什么是插层纳米复合材料

⑴ 纳米复合材料分哪几种类型

纳米复合材料大致包括三种类型 ：纳米微粒与纳米微粒复合（0-0复合），纳米微粒与常规块体复合（0-3复合）及复合纳米薄膜(0-2复合)。此外，有人把纳米层状结构也归结为纳米材料，由不同材质构成的多层膜也称为纳米复合材料。这一类材料在性能上比传统材料也有极大改善，已在有些方面获得了应用。

(1)复合涂层材料:市场上大力宣传的“纳米洗衣机”、“纳米冰箱”等，实际上是采用了纳米涂层材料，这种材料具有高强、高韧、高硬度的特点，在材料表面防护和改性上有着广泛的应用前景。如MoSi2/SiC复合纳米涂层，经500℃,1小时热处理，涂层硬度可达20.8Gpa，比碳钢提高了几十倍。

(2)超塑性陶瓷:用粒径30nm的被Y2O3稳定化的四方ZrO2，并加入20% Al2O3，制成的陶瓷材延伸率可达200%，具有超塑性。甚至有人做到了延伸率800% 。这是由于纳米材料烧结温度低，烧结过程中速度快和有良好的界面延展性。

(3)高分子基纳米复合材料:将经高能球磨制成的纳米晶FexCu100-x粉体与环氧树脂混合制成了具有极高硬度的类金刚石刀片。日本松下电器公司已研制成功树脂基纳米氧化物复合材料，其静电屏蔽性能优于常规树脂基碳黑复合材料，而且可以根据氧化物类型改变颜色，在电器外壳涂料方面有广阔的应用前景。利用纳米TiO2粉体的紫外吸收特性可以制防晒膏和化妆品。

(4)磁性材料:由纳米四方Fe14Nd2B颗粒和10~15nm 的α-Fe粒子组成的复合材料具有高的矫顽力和高的剩余磁化强度。高矫顽力来源于Fe14Nd2B相很强的磁－晶各向异性和纳米粒子的单磁畴特性。

(5)光学材料:纯的Al2O3和纯的Fe2O3纳米材料在可见光范围是不发光的，但如果把纳米Al2O3和纳米Fe2O3掺和到一起 ，获得的纳米粉体或块体在可见光范围蓝绿光波段出现了一个较宽的光致发光带，发光的原因是Fe3+离子在纳米复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，动物的骨骼是由胶质的基体与纳米或亚微米的羟基磷灰石组成的一种复合体。纳米或亚微米的羟基磷灰石起增强作用。科学家们已按照这样的思路在实验室中制造出了人造骨。以上只列举了一些简单的例子，目前纳米复合材料的研究仍方兴未艾。

⑵ 什么是 溶液插层法

溶液插层法是用来制取复合纳米高分子材料的一种方法。

溶液插层法是高分子链在溶液中借助于溶剂而插层进入无机物层间，然后挥发除去溶剂，从而获得高分子纳米材料与无机材料的复合纳米高分子材料。该方法需要合适的溶剂来同时溶解高分子和分散粘土，而且大量的溶剂不易回收，对环境不利。如在溶液中聚环氧乙烷、聚四氢呋喃、聚己内酯等很容易嵌入到层状硅酸盐和V2O5凝胶中。Furuichi等用疏水性绿土（SAN）（季胺盐交换处理）与聚丙稀（PP）的甲苯溶液共混，经加热可以获得PP/SAN纳米复合材料。Ruiz-Hitzky等将聚环氧乙烷（PEO）与不同交换性阳离子的蒙脱上混合搅拌，合成了新的具有二维结构的高分子基纳米复合材料。

又如PE/黏土纳米复合材料的制备方法主要有3种：溶液插层复合法、熔融插层复合法和原位插层聚合复合法(简称原位聚合法)。溶液插层复合法是将PE溶解在溶剂中，PE分子链借助于溶剂插层进入层状硅酸盐片层中，除去溶剂后得到PE／黏土纳米复合材料。熔融插层复合法是在PE的熔点以上通过机械力的作用实现PE在黏土层间插层或使黏土层间剥离来制备PE／黏土纳米复合材料。原位插层聚合复合法是将催化剂引入黏土层间，然后进行乙烯聚合，通过聚合力的作用使黏土层间剥离，从而形成PE/黏土纳米复合材料。

⑶ 纳米复合材料的基本性质和特殊性质是什么

纳米复合材料的内涵非常丰富。如果指的是有机-无机纳米复合材料，它具有有机和无机内材料各自的特性容，而且也具有自己一些的特性。例如：有机-无机纳米复合膜就能够克服传统有机膜的trade-off效应，使得分离因子和通量同时升高。

⑷ 高岭土-有机插层复合物的发展历程

高岭石是插层材料的重要主体相，高岭石层的刚性特征使其在插层反应过程中能基本保持不变形，有利于层间有机分子的自组装和分子识别，有机分子在高岭石层间限制性环境中有序排列并具有各向异性。高岭石层与有机分子之间以分子水平相互作用，使复合物具有独特的物理、化学和机械性能。高岭土-有机插层复合物在催化剂、吸附剂、先进陶瓷材料等方面具有广阔的应用前景。插层反应也为纳米材料的研究和制备提供了新的途径。

高岭土-有机插层复合物的发展大体上可划分为3个阶段：1961～1987年为强极性有机小分子插层复合物制备阶段；1988～1997年为多种有机分子制备与表征阶段；1998年至今为应用研究与理论发展阶段。

第一阶段开始于1961年，和田光史把高岭土样品在浓醋酸钾溶液中浸泡或与醋酸钾一起研磨，复合物层间距膨胀到14Å。同年，威斯发现了尿素对高岭石群也起着相同的作用，并且查明高岭石与氨基甲醛、肼之间也有相同作用^［9］。1968年，Olejnik^［10］制备出了高岭土-二甲基亚砜（Kao-DMSO）插层复合物。初期阶段，研究这些插层物的目的是为了区分高岭石与其他粘土矿物种类。这一阶段，研究进展缓慢，制备的高岭土有机插层复合物的种类较少，表征手段一般为X射线衍射，到1987年，已制备出Kao-Urea、Kao-DMSO、高岭土-甲酰胺（Kao-FA）、高岭土-乙酸钾（Kao-KAc）、高岭土-肼（Kao-HY），埃洛石-甲酰胺（Hal-FA）、埃洛石-乙酸钾（Hal-KAc）、埃洛石-肼（Hal-HY）、高岭土-氧化吡啶（Kao-PNO）等插层复合物^{［11～12］}。该阶段以强极性有机小分子插入高岭土层间形成复合物为特征，偶尔以极性小分子作挟带剂制备出如Kao-PNO等复合物。

第二阶段以Sugahara等^［13］于1988年首次报道制备出高岭土-聚合物插层体高岭土-聚丙烯腈（Kao-PAN）为标志，使插层聚合制备高岭土-聚合物纳米复合材料成为现实。从此，许多学者开始注意并研究高岭土-有机插层复合物。此阶段主要以制备和表征为特征，表征方法有X射线衍射（XRD）、红外光谱（IR）、拉曼光谱（Raman）、魔角旋转核磁共振谱（MAS NMR）、热分析（TA）、比表面积测定（BET）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）以及有机物含量CHN分析等。该阶段制备出许多新的插层复合物，如高岭土-脂肪酸盐（Kao-FatA）^［14］、高岭土-聚丙烯酰胺（Kao-PAM）^［15］、高岭土-乙二醇（Kao-EG）^［16］、高岭土-聚乙二醇（Kao-PEG）^［17］等复合物。Frost及他的合作者对高岭土-插层复合物进行了大量研究，特别是用拉曼光谱对插层复合物进行表征并研究有机分子在高岭土层间的排列形式^{［18～20］}。

第三阶段以1998年Komori等^［21］确认高岭土-甲醇（Kao-MeOH）为一种通用的预插层体为划分标志。Kao-MeOH的通用性促进了大量新的插层复合物的合成。能直接插层于高岭土层间的有机物仅有极少数强极性有机小分子，其他有机分子的插层是用所谓“置换插层”的方法，即先用强极性有机小分子插层，然后再用其他有机分子置换插在高岭土层间的强极性有机小分子，从而达到插层目的。常用的预插层体，或称为前驱物（体）的有Kao-NMF、Kao-DMSO、高岭土-乙酸铵（Kao-AmAc）等，用这些预插层体可以制备出高岭土-聚丙烯酰胺（Kao-PAAm）^［22］、高岭土/1-甲基-2-吡硌烷酮（Kao-NMP）［^23］、高岭土/聚丙氨酸（Kao-β-Alanine）^［24］等。但是，仍然有许多有机物用上述这些预插层体不能进行置换，而用Kao-ME却能够制备出相应的插层复合物，如高岭土-聚乙烯基吡硌烷酮（Kao-PVP）^［25］、高岭土-烷基胺（Kao-CnN）^［26］、高岭土-硝基苯胺（Kao-NA）^［27］、高岭土-尼龙6（Kao-Nylon6）^［28］等。Kao-MeOH的通用性还表现在可作为纳米反应器用于制备纳米金属/高岭土复合物，如纳米Pd/高岭土复合物^［29］、纳米Ag/高岭土复合物^［30］。该阶段以制备出大量新的高岭土有机插层复合物为基本特征外，理论研究和应用开发也是其显著特点。复合物的反应机理、结构特征及特殊性能研究等均有了较大的进展，分别探讨了插层复合物的结构及稳定性、水在插层中的作用、插层反应的影响因素等。插层及插层-脱嵌技术用于高岭土的表面修饰改性、高岭土剥片、大幅度提高高岭土的比表面积以及反应活性等应用性研究，为今后实现工业化生产建立了理论基础。

高岭土有机插层复合物的研究历史较短，但发展很快。虽然大量的制备与研究开始于第三阶段，仅有不到十年的短暂历程；但到目前为止，已制备出多种插层纳米复合物，其特殊的性能引起许多化学家、材料学家的兴趣，在不久的将来理论和应用研究方面必将有新的发展和突破。

⑸ 插层复合材料和普通复合材料的区别

复合材料(Composite materials)，是以一种材料为基体(Matrix)，另一种材料为增强体(reinforcement)组合而成的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。composite由两个或多个不同物理相组成的一种固体材料。

⑹ 纳米复合材料有哪几种类型如何进行稳定化设计

纳米复合材料是由两种或两种以上的固相至少在一维以纳米级大小（1-100
nm）复内合而成的复容合材料。这些固相可以是非晶质、半晶质、晶质或者兼而有之，而且可以是无机物、有机物或二者兼有。纳米复合材料也可以是指分散相尺寸有一维小于100nm的复合材料，分散相的组成可以是无机化合物，也可以是有机化合物，无机化合物通常是指陶瓷、金属等，有机化合物通常是指有机高分子材料。当纳米材料为分散相，有机聚合物为连续相时，就是聚合物基纳米复合材料。

⑺ 什么是纳米生物复合材料

从材料学角度来看，生物体及其多数组织均可视为由各种基质材料构成的复合材料。具体来看，生物体内以无机-有机纳米生物复合材料最为常见，如骨骼、牙齿等就是由羟基磷灰石纳米晶体和有机高分子基质等构成的纳米生物复合材料。人们通过仿生矿化方法制备纳米生物复合材料，获得了优于常规材料的力学性能。

按照生物矿化过程原理，美国科学家找到了一种两亲性肽分子，该两亲分子一端为亲水的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)，另一端含有磷酰化的氨基酸残基，亲水的RGD序列有利于材料与细胞的粘连，而磷酰化的氨基酸残基可与钙离子相互作用。此两亲性肽分子能组装成纳米纤维以期促进生物矿化，使之成为模板指导羟基磷灰石(HA)结晶生长。此两亲分子纳米纤维溶液可形成类似于骨的胶原纤维基质的凝胶，因此可将疑胶注射至骨缺损处作为生成新骨组织的基质。研究表明将凝胶置于含酸和磷酸盐离子的溶液中，20min后体系仿生矿化，HA结晶沿纤维生长，转变成羟基磷灰石-肽复合材料，该纳米生物复合材料坚硬如真骨。

清华大学研究开发的纳米级羟基磷灰石-胶原复合物在组成上模仿了天然骨基质中无机和有机成分，其纳米级的做结构类似于天然骨基质。多孔的纳米羟基磷灰石-胶原复合物形成的三维支架为成骨细胞提供了与体内相似的微环境。细胞在该支架上能很好地生长并能分泌骨基质。体外及动物实验表明，此种羟基磷灰石-胶原复合物是良好的竹修复纳米生物材料。

⑻ 根据层状材料在基体中的分散情况，聚合物基插层纳米复合材料可分为哪几类，各有什么特点

此外还通过聚合物溶液插层及熔体插层分别制备出硅橡胶/蒙脱土及PS/粘土纳米A、复合材料的类型从微观结构上看，复合材料可分为四类，如下图。在第一类

⑼ 什么是复合材料，纳米材料的特性，纳米材料的分类

纳米材料来是指在三维空间中自至少有一维处于纳米尺寸(0.1-100 nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。
“纳米复合聚氨酯合成革材料的功能化”和“纳米材料在真空绝热板材中的应用”2项合作项目取得较大进展。具有负离子释放功能且释放量可达2000以上的聚氨酯合成革符合生态环保合成革战略升级方向，日前正待开展中试放大研究。
该产品的成功研发及进一步产业化将可辐射带动300多家同行企业的产品升级换代。联盟制备出的纳米复合绝热芯材导热系数可控制为低达4.4mW/mK。该产品已经在企业实现了中试生产，正在建设规模化生产线。
联盟将重点研究开发阻燃型高效真空绝热板及其在建筑外墙保温领域的应用研发和产业化，该技术的开发将进一步促进我国建筑节能环保技术水平的提升，带动安徽纳米材料产业进入高速发展期。