶺土-肼（Kao-HY），埃洛石-甲醯胺（Hal-FA）、埃洛石-乙酸鉀（Hal-KAc）、埃洛石-肼（Hal-HY）、高嶺土-氧化吡啶（Kao-PNO）等插層復合物^{［11～12］}。該階段以強極性有機小分子插入高嶺土層間形成復合物為特徵，偶爾以極性小分子作挾帶劑制備出如Kao-PNO等復合物。

第二階段以Sugahara等^［13］於1988年首次報道制備出高嶺土-聚合物插層體高嶺土-聚丙烯腈（Kao-PAN）為標志，使插層聚合制備高嶺土-聚合物納米復合材料成為現實。從此，許多學者開始注意並研究高嶺土-有機插層復合物。此階段主要以制備和表徵為特徵，表徵方法有X射線衍射（XRD）、紅外光譜（IR）、拉曼光譜（Raman）、魔角旋轉核磁共振譜（MAS NMR）、熱分析（TA）、比表面積測定（BET）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）以及有機物含量CHN分析等。該階段制備出許多新的插層復合物，如高嶺土-脂肪酸鹽（Kao-FatA）^［14］、高嶺土-聚丙烯醯胺（Kao-PAM）^［15］、高嶺土-乙二醇（Kao-EG）^［16］、高嶺土-聚乙二醇（Kao-PEG）^［17］等復合物。Frost及他的合作者對高嶺土-插層復合物進行了大量研究，特別是用拉曼光譜對插層復合物進行表徵並研究有機分子在高嶺土層間的排列形式^{［18～20］}。

第三階段以1998年Komori等^［21］確認高嶺土-甲醇（Kao-MeOH）為一種通用的預插層體為劃分標志。Kao-MeOH的通用性促進了大量新的插層復合物的合成。能直接插層於高嶺土層間的有機物僅有極少數強極性有機小分子，其他有機分子的插層是用所謂「置換插層」的方法，即先用強極性有機小分子插層，然後再用其他有機分子置換插在高嶺土層間的強極性有機小分子，從而達到插層目的。常用的預插層體，或稱為前驅物（體）的有Kao-NMF、Kao-DMSO、高嶺土-乙酸銨（Kao-AmAc）等，用這些預插層體可以制備出高嶺土-聚丙烯醯胺（Kao-PAAm）^［22］、高嶺土/1-甲基-2-吡硌烷酮（Kao-NMP）［^23］、高嶺土/聚丙氨酸（Kao-β-Alanine）^［24］等。但是，仍然有許多有機物用上述這些預插層體不能進行置換，而用Kao-ME卻能夠制備出相應的插層復合物，如高嶺土-聚乙烯基吡硌烷酮（Kao-PVP）^［25］、高嶺土-烷基胺（Kao-CnN）^［26］、高嶺土-硝基苯胺（Kao-NA）^［27］、高嶺土-尼龍6（Kao-Nylon6）^［28］等。Kao-MeOH的通用性還表現在可作為納米反應器用於制備納米金屬/高嶺土復合物，如納米Pd/高嶺土復合物^［29］、納米Ag/高嶺土復合物^［30］。該階段以制備出大量新的高嶺土有機插層復合物為基本特徵外，理論研究和應用開發也是其顯著特點。復合物的反應機理、結構特徵及特殊性能研究等均有了較大的進展，分別探討了插層復合物的結構及穩定性、水在插層中的作用、插層反應的影響因素等。插層及插層-脫嵌技術用於高嶺土的表面修飾改性、高嶺土剝片、大幅度提高高嶺土的比表面積以及反應活性等應用性研究，為今後實現工業化生產建立了理論基礎。

高嶺土有機插層復合物的研究歷史較短，但發展很快。雖然大量的制備與研究開始於第三階段，僅有不到十年的短暫歷程；但到目前為止，已制備出多種插層納米復合物，其特殊的性能引起許多化學家、材料學家的興趣，在不久的將來理論和應用研究方面必將有新的發展和突破。

⑸ 插層復合材料和普通復合材料的區別

復合材料(Composite materials)，是以一種材料為基體(Matrix)，另一種材料為增強體(reinforcement)組合而成的材料。各種材料在性能上互相取長補短，產生協同效應，使復合材料的綜合性能優於原組成材料而滿足各種不同的要求。復合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質細粒等。composite由兩個或多個不同物理相組成的一種固體材料。

⑹ 納米復合材料有哪幾種類型如何進行穩定化設計

納米復合材料是由兩種或兩種以上的固相至少在一維以納米級大小（1-100
nm）復內合而成的復容合材料。這些固相可以是非晶質、半晶質、晶質或者兼而有之，而且可以是無機物、有機物或二者兼有。納米復合材料也可以是指分散相尺寸有一維小於100nm的復合材料，分散相的組成可以是無機化合物，也可以是有機化合物，無機化合物通常是指陶瓷、金屬等，有機化合物通常是指有機高分子材料。當納米材料為分散相，有機聚合物為連續相時，就是聚合物基納米復合材料。

⑺ 什麼是納米生物復合材料

從材料學角度來看，生物體及其多數組織均可視為由各種基質材料構成的復合材料。具體來看，生物體內以無機-有機納米生物復合材料最為常見，如骨骼、牙齒等就是由羥基磷灰石納米晶體和有機高分子基質等構成的納米生物復合材料。人們通過仿生礦化方法制備納米生物復合材料，獲得了優於常規材料的力學性能。

按照生物礦化過程原理，美國科學家找到了一種兩親性肽分子，該兩親分子一端為親水的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)，另一端含有磷醯化的氨基酸殘基，親水的RGD序列有利於材料與細胞的粘連，而磷醯化的氨基酸殘基可與鈣離子相互作用。此兩親性肽分子能組裝成納米纖維以期促進生物礦化，使之成為模板指導羥基磷灰石(HA)結晶生長。此兩親分子納米纖維溶液可形成類似於骨的膠原纖維基質的凝膠，因此可將疑膠注射至骨缺損處作為生成新骨組織的基質。研究表明將凝膠置於含酸和磷酸鹽離子的溶液中，20min後體系仿生礦化，HA結晶沿纖維生長，轉變成羥基磷灰石-肽復合材料，該納米生物復合材料堅硬如真骨。

清華大學研究開發的納米級羥基磷灰石-膠原復合物在組成上模仿了天然骨基質中無機和有機成分，其納米級的做結構類似於天然骨基質。多孔的納米羥基磷灰石-膠原復合物形成的三維支架為成骨細胞提供了與體內相似的微環境。細胞在該支架上能很好地生長並能分泌骨基質。體外及動物實驗表明，此種羥基磷灰石-膠原復合物是良好的竹修復納米生物材料。

⑻ 根據層狀材料在基體中的分散情況，聚合物基插層納米復合材料可分為哪幾類，各有什麼特點

此外還通過聚合物溶液插層及熔體插層分別制備出硅橡膠/蒙脫土及PS/粘土納米A、復合材料的類型從微觀結構上看，復合材料可分為四類，如下圖。在第一類

⑼ 什麼是復合材料，納米材料的特性，納米材料的分類

納米材料來是指在三維空間中自至少有一維處於納米尺寸(0.1-100 nm)或由它們作為基本單元構成的材料，這大約相當於10~100個原子緊密排列在一起的尺度。
「納米復合聚氨酯合成革材料的功能化」和「納米材料在真空絕熱板材中的應用」2項合作項目取得較大進展。具有負離子釋放功能且釋放量可達2000以上的聚氨酯合成革符合生態環保合成革戰略升級方向，日前正待開展中試放大研究。
該產品的成功研發及進一步產業化將可輻射帶動300多家同行企業的產品升級換代。聯盟制備出的納米復合絕熱芯材導熱系數可控制為低達4.4mW/mK。該產品已經在企業實現了中試生產，正在建設規模化生產線。
聯盟將重點研究開發阻燃型高效真空絕熱板及其在建築外牆保溫領域的應用研發和產業化，該技術的開發將進一步促進我國建築節能環保技術水平的提升，帶動安徽納米材料產業進入高速發展期。