聚合物纳米复合材料的研究进展

聚合物纳米复合材料的研究进展陶杰,季学来(南京航空航天大学材料科学与技术学院,江苏南京210016)摘要:纳米材料和技术是21世纪“最有前途的材料”和“决定性的技术”,本文论述了聚合物基纳米复合材料的分类;简述了聚合物纳米复合材料的制作方法;给出纳米粒子对聚合物纳米复合材料的力学性能和功能特性的影响,讨论了纳米粒子改性热塑性聚合物、热固性聚合物的应用情况。关键词:聚合物;纳米复合材料;复合材料中图分类号:TB33文献标识码:A文章编号:167125276(2006)0120013205ReviewofpolymernanocompositesTAOJie,JIXue2lai(CollegeofMaterialsScienceandTechnology,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,JSNanjing210016,China)Abstract:Nanomaterialsisthemostimportantmaterialwhilenano2technologyisadominativetechnologyinthe21stcentury.Theclassificationandthepreparationofpolymernanocompositesarefirstlyintroducedinthispaper.Thentheeffectofnano2particlesonthemechanicalandfunctionalpropertiesofthenanocompositesisdiscussed.Finallytheapplicationofthermoplasticandthermosettingnanocompositesisreviewedinsomefields.Keywords:polymer;nanocomposties;composites0引言纳米科技是指在纳米尺度(1～100nm)上研究物质的特性与相互作用。它是在20世纪80年代末诞生并正在蓬勃发展的一种高新技术。它的内容是在纳米尺寸范围内认识和改造自然。它的出现标志着人类改造自然的能力已延伸到原子、分子水平,标志着人类科学技术已进入到一个新的时代———纳米科技时代。纳米科技的前景是诱人的,其发展速度也令人吃惊[1]。1990年7月,在美国巴尔的摩召开了国际首届纳米科学技术会议(Nano2ST),在会上,各国科学家们对纳米科技的前沿领域和发展趋势进行了讨论和展望,并决定出版《纳米结构材料》、《纳米生物学》、《纳米技术》等三种杂志[2];1994年在德国斯图加特召开了第二届国际纳米材料学术会议;第三届国际会议在美国夏威夷召开;1996年在中国召开了第四届纳米科学技术会议;1998年,在瑞典斯德哥尔摩召开了第四届纳米材料会议;2000年,在日本仙台举行第五届国际纳米材料会议;2001年在中国举行“2001年国际纳米材料高层论坛与技术应用研讨会”;2005年在中国举行了“国际纳米科技会议”。纳米科技诞生不久,就在几个重要方面取得了重要发展。发达国家政府纷纷提出优先发展纳米科技的国家战略,约有30多个国家和地区制定了国家或地区纳米科技发展战略计划[3]。例如美国的“NNI计划(国家纳米技术计划)”和在NNI计划的框架内设立的30余项研究计划;韩国的“2002～2006年科技发展基本计划”;澳大利亚的“国家竞争力计划”等。各国政府逐年加大对纳米科技的投入,推动纳米科技的发展,抢占这个21世纪的科技战略制高点。欧盟于2005年6月13日公布了一项详细的欧洲纳米技术发展战略,以确保欧洲在纳米技术研究与应用领域保持世界领先地位。纳米材料和技术是纳米科技领域最富有活力、研究内涵十分丰富的学科分支。纳米材料的研究基础与应用并重,应用成为热点,产品陆续进入市场。纳米材料的许多新奇的性能使人们对这类材料的应用产生了极大的兴趣。应用领域不断扩大,包括为改善材料力学性能出现的特种合金、纳米陶瓷、纳米高分子复合材料等[4,5]。目前能够实现并真正投入产业化的只有纳米材料的改性技术,而其·综述与展望·陶杰,等·聚合物纳米复合材料的研究进展MachineBuilding&Automation,Fed2006,35(1):13～17,22·13·中又以无机纳米粉体改性聚合物的使用量最大,是目前新材料领域研究的热点。1聚合物纳米复合材料1.1聚合物纳米复合材料定义聚合物纳米复合材料是由各种纳米单元与有机高分子材料以各种方式复合成型的一种新型复合材料,所用的纳米单元可分为金属、无机物和高分子等。1.2聚合物纳米复合材料分类根据组分的不同,聚合物纳米复合材料可以分为三类:a)聚合物/聚合物分子复合材料:两种或两种以上的聚合物混合在一