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天然高分子基纳米复合材料的制备与表征开题报告
一、研究背景
近年来，基于高分子复合材料的制备和应用在材料科学领域中受到广泛关注。其中，基于纳米材料的高分子复合材料具有许多优异的性质，例如高强度、高韧性、高温稳定性等，已经被广泛应用于航空领域、汽车制造领域、生物医学材料领域等。
目前，大多数基于纳米材料的高分子复合材料制备方法都采用化学合成技术，其中包括溶剂沉淀法、溶胶-凝胶法、电化学合成法等。但这些方法存在着一些缺点，例如需要严格的反应条件和高能耗，导致成本较高，同时会带来环境污染的问题。
因此，开发一种可持续、低成本、易实现、高效的天然高分子基复合材料制备方法是材料科学领域的研究热点之一。天然高分子材料是一类来源丰富、结构复杂、性质多样的材料，其来源包括植物、动物、微生物等。天然高分子基纳米复合材料（naturalpolymer-basednanocomposite，NPNC）采用天然高分子材料作为基质，通过添加纳米材料，制备具有优异性能的复合材料，由于具有天然高分子材料固有的可再生、可生物降解、低毒性、生物相容性等优点，NPNC有望成为替代传统复合材料的理想选择。
二、研究目的和意义
本研究旨在探索一种新型的天然高分子基纳米复合材料制备方法，并对制备的复合材料进行表征和性能研究，以期为高分子纳米复合材料的制备和应用提供新思路和新方法。
具体而言，本研究的目的包括：
1.建立一种以天然高分子材料为基质、纳米材料为填料的天然高分子基纳米复合材料制备方法；
2.通过实验对制备的天然高分子基纳米复合材料进行物理性质、化学性质、热力学性质等多方面的表征，探讨纳米填料对复合材料性能的影响；
3.探究天然高分子基纳米复合材料的应用前景，包括生物医学、新能源等领域。
三、研究内容和方法
1.天然高分子基纳米复合材料制备方法的建立
本研究将采用原位聚合法作为制备天然高分子基纳米复合材料的主要方法。将天然高分子作为基质，在溶液中添加适量的纳米填料和交联剂，在特定条件下实现高分子材料的原位聚合与构建纳米复合材料。
2.天然高分子基纳米复合材料的表征
本研究将采用多种表征方法对天然高分子基纳米复合材料进行表征，包括扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、差示扫描量热仪（DSC）、热重分析（TGA）、拉伸试验等。
3.天然高分子基纳米复合材料的应用探索
本研究将探究天然高分子基纳米复合材料的应用前景，包括作为生物医学材料的应用、作为新能源材料的应用等方面的研究。
四、研究进度安排
第一年：
1.确定纳米材料的种类和制备方法；
2.设计实验，建立制备天然高分子基纳米复合材料的方法；
3.对制备的天然高分子基纳米复合材料进行表征。
第二年：
1.对制备的复合材料进行性能测试，包括物理性质测试、化学性质测试、热力学性质测试等；
2.分析测试结果，探讨纳米填料对复合材料性能的影响；
3.探究天然高分子基纳米复合材料的应用前景。
第三年：
1.对天然高分子基纳米复合材料的应用进行进一步的研究和探索；
2.撰写学位论文和相关科研论文，参加相关学术会议。
五、预期成果
1.建立一种新型的天然高分子基纳米复合材料制备方法；
2.对制备的天然高分子基纳米复合材料进行全面的表征研究，探究纳米填料对复合材料性能的影响；
3.探究天然高分子基纳米复合材料的应用前景，并提出相关研究建议和方向。
六、参考文献
1.Njuguna,J.,&Pielichowski,K.(2017).PolymerNanocompositesBasedonNaturalPolymers:AReview.InNaturalPolymers(pp.45-68).Springer,Cham.
2.Jena,J.,&Bhanja,S.K.(2018).RecentAdvancesinNaturalPolymer-BasedNanocompositesforFoodPackagingApplications.InNaturalPolymersforFoodPackaging(pp.233-250).Springer,Singapore.
3.Akil,H.,&Issaoui,M.(2019).NaturalPolymers-BasedNanocompositesforAutomotiveApplications.InAutomotiveApplicationsofEngineeredPolymerMaterials(pp.319-348).Springer,Cham.