纳米科学技术进展和前景(Ⅲ)──兼论在化工新材料(含涂料)领域的应用

　　（“聚合物复合材料和功能材料"教部*点实验室，广州510275）催化剂增强、增韧的聚合物材料磁记录、《存储、吸波材料导电浆料、非线性电阻、静电屏蔽材料、电进屏蔽材料等光吸收材料、隐身材料、光通信材料、非线性光学材料、光记录、光显示、光电材料等低温烧结材料敏感材料（压敏、灌敏、敏等）仿生材料、医用材料、环保材料、耐摩擦材料、耐磨损材料、高介电材料等2.1.3聚合物甚纳米ft合材料的小结除上述聚合物/无机纳米粒子复合材料、聚合物/有机插层改性无机纳米复合材料外，还有聚合物/聚合物分子复合材料。聚合物基纳米复合材料性能与用途见表5；聚合物基纳米复合材料的制法和应用汇总于；团聚的纳米粒子分散在聚合物基体中见；接技纳米粒子分散在聚合物基体中的可能结构见。

　　性催化力学性能磁性电学性能光学性能热学性能敏感特性其他2.2在医药、生化、环保上应用前*2.2.1在药物输运系统上应用纳米技术导致药物制造和输运的根本改变，有望影响下个10年全世界价值3 800亿美元的药物市场的一半，其中美国公司的市场份额大约占40%.纳米技术的应用包括：⑴纳米尺寸化使低溶解度的物质有可能用作药物，这将使得可用作药剂（粒子尺寸：1~200run）的化学品的数量近似增大1倍。

　　⑵枝状篼分子具有在水溶液中的高溶解度，确定的结构、高的单分散性和低毒性，使得它成为所谓纳米生物药物输运装置的重要部件。

　　-100nm的粒子导向肿瘤。纳米尺寸的标记可以在初期仅有少量癌细胞存在时探测癌症。

　　（4）在纳米粒子表面接上作为导向受体的配合物来实现活性导向。受体可以识别损伤的组织，附在上面并释放药物。

　　（5通过提篼微小粒子对组织的黏附力来增强局域药物的效能。

　　2.2.2在生化上应用生物、化学和物理在纳米尺度上的结合使得生物和化学试剂敏感器的研制取得显著的进展。民灾害感应和医药也将从中受益。防务的研究和发展计划正在发许多敏感塍项目，增加对毒气进攻感应的敏感性。有两项技术正在接近成熟：*项是可以选择性探测DNA的比色敏感器，在商业上它已成功用于测试结核病。其原理是DNA吸附在纳米尺寸的金粒子上，当互补DNA链在溶液中时，金粒子被束缚而相靠近。纳米粒子将随粒子的团聚而改变悬浮液的颜色，由此确定探测结果。与现有技术相比，该敏感器更简单、更便宜（只相当于现有探测手段的U10）和更具有选择性。

　　一项辅助技术是基于显微镜AFM，即免疫测定磁珠附在一个微悬臂上。在实验室中，AFM技术相对于传统的免疫测定技术，其灵敏度可以提高到100- 2.2.3在环保书1S上的应用抗菌作用：Tift在水和空气中受紫外线辐照下产生带负电的电子（e和带正电的空穴（h*），发生一系列化学反应。形成空穴-电子对。吸附溶解在TiOi表面的氧俘获电子形成Or，而空穴则将吸附在Ti02表面的OH-和H2氧化成H0.生成的Or和H0有强的氧化能力，有机物（如细菌）可被其氧化，生成）2和H2，致使在很短时间内杀灭细菌，消臭和除去油污，利用这个作用原理制备Ti02光催化净化大气环保涂料，用于大气中的N（X等污染气体的脱除有较好的应用前录。其反应过程如下：聚合物/聚合物（分子复合材料）直径10nm的刚性聚合物聚合物/TLCP原位复合制法溶液共混（使LCP形成微纤>应用性棋量由1.7*.9GPa，拉伸强度。

　　~3倍提篼后者的棋量和强度1-2倍聚合物基纳米复合材料基体聚合物光*节能、环保上应用：汽车工业为节省能源，需求新型轻质材料如塑料来代替金属，但性能优良的塑料价格太高，不被汽车制造商普遍采用。纳米粒子分散在传统的聚合物中构成新型纳米复合材料，可以经济地代替金属，是当前国际上正在研究的课题。理论上，纳接枝改性纳米粒子分散在聚合物基体中可能结构示意米复合材料易于挤出或模塑成型，具有近似金属的刚度和强度，且质纛轻，耐腐蚀能力、消除噪音能力、部件固化和重复利用能力都得到提高。然而如何将纳米粒子均匀地分敝在塑料中制备纳米复合材料的工艺，以及有效地将复合材料制成部件的方法还有待发展。

　　美国正在实施一项高技术计划（ATP），发展实用的合成和制造技术以确保新型的高性能、质轻的“纳米复合材料”在汽车工业中的应用。计划如实施成功，由于质量的减轻美国一年生产的汽车在使用寿命期限内共能节省150亿L汽油，减少二氧化碳的排放倨50亿kg.这些材料也将应用于非汽车工业，如建筑工业的管转讯中西部涂料与涂装技术信息交流会已成功举办了四届，每届会议都相应出版一册论文集，迄今已编辑出版论文集四册，论文集汇集知名专家、教授及科研工作者关于涂料与涂装方面的论文，并行业科技人员值得收藏的宝贵资料，现1~4册论文集，共计280元（含邮费）。

　　欲订购者请与《现代涂料与涂装》编辑部联系地址：兰州市东岗东路1205号道和套管接口、冰箱内衬，商业、医用和家用设备外壳，游览车和仪表器械等，该项ATP计划开始于1997年，为期5年，参加者包括：DOW、MIA.总金额1 590万美元，其中780万美元由政府提供。

　　2.3在涂料中应用前*由于纳米粒子的比表面积很大，能吸收电磁波，同时纳米粒子尺寸远小于红外及雷达波波长，对波的透过率很大。因此，不仅能吸收雷达波，也能吸收可见光和红外线。用含有纳米粒子的涂层在很宽的频带范围内可逃避雷达的侦察，同时也有红外线隐身作用。如用纳米级的基铁粉、镍粉、铁氧体粉改性的有机涂料涂到飞机、导弹、军舰等武器使其具有隐身功能。还可用于其他舰艇、装甲车、水雷、火炮、坦克、车辆、雷达、通讯系统、各种工程和工事以及作战服装的隐身等。

　　（2）豪华轿车面漆随角异色效应一般轿车用金属面漆是用铝粉颜料或云母珠光颜料或两者合用，是通常称谓的金属闪光涂料。如加人纳米粒子Ti02，使金属面漆的随角异色效应更强，大大提高轿车的装饰性与高雅豪华感。这是因为纳米Ti2本身具有透明性，又具有对可见光一定的遮盖作用所造成的。透射光在铝粉表面的反射与纳米TiCh的表面反射协同作用产生了不同的视角效应。此外，含纳米Ti02的涂层具有更好的抗划痕能力、耐磨、抗腐蚀性能。

　　*静电屏蔽涂料：用纳米二氧化钛、二氧化锡、三氧化二铬等与树脂复合而成。

　　*电绝缘涂料：用纳米级碳酸钡与树脂复合制成。

　　磁性涂料：用纳米级Fe304与树脂复合制成。

　　*阻隔涂料：用纳米级无机粒子/树脂复合涂料，如含2%黏土/树脂复合涂料对水汽或02，He等渗透的阻隔能力大大提篼（见0），可用作纸张和塑料包装涂料。

　　0黏土含量对水汽透过率的影响紫外光屏蔽涂料：纳米Ti02/树脂复合涂料，其中纳米Ti02粒子是一种稳定的无毒紫外光吸收剂，可作光的防老剂。

　　8叫（8nm）TiOj；对300nm紫外线屏蔽可用30~60nm的TiO：。可用于高档木器涂料、食品包装涂料等。

　　改性清漆：用脂肪酸盐和树脂酸盐改性的纳米CaC3填充聚酯、聚氨酯清漆，在柔韧性、硬度、流平性及光泽等方面都明显优于未改性的纳米cac3填充的清漆。

　　*抗菌涂料：含有纳米银盐、氧化锌等的涂料。

　　2.4在催化剂、化学分离上的应用MobilOil公司的研究者通过发展纳米结晶体材料，革新了碳氢化合物的催化。他们着重研究孔径小于1rnn的多孔材料的沸石ZSM-5和Y型，ZSM-5具有10个原子构成的环结构，使得孔径在。45~0.60nm，增加了对化学反应的选择性。当前，沸石催化剂每年用于加工超过70亿桶的石油和化学品，新西兰则用该催化剂生产其所需油料的1/3，将天然气经甲醉转化为燃料。现在ZSM-5和Y型沸石成为碳氢裂解和重构的基础，其商业价值在1999年超过300亿美元。MobilOi丨公司的另一个例子是具有1nm圆柱形微孔的AlSi用于催化剂和过滤。纳米技术进一步发展有望增长在全球催化剂市场（1999年超过2100亿美元）的份额。

　　在分离、提纯、选择吸附、装载催化剂、模板合成等方面有广泛的应用前景。（未完待续）

(完)