摘要：隨著材料學(xué)的不斷發(fā)展，高分子材料越來越受重視，向高分子材料中加入特定的納米粒子，獲得新型改性高分子材料已經(jīng)成為目前研究的重點。采用這種方法可以使高分子材料的性能變得更加優(yōu)異，使其應(yīng)用范圍更加廣泛。
關(guān)鍵詞：納米技術(shù)；應(yīng)用；高分子材料
1、納米粒子的特點
納米顆粒是一種結(jié)構(gòu)微小且主要為原子或分子構(gòu)成的粒子，處于原子簇與宏觀物體之間的過渡范圍，具有表面與界面效應(yīng)。該顆粒的直徑范圍為1-100nm之間，屬于膠體粒子大小的范圍，肉眼可識別的范圍在微米等級，所以人眼無法觀察到納米粒子。納米材料的具體意義是指材料在三維空間里的尺寸至少存在一維處于納米粒子直徑的范圍。我國的研究現(xiàn)狀表明，納米材料已經(jīng)在冶金、陶瓷以及航天方面得到了廣泛的研究和應(yīng)用。根據(jù)其尺寸效應(yīng)，當(dāng)其周期性邊界受到一定的損壞時，在光、電、磁、以及熱力學(xué)等性能方面呈現(xiàn)出令人震驚的神奇現(xiàn)象。它既不屬于典型的微觀與不屬于典型的宏觀系統(tǒng)，所以納米粒子具有一些新奇的物理、化學(xué)特性，根據(jù)其諸多方面的性能特點，在高分子材料中恰當(dāng)?shù)貞?yīng)用會使相應(yīng)的高分子性能得到優(yōu)化并增添其特殊的性能，性能方面得到不斷地提升，不斷加深我國高分子材料的研究層次，使納米技術(shù)所生產(chǎn)的產(chǎn)品的性能更加滿足我國科技發(fā)展的需求。
2、納米高分子材料的優(yōu)勢
納米材料具有較大的比表面積(specific surface area)、小尺寸(small size)等特點，與普通材料相比具有一些新穎的特性和不可思議的特性。人們通常采用將納米粒子與聚合物結(jié)合的方法，利用納米材料的特殊性能開發(fā)新產(chǎn)品，用這種方法制得的聚合物材料成本低、周期短，其物理、化學(xué)性質(zhì)也與普通的改性材料不同。新型納米粒子/聚合物復(fù)合材料具有特殊的體積效應(yīng)(volume effect)、表面效應(yīng)(surface effect)、量子效應(yīng)(quantum effect)等特性。結(jié)合這些效應(yīng)，改性高分子材料具有特殊的性能，使其成為一種具有廣闊應(yīng)用前景的新型材料。
3、納米技術(shù)在高分子材料中的應(yīng)用
3.1 納米技術(shù)在塑料中的應(yīng)用
合理應(yīng)用納米技術(shù)，能夠增強塑料的性能，同時也能夠開發(fā)塑料的全新性能。納米粒子有著尺寸小、透光性能強的顯著特征，可以顯著增強塑料的致密感，如在制造塑料薄膜時，通過納米技術(shù)能夠增強塑料薄膜的透明度，并優(yōu)化其韌性和強度。納米技術(shù)本身有著眾多的活性中心和與基本結(jié)合的良好特點，不容易受到其他因素的作用而分開，再加上應(yīng)力場的存在，往往會產(chǎn)生微變形區(qū)，以此來容納能量，向外傳遞應(yīng)力，促使相應(yīng)的沖擊能力分散，增強塑料的韌性[1]。與此同時，納米技術(shù)可大大提高塑料的抗老化能力，一般情況下，塑料長時間暴露在紫外線的環(huán)境中，很容易產(chǎn)生高分子鏈斷裂的情況，直接降低了塑料的使用壽命。將納米二氧化硅和二氧化鈦混合，并與塑料有機融合，能夠吸納大部分的紫外線，避免或延緩塑料的老化現(xiàn)象。此外，納米技術(shù)還能夠促使塑料朝著功能化的方向發(fā)展，添加抗菌能力高的納米粒子有利于增強塑料的抗菌能力，并融入納米氧化鋅以此來改善塑料的抗靜電能力。納米技術(shù)也是促使塑料工程化的有效途徑，如運用納米技術(shù)促使聚丙烯改性，不僅可以節(jié)約資金支出，更能夠優(yōu)化材料的使用性能，為取得更客觀的經(jīng)濟效益創(chuàng)造了良好的條件。
3.2 納米技術(shù)在橡膠方面的應(yīng)用
在橡膠工業(yè)的生產(chǎn)過程中，已知在為提高產(chǎn)品的耐磨性以及強度而不斷努力，納米技術(shù)在橡膠改性方面取得了較為突出的成果。在生產(chǎn)過程中，將炭黑納米融入橡膠中，根據(jù)納米粒子的量子效應(yīng)以及小尺寸的特點，可以有效改善其原擁有的性能。在應(yīng)用的過程中納米粒子是扮演著補強的角色填充到橡膠中的。一般情況下橡膠以黑色為主，如果要生產(chǎn)其它顏色的橡膠產(chǎn)品，可根據(jù)需要改變注入的納米粒子，將炭黑納米粒子改為白色納米粒子，這樣便可提高橡膠的著色能力，使所生產(chǎn)的產(chǎn)品色彩更加鮮艷。雖然應(yīng)用納米技術(shù)可以有效改善塑料的性能，但是在納米技術(shù)應(yīng)用的過程中要有著嚴(yán)格的要求，否則不但會達(dá)不到改性的效果還會降低其原有的性能。納米粒子在注入橡膠中時，要嚴(yán)格控制所注入的納米粒子的大小。根據(jù)實驗表明，當(dāng)所注入的相應(yīng)納米粒子尺寸越小時，以上所提到的性能在改性中就會越好，隨著納米粒子尺寸的增大，則耐磨性以及強度會變差。在納米技術(shù)的應(yīng)用過程中可將納米氧化硅添加到橡膠材料中，利用其鏈接結(jié)構(gòu)特點，可以延長橡膠材料的使用壽命，使改性橡膠材料的抗衰老的性能得到有效的改善。經(jīng)過改性的橡膠材料在陽光下能夠?qū)ψ贤饩€起到反射的效果，降低紫外線對橡膠的傷害，不會出現(xiàn)斷裂及裂痕。為了不斷提高橡膠的強度，以及耐磨程度，在橡膠產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中應(yīng)用納米技術(shù)，根據(jù)不同納米材料所具備的特性來優(yōu)化橡膠的性能，使橡膠的改性得到較為突出的效果，為我國橡膠工業(yè)的發(fā)展提供強有力的推動[2]。
3.3 納米技術(shù)在纖維方面的應(yīng)用
納米復(fù)合纖維通常分為廣義和狹義區(qū)別。狹義的納米復(fù)合纖維指的是纖維直徑在納米級別的超細(xì)纖維，而廣義的納米復(fù)合纖維除狹義納米復(fù)合纖維外還包括將納米材料填充到普通纖維中進行改進當(dāng)前纖維的組合纖維材料。在我國，對廣義的納米復(fù)合材料研究較多，因為其應(yīng)用范圍較廣，且生產(chǎn)方式技術(shù)要求低于狹義的納米復(fù)合材料。在實際研究以及生產(chǎn)應(yīng)用中，可以將具有抗菌作用的納米粒子，如銀粒子、銅粒子或鋅粒子等作為添加劑填充到纖維材料中，從而使纖維產(chǎn)品具有抗菌作用。在實際生活中，我們所接觸到的大部分醫(yī)療器械和醫(yī)療用品都是用抗菌納米材料制作的，應(yīng)用范圍較廣。納米復(fù)合纖維材料對于紫外線的防護有一定的作用，這是因為納米粒子的尺寸小于紫外線的波長，小尺寸效應(yīng)導(dǎo)致其對紫外線的吸收更強。因此可利用其抵抗紫外線的特性制成各種防曬防紫外線用品，例如遮陽帽、防曬服、泳衣等。在研究遠(yuǎn)紅外技術(shù)領(lǐng)域，研究人員發(fā)現(xiàn)，將具有較高遠(yuǎn)紅外發(fā)射率的陶瓷微粉加入到高分子聚合物中，經(jīng)紡絲加工可制成遠(yuǎn)紅外納米纖維，其中的納米粒子可以有效地吸收材料本身釋放的遠(yuǎn)紅外射線，從而達(dá)到促進血液循環(huán)，調(diào)節(jié)新陳代謝的保溫保健功能。這種功能可以對人產(chǎn)生良好的保健作用，同時研究人員還發(fā)現(xiàn)，納米粒子可以高效地吸收電磁波，利用這一性能可以將這種納米粒子應(yīng)用在國防領(lǐng)域，使作戰(zhàn)部隊處于隱身狀態(tài)。
4、結(jié)束語
納米材料作為一種很好的技術(shù)，在高分子材料中有著重要的應(yīng)用，其未來前景十分廣闊，對于未來材料科學(xué)的發(fā)展有著特殊的重要現(xiàn)實意義。研發(fā)應(yīng)用納米復(fù)合材料可以利用我國優(yōu)勢的資源，對傳統(tǒng)的工藝進行改造，對環(huán)境保護也具有積極意義，具有巨大的市場潛力。
參考文獻(xiàn)：
[1]豐艷蘭,曾小飛.納米技術(shù)在高分子材料中的應(yīng)用[J].科技風(fēng),2013(22):112.
[2]車劍飛. 納米氧化物表面改性與分散技術(shù)及其在高分子摩擦材料中的應(yīng)用[D].南京理工大學(xué),2005.
