聚合物金属纳米.ppt

主要内容前言材料分类纳米尺度：1－100nm(10－9－10－7m)

特殊效应：小尺寸效应，表面、界面效应，量子尺寸效应等。

纳米材料：是指材料两相显微结构中至少有一相的一维尺度达到纳米尺
寸的材料。

纳米科技：在分子、原子的水平上操作，创造出新的分子水平上的
组织、器件(新的物质)。

目标是直接以原子、分子及物质在纳米尺度上表现出来的
新颖物理、化学、生物学特性，以创造出特定功能的产品。
自然界的纳米材料

􀀹人体和兽类的牙齿
􀀹海洋中的生命粒子
􀀹蜜蜂的“罗盘”—腹部的磁性纳米粒子
􀀹螃蟹的横行—磁性粒子“指南针”定位作用的紊乱
􀀹海龟在大西洋的巡航—头部磁性粒子的导航
1.2纳米尺度上的几个效应(2)表面效应：(3)量子尺寸效应：1.3纳米材料特性(2)高化学活性，表面活性(金属纳米粒子的自燃性)(3)特殊力学性能(4)特殊光学性质当各向异性能减小到与热运动能相当时，磁化方向就不再固定在一个易磁化方向，呈现超起伏性，导致超顺磁性出现。(不同种类纳米磁性微粒的超顺磁临界尺寸不同)1.4纳米材料的分类
按结构：
零维纳米材料：量子点纳米粒子
一维纳米材料：如纳米线(量子线)、纳米管
二维纳米材料：薄层
纳米孔材料：如介孔分子筛制备方法：分为物理方法和化学方法

物理方法：高能球磨法、物理粉碎法、蒸发冷凝法、激光蒸发法、离子溅射法、喷雾法、分子束外延法…

化学方法：沉淀法、溶胶-凝胶法、微反应器法、水热及溶剂热法、化学气相沉积法、气相分解法、微乳液法、电化学法、辐射法、液相还原…ZnOandSnONanobelts
SCIENCEVOL2919MARCH20014%SDS(2)微反应器法(3)模板法(4)蒸发法(5)反相微乳液法(6)真空气相沉积法(8)晶核生长法(9)电化学法2.1高分子材料(2)分类(今天的情况)2.2聚合物纳米复合材料高分子纳米复合材料是由各种纳米单元(其某一组成相至少有一维的尺寸处在纳米尺度范围内)与高分子材料以各种方式复合成型的一种新型复合材料。

纳米单元:
按成分分:可以是金属，也可以是陶瓷、高分子等；
按几何条件分:可以是球状、片状、柱状纳米粒子，甚至是纳米丝、纳米管、纳米膜等；
按相结构分:可以是单相，也可以是多相；

复合体系的主要几何参数包括纳米单元的自身几何参数，空间分布参数和体积分数。

此外，还有高分子纳米多层膜复合材料，有机高分子介孔固体与异质纳米粒子组装的复合材料等。
金属纳米材料的小尺寸效应、量子尺寸效应和表面界面效应等，使金属纳米粒子呈现出奇特的光、电、磁、声等性质。

但是由于具有庞大的比表面积，使其具有很高的活性，易氧化、易团聚，这样就大大降低了其应用价值和应用范围。

将聚合物和金属纳米材料结合起来，不仅能防止金属纳米粒子的氧化和团聚，而且能提供良好的加工成型性。另外，采用一些功能高分子，将会使这种复合材料具有常规材料不可比拟的优异性能。聚合物-金属纳米复合材料的研究已经成为材料领域的研究热点之一。制备方法：
直接分散法、原位形成法、沉积法、离子注入法、辐射化学法、光照化学法、球磨法；2原位形成法

原位形成法可以分为以下三类，在聚合物基体中原位形成金属纳米粒子，或是在纳米粒子存在下单体原位聚合形成聚合物，或是聚合物与金属纳米粒子原位形成。

(1)在聚合物存在下原位形成金属纳米粒子

在聚合物溶液或者液态聚合物中加入无机或有机金属化合物，通过对该混合体系进行热处理或者加入还原剂使金属化合物转化为金属纳米粒子，得到聚合物-金属纳米复合材料。在含有纳米粒子的单体溶液中，自由基原位引发单体聚合，形成聚合物-金属纳米复合材料。沉积法是在真空中加热金属，形成的金属气体沉积在聚合物或是单体中，通过一系列后处理方法得到聚合物-金属纳米复合材料，将该方法分成三类进行介绍。(3)低温化学沉积法4模板合成法指在固态嵌段共聚物基体中形成金属纳米粒子。6辐射化学法7光照化学法2.3.2聚合物-金属纳米材料的应用3传感器
外界环境(如温度、光、湿气)的变化会迅速引起金属纳米粒子表面离子价态或电子传输的变化，即引起电阻的变化，这就使金属纳米粒子具有气敏、压敏、湿敏、热敏等性质。聚合物作为基体的复合传感器，能延长材料的使用寿命，提高
稳定性。
Shamar等制备了聚苯胺-铜纳米复合传感器，这种传感器对氯仿气体很敏感，能检测的浓度小于100ppm不得使用，随
着纳米粒子含量的增加，敏感性增加。
4光学材料
由于量子尺寸效应和表面效应的影响，与本体金属相比，金属纳米粒子的光学性能变化十分显著；另外当纳米粒子分散在聚合物基体中时，由于介电限域效应，即聚合物(通常折射率低)和金属(通常折射率高)折射率的不同，在光的照射下，粒子表面附近的场强由于折射率的变化造成的边界效应增大，从而使这种材料具有特