有机—无机纳米复合材料的研究进展.pdf

第32卷第9期上海交通大学学报Vo1．32No．9
1998年9月JOURNALOFSHANGHAIJIAOTONGUNIVERSITYS．1998

有机一无机纳米复合材料的研究进展

杨勇，，朱if-康漆宗能L／
1一fc—’’、-，．J～
(I-海交通大学化学化工学院)(中国科学院化学研究所)

摘要综述了有机一元机蚋米复合材料的最新发展，包括该类材料的制备方法、·眭能研究和
应用前景．三种主要的蚋米复合技术为溶胶一凝胶法、嵌入法和蚋米微粒填充法．蚋米复合材料
的光学和磁学等性能可用Maxwell形态理论、屡状结构理论和分形结构理论等来研究．这类
材料已在力学、热学、电学、磁学、光学、宇航和生物仿生手领域表现出广泛的应用前景．
关键词墨全塾茎f高聚物；溶胶一凝胶过程墨全赞
中田法分类号TB324，、。
醐一凝腹
AdvanceonOrganic—InorganicNanocompositeMaterials

YangYong，ZhuZikang，QiZongneng
SchoolofChemistryandChemicalTechnology，ShanghaiJiaotongUniversity，China
十InstituteofChemistry，AcademiaSinica，Beijing100080，China

AbstractAdvance0norganic—inorganicnanocompositematerialsisreviewed，whichincludestechnol—
ogyofpreparing，relationshipsbetweenpropertiesandstructures，aswellasperspectiveinapplica—

tion．Themainnanocompositemethodsaresol—gelprocess，intercalationandnanoparticle—filling．The

opticalandmagneticpropertiesarediscussedonthebasisofMaxwellGarnett，layeredandfractal

structuremodels．Awiderangeofpotentialapplicationsarepromisedinthefuture．

Keywordscompositematerials{polymers{sol-gelprocess}organic—inorganicnanocomposite

复合材料是指由超过一种以上的材料或材料相复合而成，用于获取具有某种特殊性能或良好综合
性能的材料．高聚物基复合材料PMCs最先得到发展，已有半个多世纪的历史，在工业、民用、航天航
空、生态、智能等领域取得了广泛的应用1]．
纳米复合材料是一类新垫复合材料，它是指一种或多种组分以纳米量级的微粒，即接近分子水平的
微粒复合于基质中构成一种复合材料．纳米复合材料因其分散相尺寸介于宏观与微观之间的过渡区域，
将给材料的物理和化学性质带来特殊的变化，正日益受到关注．纳米材料被誉为21世纪最有前途的材
料”，该类材料研究的种类已经涉及到无机物、有机物和非晶态材料等．
有机一无机纳米复合材料因其综合了有机物和无机物各自的优点，并且可以在力学、热学、光学、电
磁学和生物学等方面赋予材料许多优异的性能，正在成为材料科学研究的热点之一．目前，国内外这方
面的研究成果正不断见诸报道0]．本文拟对这些研究进展作一综述．

1有机一无机纳米复合技术

最先制得的纳米复合材料是无机纳米复合材料，如金属、非金属．陶瓷和石英玻璃等．目前，纳米复
合材料研究的种类已涉及到有机物和非晶态材料等．各国首先着重于纳米复合材料制备方法的研究，特

收稿日期：1997—05—30
栖鼻；男-1970年生．博士生．邮编：200240

弟9期橱勇，等：有机一无机纳米复舍材料的研究进展131

别是薄膜制备法的研究．纳米复合方法常用的有三种：溶胶一凝胶法、嵌入法和纳米微粒填充法．其中溶
胶一凝胶法较早用于制备有机一无机分子杂化材料或纳米复合材料；嵌入法在分子材料领域表现出很好
的前景，特别是将不同的性能综合到单一的材料中去．
1．1溶胶一凝胶法(Sol—GelProcess)
在l8世纪中期，Ebelman和GrahmanC在对二氧化硅凝胶的研究中，产生了用溶胶一凝胶工艺制备
无机陶瓷和玻璃的兴趣．溶胶一凝胶产品最早出现在50年代，除了粉末材料外，多孔固体、纤维、涂层和
薄膜也相继被制备．
溶胶一凝胶工艺的基本过程是液体金属烷氧化物M(OR)(M为si、T等元素，R为cH、CIHs等烷
基)与醇和水混合，在催化剂作用下发生如下