纳米材料Word文档格式.docx
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奈米銀之應用範圍
材料業:
加入到塑膠、不銹鋼、裝飾材料、混凝土、玻璃等材料作為抗菌添加劑。
水處理:
篩檢程式材、殺菌劑
醫藥:
皮膚科藥、眼藥、痔瘡藥
醫用材料:
婦科外用品、潰瘍貼、醫用敷料、創可貼
個人護理用品:
婦女衛生巾、衛生護墊、消毒紙巾
化妝品:
祛痘產品、洗手液、沐浴露、香皂
紡織服裝:
抗菌制服、運動服、內衣鞋襪、醫用紡織品食品:
防腐劑
奈米銀觸媒之應用:
奈米光觸媒受限於必須在有光源環境的條件下始可反應,無法將抑滅病菌的工作發揮到極致。
而奈米銀離子與奈米光觸媒技術結合,使兩種不同用途的抑滅病菌新元素,在無光源下可發揮完全的抗菌除臭抗污效果,並可激發銀離子使其滅菌效果大增雙效齊下,同时銀離子可發揮自我還原能力強力分解細胞活性,達成完全滅菌效果,比光觸媒能殺光達600多種病菌,成為全方位全效24小時的奈米銀離子殺菌新素材。
除臭防臭、抗菌灭病毒、防污抗污自净、防雾亲水、净化大气、防霉制菌
2.敘述奈米碳管之合成與運用?
1.电弧放电法:
将石墨电极置于充满氦气或氩气的反应容器中,在两极之间激发出电弧,温度达4000度左右,则石墨会蒸发,生成的产物有富勒烯(C60)、无定型碳和单壁或多壁的碳纳米管。
通过控制催化剂和容器中的氢气含量,可以调节几种产物的相对产量。
2.觸媒高溫裂解法。
固相热解法:
常规含碳亚稳固体在高温下热解生长碳纳米管,这种过程比较稳定,不需要催化剂,并且是原位生长。
但受到原料的限制,生产不能规模化和连续化。
3.雷射法:
利用高能量雷射光照射在金屬及碳的混合靶材上,使碳蒸發,可以製造單層奈米碳管,產率可達79-90%,管徑約1nm。
激光烧蚀法:
在一长条石英管中间放置一根金属催化剂/石墨混合的石墨靶,该管则置于一加热炉内。
当炉温升至一定温度时,将惰性气体充入管内,并将一束激光聚焦于石墨靶上。
在激光照射下生成气态碳,这些气态碳和催化剂粒子被气流从高温区带向低温区时,在催化剂的作用下生长成CNTs。
运用
1.利用碳纳米管制备微型导线置于硅芯片上,用来生产更加复杂的电路。
2.制作性能优异的复合材料。
例如用碳纳米管材料增强的塑料力学性能优良、导电性好、耐腐蚀、屏蔽无线电波。
使用水泥做基体的碳纳米管复合材料耐冲击性好、防静电、耐磨损、稳定性高,不易对环境造成影响。
碳纳米管增强陶瓷复合材料强度高,抗冲击性能好。
3.碳纳米管上极小的微粒可以引起碳纳米管在电流中的摆动频率发生变化→“纳米秤”。
4.碳纳米管由于尺寸小,比表面积大,表面的键态和颗粒内部不同,表面原子配位不全等导致表面的活性位置增加是理想的催化剂载体材料
5.碳纳米管传感器(尺寸非常小灵敏度极高)和探头(强度高韧性好使用寿命长由于弯曲应力小对试样损伤小对比常规探头碳纳米管探头电镜可获得更清晰的图像)
6.碳纳米管场效应晶体管/场发射装置/氢气存储
7.碳纳米管电容器电容量巨大和普通介电电容器相比电容器电容量从微法拉级上升到法拉级。
3.敘述奈米材料顆粒之表面特性及改質方法?
粉末表面是指表面一個或幾個原子層,或是厚度幾nm的原子層。
表面是體相結構的終止層,有1側沒有鄰近的原子。
一部份化學鍵結形成懸空鍵,電子狀態與結構中的電子狀態不同。
隨合成方式、加工方式、處理過程,外在環境不同而不同。
比較內層原子有較高的活性。
表面不飽和鍵有強弱之分,斷裂面以離子鍵和共價鍵為主的是較強的不飽和鍵,表面為極性;
斷裂面以分子鍵為主的微弱不飽和鍵,表面為非極性表面。
高能表面物質(表面能約100~1000mJ/m2):
金屬及其氧化物、玻璃、矽酸鹽、無機固體表面。
低能表面物質(<
100mJ/m2):
有機固體表面、石蠟及各種塑料。
奈米顆粒表面性質:
粉體表面改質修飾,就是將粉體高表面能利用化學或物理方式將其表面能降低,使其能容易穩定分散於低表面能的材料中。
改质原因
纳米微粒比表面积很大,表面能高,使其易于团聚,分散性差,要想更好、更充分的应用纳米材料,就必须解决或避免纳米粒子的团聚,便要分析纳米粒子的表面状态,对其表面进行优化处理即对纳米粒子的表面进行改性。
团聚主要原因
(1)分子间力、氢键、静电作用等引起的颗粒聚集。
(2)由于颗粒间的量子隧道效应、电荷转移和界面原子的相互耦合,使微粒极易通过界面发生相互作用和固相反应而团聚。
(3)由于纳米粒子的比表面积巨大,其与空气或各种介质接触后,极易吸附气体、介质或与之作用而失去原来的表面性质,导致粘连与团聚。
(4)其表面能极高,接触界面较大,这使得晶粒生长的速度加快,因而颗粒尺寸很难保持不变。
改质方法
表面化学包覆改性法;
利用表面改性剂的活
性官能团对粒子表面进行化学吸附或化学反
应而达到粒子表面改性的目的。
主要有两种
方式:
(1)偶联剂法:
无机纳米粒子的表面能较高,其与表面能较低的有机体亲和性差,可采用偶联技术改善其相容性。
一般偶联剂分子必须具备两种基团:
能与无机粒子表面进行反应的极性基团和与有机物有反应性或相容性的有机官能团。
(2)表面接枝改性法:
通过化学反应将高分子的链接到无机纳米粒子的表面,因此可充分发挥无机纳米粒子各自的优点,实现设计优化,制备出具有新功能的纳米微粒。
1.物理改性方法:
是以各种表面活性剂在纳米粒子表面物理包覆改性或在纳米粒子的表面沉积一层与表面无化学结合的异质包覆层。
2.机械化学改性法:
运用粉碎、摩擦等方法增强粒子表面活性,从而使分子晶格发生位移,内能增大,在外力的作用下,活性的粉末表面与其它物质发生反应、附着,达到表面改性的目的。
3.高能改性法:
利用等离子体或辐射处理等引发聚合反应而实现改性的方法。
1.敘述奈米二氧化矽溶膠之合成及運用?
1.電氣透析法
2.加酸中和沉澱法
3.離子交換樹脂法
4.四氯化矽加水分解法
5.有基矽酸加水分解法
1.提高強度以及延伸率
2.提高耐磨性以及表面光滑度
3.提高抗老化性能:
奈米SiO2、TiO2適當的配比加入,可大量的吸收紫外線,以減緩材料的老化。
4.功能纖維添加劑:
紅外線屏蔽、抗菌、抗紫外線、抗靜電纖維添加劑
5.電子封裝材料:
吸濕、耐熱、透明
6.Hardcoating添加材料
7.高階電路基板
8.層間介質材料
9.金屬、磁器、紙張表面塗層
纳米二氧化硅溶胶的性能及用途
1.硅溶胶具有较大的吸附性:
硅溶胶中无数胶团产生的无数网络结构空隙,在一定条件下能够对无机物及有机物具有一定的吸附作用.
2.硅溶胶具有较大的比表面积
4.硅溶胶具有良好的耐温性:
一般可耐1600℃左右的高温。
5.硅溶胶具有较好的亲水性和较强的憎油性:
可以用蒸馏水或无离子纯水稀释至任意浓度,而且随稀释度的增加而稳定性增强;
当加入到有机物或多种金属离子中,又可以产生憎油性。
6.硅溶胶具有高度的分散性、较好的耐磨性和良好的透光性等,因此可以做良好的分散剂、防腐剂、絮凝剂、冷却剂等。
[用途]
1.用于铸模的耐高温涂料,可以使涂层具有较好的耐热性,减少高温下熔融金属对模具的损耗,并有助于脱模.
2.涂料行业:
能够使涂料牢固,,具有耐水,耐火,耐污,耐高温,涂膜硬度大,色泽鲜艳,不褪色等优点.还可应用于耐酸,耐碱,防火涂料和远红外线辐射涂料.
3.耐火材料的粘结剂:
粘结强度高,耐高温
4.纺织业:
可以用做径纺上浆助剂,减少断头率.在织物染色中使用,因具有粘结性,可以形成优良的保护液,增加染色的附着力.
5.造纸业:
作为感光纸的处理剂,玻璃纸的防粘剂;
其他办公用纸经处理后,可以提高打印效果,使显色更加鲜明.
6.催化剂:
在一定的条件下,作为载体来加速催化速度,以提高生产效率.
7.石油:
在芳腈类生产中以硅胶单体为催化剂,对提高芳腈回收率开辟了一个新的途径.在石油工业中,用硅溶胶做粘结剂和催化剂.
8.蓄电池中:
配置成固体蓄电池的电解液,提高蓄电池的使用寿命。
9.轧钢:
在涂层溶液中加入一定量的硅溶胶后可改善绝缘涂层的外观,绝缘性能,耐热性能,并且可以降低涂层的膨胀系数,改进矽钢的磁性.
10.玻璃中加入25-30%的硅溶胶,可以得到优质的硅酸硼玻璃.
11.广播器材:
硅溶胶可用做电视机的显像管粘结剂;
做变压器磁芯时,用其做粘结剂把矽钢片粘结成一体,并能够起到绝缘、耐高温作用,效果很好.
12.做高温炉的耐火砖的表面粘结剂,粘结强度高,耐高温(1000℃以上),节约能源。
13.半导体元件抛光剂:
将大粒子的硅溶胶做单晶硅抛光剂,不仅效果好,而且抛光速度快.
14.泡沫橡胶:
在干橡胶中加入5%的硅溶胶,就可以使多孔泡沫橡胶增强20%,对一定体积的橡胶而言,因为弹性提高,可以节省20%的橡胶.
15.硅溶胶可以作为酱油和米酒的澄清剂,而且不影响色、香、味.硅对人体无毒害,还有一定的防癌抗癌的作用.
16.用硅溶胶处理的化纤装潢物品,可使其污染性降低两倍,可见硅溶胶也是有效防污剂.
18.硅溶胶是极佳的净水剂.它混加硫酸铝后,可以使水中金属盐和悬浮浊物凝聚除去.
19.燃油中加入少量的硅溶胶,可以防止燃烧后的灰渣在柴油机上集结.
2.試利用您所學的奈米知識,設計一部您理想中的汽車?
纳米油漆—刮痕更少纳米塑料优异的物理性能:
强度高,耐热性强,比重更小。
由于纳米粒子尺寸小于可见光的波长,纳米塑料可以显示出良好的透明度和较高的光泽度,经过纳米技术处理的部分材料耐磨性更是黄铜的27倍、钢铁的7倍。
纳米润滑剂—磨损更小,使用寿命更长。
纳米催化剂:
在汽車觸媒轉化器中加入奈米稀土材料,除可將汽車排放的一氧化碳和氮氧化物,轉化為對人體和環境無害的二氧化碳和氮氣。
纳米碳管:
高強度汽車用鋼。
擋風玻璃,以奈米級的玻璃顆粒混塑膠,重量不但大大減輕,而且不沾雨絲,不易附著污垢。
汽車的汽缸使用奈米材料,碳氫化合物等氣體不易逸散出去,減少廢氣排放量。
車身塗奈米粉體,由於奈米顆粒結合緊密,不用擔心車身會留刮痕。
汽车電池添加了奈米級鋰顆粒,能夠大幅延長供電時間,縮短充電時間。
对有机涂层而言,紫外线是所有因素中最具侵蚀性的,若能避开紫外线的作用,则可大幅提高烤漆的耐老化性能。
最能有效遮蔽紫外线的材料,首推TiO2纳米粒子。
纳米TiO2的光学效应随粒径而变,尤其是纳米金红石型TiO2具有随角度变色效应车用排气触媒材料将纳米级稀土材料加入贵金属触媒中可大幅提高贵金属触媒的抗毒性能、高温稳定性,同时可降低贵金属用量。
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- 纳米 材料