目录摘要 (1)Abstract (2)1纳米科技发展态势和特点 (3)2高分子材料与纳米技术概况 (3)2.1几种高分子基纳米复合材料的制备方法及概述 (5)2.1.1 插层复合法 (5)2.1.2原位复合法 (6)2.1.3溶胶-凝胶法 (7)2.1.4LB膜法 (8)2.1.5微乳液聚合法 (8)3 高分子纳米复合材料的应用 (8)4高分子基纳米复合材料的应用简介 (9)4.1高性能工程塑料 (9)4.2电子产品材料 (10)4.3其他应用简介 (11)参考文献 (12)致谢 (13)纳米技术与高分子材料摘要:纳米技术正全力推动着化学工业未来的发展。
随着一些纳米技术的工业产品问世以及所显示出的诱人前景,现在“纳米技术”已经成为家喻户晓的名词。
纳米技术能在<100nm的水平上合成、处理和表征物质,这是一个涉及多门学科的广阔领域,它包含有:纳米材料、纳米生物技术、纳米电子学和纳米系统,如纳米电子机械系统、和分子机械等。
在世界范围内, 高分子材料的制品属於最年轻的材料.它不仅遍及各个工业领域, 而且已进入所有的家庭, 其产量已有超过金属材料的趋势, 將是21世纪最活跃的材料支柱.高分子材料在我们身边随处可见。
高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料。
关键词:纳米技术,高分子材料,复合材料,发展Nanotechnology and Polymer materials Abstract:Nanotechnology are trying their best to push chemical industrial future development. With some of nanometer technology industrial product appearance and shown tempting prospects, now "nanotechnology" has become a household nouns. Nanotechnology can in < 100nm level synthesis, processing and characterization of material, this is a broad field involving the multi-discipline, it contains: nano materials and nano biotechnology, nanoelectronics and nano system ,such as nanospheres electronic mechanical system, and the molecular machinery, etc. Worldwide, polymer products belong to the youngest material. It not only in many industrial fields, and has entered all the family, its production has been more than metal materials trend will is the 21st century the most active material pillar. Polymer materials in our side can be seen everywhere. Polymer materials according to characteristics into rubber, fiber, plastic, polymer adhesives, polymer coating and polymer matrix compositesKey words:Nanotechnology,Polymer materials, composite materials, development1 纳米科技发展态势和特点科学界普遍认为,纳米技术是21世纪经济增长的一台主要的发动机,其作用可使微电子学在20世纪后半叶对世界的影响相形见绌,纳米技术将给医学、制造业、材料和信息通信等行业带来革命性的变革。
因此,近几年来,纳米科技受到了世界各国尤其是发达国家的极大青睐,并引发了越来越激烈的竞争。
由于纳米技术对国家未来经济、社会发展及国防安全具有重要意义,世界各国(地区)纷纷将纳米技术的研发作为21世纪技术创新的主要驱动器,相继制定了发展战略和计划,以指导和推进本国纳米科技的发展。
目前,世界上已有50多个国家制定了国家级的纳米技术计划。
一些国家虽然没有专项的纳米技术计划,但其他计划中也往往包含了纳米技术相关的研发。
众所周知,为了抢占纳米科技的先机,美国早在2000年就率先制定了国家级的纳米技术计划(NNI),其宗旨是整合联邦各机构的力量,加强其在开展纳米尺度的科学、工程和技术开发工作方面的协调。
2003年11月,美国国会又通过了《21世纪纳米技术研究开发法案》,这标志着纳米技术已成为联邦的重大研发计划,从基础研究、应用研究到研究中心、基础设施的建立以及人才的培养等全面展开。
曰本政府将纳米技术视为“曰本经济复兴”的关键。
第二期科学技术基本计划将生命科学、信息通信、环境技术和纳米技术作为4大重点研发领域,并制定了多项措施确保这些领域所需战略资源(人才、资金、设备)的落实。
之后,曰本科技界较为彻底地贯彻了这一方针,积极推进从基础性到实用性的研发,同时跨省厅重点推进能有效促进经济发展和加强国际竞争力的研发。
欧盟在2002~2007年实施的第六个框架计划也对纳米技术给予了空前的重视。
该计划将纳米技术作为一个最优先的领域,有13亿欧元专门用于纳米技术和纳米科学、以知识为基础的多功能材料、新生产工艺和设备等方面的研究。
欧盟委员会还力图制定欧洲的纳米技术战略,目前已确定了促进欧洲纳米技术发展的5个关键措施:增加研发投入,形成势头;加强研发基础设施;从质和量方面扩大人才资源;重视工业创新,将知识转化为产品和服务;考虑社会因素,趋利避险。
另外,包括德国、法国、爱尔兰和英国在内的多数欧盟国家还制定了各自的纳米技术研发计划。
意识到纳米技术将会给人类社会带来巨大的影响,韩国、中国台湾等新兴工业化经济体,为了保持竞争优势,也纷纷制定纳米科技发展战略。
韩国政府2001年制定了《促进纳米技术10年计划》,2002年颁布了新的《促进纳米技术开发法》,随后的2003年又颁布了《纳米技术开发实施规则》。
韩国政府的政策目标是融合信息技术、生物技术和纳米技术3个主要技术领域,以提升前沿技术和基础技术的水平;到2010年10年计划结束时,韩国纳米技术研发要达到与美国和曰本等领先国家的水平,进入世界前5位的行列。
中国台湾自1999年开始,相继制定了《纳米材料尖端研究计划》、《纳米科技研究计划》,这些计划以人才和核心设施建设为基础,以追求“学术卓越”和“纳米科技产业化”为目标,意在引领台湾知识经济的发展,建立产业竞争优势。
综合国力和科技实力较强的发展中国家为了迎头赶上发达国家纳米科技发展的势头,也制定了自己的纳米科技发展战略。
中国政府在2001年7月就发布了《国家纳米科技发展纲要》,并先后建立了国家纳米科技指导协调委员会、国家纳米科学中心和纳米技术专门委员会。
目前正在制定中的国家中长期科技发展纲要将明确中国纳米科技发展的路线图,确定中国在目前和中长期的研发任务,以便在国家层面上进行指导与协调,集中力量、发挥优势,争取在几个方面取得重要突破。
鉴于未来最有可能的技术浪潮是纳米技术,南非科技部正在制定一项国家纳米技术战略,可望在2005年度执行。
印对箕府也通过加大对从事材料科学研究的科研机构和项目的支持力度,加强材料科学中具有广泛应用前景的纳米技术的研究和开发。
2 高分子材料与纳米技术概况高分子材料:以高分子化合物为基础的材料。
高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料,包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料,高分子是生命存在的形式。
所有的生命体都可以看作是高分子的集合. 纳米科学与技术,有时简称为纳米技术,是研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。
1981年扫描隧道显微镜发明后,诞生了一门以0.1到100纳米长度为研究分子世界,它的最终目标是直接以原子或分子来构造具有特定功能的产品。
因此,纳米技术其实就是一种用单个原子、分子射程物质的技术。
纳米技术是一门交叉性很强的综合学科,研究的内容涉及现代科技的广阔领域。
纳米科学与技术主要包括:纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等。
这七个相对独立又相互渗透的学科和纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征这三个研究领域。
纳米材料的制备和研究是整个纳米科技的基础。
其中,纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论基础,而纳米电子学是纳米技术最重要的内容。
高分子基纳米复合材料,是指用具有纳米尺寸的其他材料与高分子材料以各种方式复合成型的一种新型复合材料。
从广义上来说,高分子基纳米复合材料,只要其组分中的某一相,至少有一维的尺寸处在纳米尺度范围,就可以将其视为高分子基纳米复合材料。
综上所述纳米技术与高分子材料的有机结合则为高分子纳米复合材料。
这也是世界各国发展研究的必要趋势。
2.1 几种高分子基纳米复合材料的制备方法及概述2.1.1插层复合法插层复合法是制备高分子基纳米复合材料的一种重要方法。
许多无机化合物,如硅酸盐类粘土、磷酸盐类、石墨、金属氧化物、二硫化物等具有典型的层状结构作为主体,将有机高聚物作为客体插入主体的层间,从而可以制备高分子基纳米复合材料。
插层复合法可分为三类:2.1.1.1插层聚合法插层聚合法是先将高分子物单体分散、插入到层状无机物(硅酸盐等)片层中(一般是将单体和层状无机物分别溶解到某一溶剂中),然后单体在外加条件(如氧化剂、光、热等)下发生原位聚合。
利用聚合时放出的大量热量,克服硅酸盐片层间的库仑力而使其剥离,从而使纳米尺度硅酸盐片层与高分子物基体以化学键的方式结合。
1987年,日本首先利用插层复合法制备尼龙6/粘土纳米复合材料(NCH)。
中国科学院化学研究所对尼龙6/蒙脱土体系进行了研究,并首创了“一步法”复合方法,即将蒙脱土层间阳离子交换、单体插入层间以及单体聚合在同一步中完成。
2.1.1.2溶液插层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。
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。