南京工業(yè)大學(xué) 材料表面與界面 第五章+有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合材料中的界面第一講

1、Organic-inorganic Composite Materials參考書： 納米復(fù)合材料徐國(guó)財(cái)主編，化學(xué)工業(yè)出版社2002年 公元前5000年，中東人用瀝青和蘆葦復(fù)合在一起用來(lái)造船 公元前3000年前，印度人用蟲膠樹脂制作復(fù)合板 我國(guó)在封建時(shí)代故宮的建造中所使用了粘合劑 茅草和泥土的復(fù)合建造房子紫金山莊稻草裹水泥制蓋板紫金山莊稻草裹水泥制蓋板 負(fù)責(zé)負(fù)責(zé)人稱是竹篾環(huán)保型人稱是竹篾環(huán)保型安遠(yuǎn)炮臺(tái)始建于清光緒十年（1884年）中法戰(zhàn)爭(zhēng)鎮(zhèn)海役之前，安遠(yuǎn)炮臺(tái)為黃泥、沙、石灰、和糯米的混合物夯實(shí)而成，極堅(jiān)固。120多年前，清朝軍隊(duì)在鎮(zhèn)海大戰(zhàn)103天，擊敗了入侵法軍，取得中法戰(zhàn)爭(zhēng)期間(1883年12

2、月至1885年4月)海岸保衛(wèi)戰(zhàn)的首次勝利。法遠(yuǎn)東艦隊(duì)司令孤拔 此役受重傷！此役受重傷！ 安遠(yuǎn)炮臺(tái)最具有說(shuō)服力的定義是最具有說(shuō)服力的定義是 ISOISO（International International Organization for StandandizationOrganization for Standandization），），即即“復(fù)合材料是由兩種或者兩種以上物理和化復(fù)合材料是由兩種或者兩種以上物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)組合而成的一種多相固體學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)組合而成的一種多相固體材料。材料。”l關(guān)于復(fù)合材料的定義人們說(shuō)法不同。有人說(shuō)關(guān)于復(fù)合材料的定義人們說(shuō)法不同。有人說(shuō)“復(fù)合材料

3、復(fù)合材料是由兩種或者兩種以上單一材料構(gòu)成的具有一些新性能的是由兩種或者兩種以上單一材料構(gòu)成的具有一些新性能的材料材料”，這種解釋雖容易被人理解，但從科學(xué)的角度來(lái)看，這種解釋雖容易被人理解，但從科學(xué)的角度來(lái)看，尚不完善，也不夠確切。尚不完善，也不夠確切。復(fù)合材料界面工程示意圖復(fù)合材料界面工程示意圖復(fù)合材料界面微觀結(jié)構(gòu)和性能特征復(fù)合材料界面微觀結(jié)構(gòu)和性能特征（界面熱應(yīng)力效應(yīng)；界面化學(xué)反應(yīng)和界面（界面熱應(yīng)力效應(yīng)；界面化學(xué)反應(yīng)和界面結(jié)晶效應(yīng)引起的應(yīng)力效應(yīng)結(jié)晶效應(yīng)引起的應(yīng)力效應(yīng)力學(xué)性能（拉、力學(xué)性能（拉、壓、扭、彎、沖、壓、扭、彎、沖、剪剪)溫濕效應(yīng)溫濕效應(yīng)物理功能（電、光、物理功能（電、光、磁、聲、生

4、物效應(yīng)磁、聲、生物效應(yīng)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)功能復(fù)合材料結(jié)構(gòu)功能復(fù)合材料功能材料功能材料 顆粒特性顆粒特性/團(tuán)簇團(tuán)簇樹脂基體特性樹脂基體特性復(fù)合工藝條件復(fù)合工藝條件環(huán)境條環(huán)境條件件幾何結(jié)幾何結(jié)構(gòu)構(gòu)宏觀宏觀因素因素控制控制微觀結(jié)微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)設(shè)計(jì)宏觀宏觀性能性能應(yīng)用應(yīng)用效能效能無(wú)機(jī)相無(wú)機(jī)相有機(jī)相有機(jī)相 復(fù)合材料作為一門學(xué)科，作為一種新興的材料工業(yè)，直到本世紀(jì)末40年代才出現(xiàn)。19401960 稱為第一代。Glass fibers 增強(qiáng)塑料即玻璃鋼，同時(shí)出現(xiàn)了硼纖維和CFRP。19601980 稱為第二代。出現(xiàn)了KFRP、SiC纖維增強(qiáng)塑料、Al2O3金屬纖維增強(qiáng)塑料。此間是先進(jìn)復(fù)合材料的開

5、發(fā)時(shí)期。19802000 是先進(jìn)復(fù)合材料得到充分發(fā)展的時(shí)期，稱為第三代。在航空航天各領(lǐng)域得到了迅速的發(fā)展，并在各個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用，同時(shí)出現(xiàn)了纖維增強(qiáng)金屬、納米材料作為分散相等復(fù)合材料。 復(fù)合材料中存在兩種或者兩種以上的物理相，可以是連續(xù)的，也可以是不連續(xù)的。其中連續(xù)的物理相稱之為其中連續(xù)的物理相稱之為基體材料基體材料，而不連續(xù)的物，而不連續(xù)的物理相以獨(dú)立的形式分散在連續(xù)的基體中，即分散相。理相以獨(dú)立的形式分散在連續(xù)的基體中，即分散相。如果它對(duì)材料起到增強(qiáng)作用，則稱增強(qiáng)材料如果它對(duì)材料起到增強(qiáng)作用，則稱增強(qiáng)材料現(xiàn)代增強(qiáng)材料也有連續(xù)的情況，例如三維編織用于現(xiàn)代增強(qiáng)材料也有連續(xù)的情況，例如三維編織用于

6、復(fù)合材料的增強(qiáng)材料。復(fù)合材料的增強(qiáng)材料。復(fù)合材料增強(qiáng)材料 基體 在纖維復(fù)合材料成型過(guò)程中，在纖維復(fù)合材料成型過(guò)程中，經(jīng)過(guò)一定物理的和化學(xué)的復(fù)雜的變化過(guò)程，經(jīng)過(guò)一定物理的和化學(xué)的復(fù)雜的變化過(guò)程，基體與增強(qiáng)復(fù)合材料都共有特定形狀的整體材料基體與增強(qiáng)復(fù)合材料都共有特定形狀的整體材料。界 面基體基體Matrix增強(qiáng)體增強(qiáng)體Reinforcement界面界面Interface聚合物基CM thermosetting熱 固 性 樹 脂 （重要）環(huán)氧樹脂 Epoxy resin酚醛樹脂 phenolic resin不飽和樹脂 unsaturated resinetc. thermoplastic熱 塑 性

7、樹 脂聚烯烴： PE、PP、PolyolefinPolyamidePolycarbonate聚苯硫醚聚砜PEEKetc.金屬基CM Al、Mg、Ti陶瓷基 Al2O3、SiO2、SiCCarbon Matrix 玻璃、水泥、石灰OROCH2CHCH2基體通過(guò)界面和纖維成為一個(gè)整體1.以剪應(yīng)力的形式向增強(qiáng)體傳遞載荷；2.保護(hù)增強(qiáng)體免受外界環(huán)境的化學(xué)作用和物理?yè)p傷；3.基體像隔膜一樣將增強(qiáng)體彼此隔開。4.復(fù)合材料的橫向拉伸性能、壓縮性能、減切性能、耐熱性能和耐介質(zhì)性能等都與基體有著密切關(guān)系l在復(fù)合材料的兩種組成部分中，即在基體和增強(qiáng)材料在復(fù)合材料的兩種組成部分中，即在基體和增強(qiáng)材料存在著一個(gè)界面，

8、界面則對(duì)復(fù)合材料的性質(zhì)起到非常存在著一個(gè)界面，界面則對(duì)復(fù)合材料的性質(zhì)起到非常重要的作用。重要的作用。l界面定義：基體與增強(qiáng)物之間化學(xué)成分有顯著變化的界面定義：基體與增強(qiáng)物之間化學(xué)成分有顯著變化的構(gòu)成彼此結(jié)合的、能起載荷傳遞作用的微小區(qū)域。構(gòu)成彼此結(jié)合的、能起載荷傳遞作用的微小區(qū)域。l界面尺度：幾個(gè)原子層數(shù)十微米界面尺度：幾個(gè)原子層數(shù)十微米l界面形狀：一個(gè)區(qū)域、一個(gè)帶、一層、多層過(guò)渡區(qū)域；包括：原始接觸面、基體與增強(qiáng)物反應(yīng)形成的接觸面等l組成： 基體組分、增強(qiáng)物組分、反應(yīng)組分、雜質(zhì)因此：界面是有層次的；界面不是簡(jiǎn)單的幾何面，而是一個(gè)過(guò)渡區(qū)域。因此：界面是有層次的；界面不是簡(jiǎn)單的幾何面，而是一個(gè)過(guò)

9、渡區(qū)域。一般說(shuō)這個(gè)區(qū)域是從增強(qiáng)體內(nèi)部性質(zhì)不同的那一點(diǎn)開始到基體內(nèi)部與基一般說(shuō)這個(gè)區(qū)域是從增強(qiáng)體內(nèi)部性質(zhì)不同的那一點(diǎn)開始到基體內(nèi)部與基體性質(zhì)相一致的某點(diǎn)為止。體性質(zhì)相一致的某點(diǎn)為止。該區(qū)域的材料結(jié)構(gòu)與性能應(yīng)該不同于組分材該區(qū)域的材料結(jié)構(gòu)與性能應(yīng)該不同于組分材料的任意一個(gè)，可簡(jiǎn)稱該區(qū)域?yàn)榻缑嫦嗔系娜我庖粋€(gè)，可簡(jiǎn)稱該區(qū)域?yàn)榻缑嫦?Interphase)或界面層或界面層(Interlayer)。 (1) (1)阻斷效應(yīng)阻斷效應(yīng) (2)(2)不連續(xù)效應(yīng)不連續(xù)效應(yīng) (3)(3)散射和吸收效應(yīng)散射和吸收效應(yīng) (4)(4)感應(yīng)效應(yīng)感應(yīng)效應(yīng) (5)(5)界面結(jié)晶效應(yīng)界面結(jié)晶效應(yīng) (6)(6)界面化學(xué)效應(yīng)界面化學(xué)

10、效應(yīng)( (1) 1)阻斷效應(yīng)阻斷效應(yīng) 起到阻止裂紋擴(kuò)展，中斷材料破壞，減緩應(yīng)用力集中起到阻止裂紋擴(kuò)展，中斷材料破壞，減緩應(yīng)用力集中等。等。(2)(2)不連續(xù)效應(yīng)不連續(xù)效應(yīng) 在界面上引起的物理性質(zhì)的不連續(xù)性和界面摩擦出在界面上引起的物理性質(zhì)的不連續(xù)性和界面摩擦出現(xiàn)的現(xiàn)象，如電阻、介電特性、磁性、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性等現(xiàn)的現(xiàn)象，如電阻、介電特性、磁性、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性等(3)(3)散射和吸收效應(yīng)散射和吸收效應(yīng)：光波、聲波、熱彈性波、沖擊波等在界面產(chǎn)生：光波、聲波、熱彈性波、沖擊波等在界面產(chǎn)生的散射和吸收，加透光性、隔熱性、隔音性、耐沖擊性等。的散射和吸收，加透光性、隔熱性、隔音性、耐沖擊性等。(4

11、)(4)感應(yīng)效應(yīng)感應(yīng)效應(yīng) 在界面產(chǎn)生的感應(yīng)效應(yīng)，特別是應(yīng)變、內(nèi)部應(yīng)力和由在界面產(chǎn)生的感應(yīng)效應(yīng)，特別是應(yīng)變、內(nèi)部應(yīng)力和由此而引起的現(xiàn)象，如彈性、熱膨脹性、抗沖擊性和耐熱性的改變此而引起的現(xiàn)象，如彈性、熱膨脹性、抗沖擊性和耐熱性的改變等。感應(yīng)等。感應(yīng)( (或誘導(dǎo)或誘導(dǎo)) )可以是一種物質(zhì)可以是一種物質(zhì)( (通常是增強(qiáng)物通常是增強(qiáng)物) )的表面結(jié)構(gòu)使另的表面結(jié)構(gòu)使另一種一種( (通常是聚合物基體通常是聚合物基體) )與之接觸的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)出了誘導(dǎo)作用而與之接觸的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)出了誘導(dǎo)作用而改變。改變。(5)(5)界面結(jié)晶效應(yīng)界面結(jié)晶效應(yīng) 基體結(jié)晶時(shí)易在界面上形核，界面形核誘發(fā)了基基體結(jié)晶時(shí)易在界面上形核，

12、界面形核誘發(fā)了基體結(jié)晶。體結(jié)晶。(6)(6)界面化學(xué)效應(yīng)界面化學(xué)效應(yīng) 基體與增強(qiáng)材料間的化學(xué)反應(yīng)，官能團(tuán)、原于分基體與增強(qiáng)材料間的化學(xué)反應(yīng)，官能團(tuán)、原于分子之間的作用。子之間的作用。電阻R1電阻R1電阻R2ROM HOHOHOHM HOOHSiRSiH2ORM HOOHSi無(wú)機(jī)表面聚合物表面5.1. 3 復(fù)合材料界面理論復(fù)合材料界面理論 (1)(1)化學(xué)鍵理論化學(xué)鍵理論(chemical bonding (chemical bonding theory) theory) (2)(2)浸潤(rùn)理論浸潤(rùn)理論(wettability theory(wettability theory) ) 3)3)極性

13、理論極性理論 (4)(4)酸堿理論酸堿理論(acidity-alkality theory)(acidity-alkality theory) (5)(5)擴(kuò)散層理論擴(kuò)散層理論(diffusion layer theory)(diffusion layer theory) (6)(6)變形層理論變形層理論(deformable layer theory)(deformable layer theory) (7)(7)約束層理論約束層理論(restrictive layer theory)(restrictive layer theory) 基體在增強(qiáng)劑表面良好浸潤(rùn)將導(dǎo)致增強(qiáng)劑和基體的界面粘接基

14、體在增強(qiáng)劑表面良好浸潤(rùn)將導(dǎo)致增強(qiáng)劑和基體的界面粘接強(qiáng)度大于基體的內(nèi)聚強(qiáng)度，否則因浸潤(rùn)不良將在界面產(chǎn)生空強(qiáng)度大于基體的內(nèi)聚強(qiáng)度，否則因浸潤(rùn)不良將在界面產(chǎn)生空隙，在受力時(shí)導(dǎo)致應(yīng)集中，發(fā)生破壞。隙，在受力時(shí)導(dǎo)致應(yīng)集中，發(fā)生破壞。將杜普雷將杜普雷(Dupre)公式代人公式代人Young方程可以對(duì)基體在方程可以對(duì)基體在增強(qiáng)劑表面的浸潤(rùn)程度進(jìn)行判斷。增強(qiáng)劑表面的浸潤(rùn)程度進(jìn)行判斷。.)cos1 ( .cos .LVadLVSLSVSLLVSVadWW3)3)極性理論極性理論 界面張力具有加和性，其大小與溫度、聚合物分子量和添加界面張力具有加和性，其大小與溫度、聚合物分子量和添加物有關(guān)。界面張力包含極性部分和

15、非極性部分。如下所示物有關(guān)。界面張力包含極性部分和非極性部分。如下所示, 幾何平均方程：幾何平均方程：2/ 1212/ 1212112)( 2)( 2ddpp調(diào)和平均方程：調(diào)和平均方程：)/(4)/(4212121212112ddddpppp式中式中 12界面張力，界面張力，J/m2；、；、 1 2分別為聚合物和增強(qiáng)劑或填充劑的表面張力，分別為聚合物和增強(qiáng)劑或填充劑的表面張力，J/m2； 分別為聚合物和增強(qiáng)劑或填充劑的表面張力的極性部分和非極性部分，分別為聚合物和增強(qiáng)劑或填充劑的表面張力的極性部分和非極性部分，J/m2。幾何平均方程較適合聚合物和高表面能物質(zhì)復(fù)合體系，如聚合物和金屬或幾何平均方

16、程較適合聚合物和高表面能物質(zhì)復(fù)合體系，如聚合物和金屬或無(wú)機(jī)物復(fù)合體系；調(diào)和平均方程較適合聚合物和低表面能物質(zhì)，如聚合物無(wú)機(jī)物復(fù)合體系；調(diào)和平均方程較適合聚合物和低表面能物質(zhì)，如聚合物和聚合物或有機(jī)物復(fù)合體系。和聚合物或有機(jī)物復(fù)合體系。從上述兩方程可見(jiàn)，通過(guò)界面改性使得增強(qiáng)劑或填充劑和基體的表面張力從上述兩方程可見(jiàn)，通過(guò)界面改性使得增強(qiáng)劑或填充劑和基體的表面張力的極性部分和非極性部分都相近，則趨于零，復(fù)合體系的相容性最佳的極性部分和非極性部分都相近，則趨于零，復(fù)合體系的相容性最佳。M O Si M O Si M O Si M O Si M O Si M O Si 無(wú)機(jī)介質(zhì)擴(kuò)散界面層偶聯(lián)劑高聚物化

17、學(xué)鍵連接界面按材料作用分類 結(jié)構(gòu)復(fù)合材料特點(diǎn)：具有良好的力學(xué)性能，用于建造和構(gòu)造結(jié)構(gòu)的材料 功能復(fù)合材料特點(diǎn)：以功能性為主導(dǎo)，如電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、放射等性能 按增強(qiáng)材料的形態(tài)分類 短纖維復(fù)合材料 粒狀填充復(fù)合材料 片狀填充復(fù)合材料 編織復(fù)合材料 連續(xù)纖維復(fù)合材料 纏繞復(fù)合材料 增強(qiáng)相三種類型增強(qiáng)相三種類型SiC顆粒顆粒Al2O3片片Al2O3纖維纖維增強(qiáng)相三種類型增強(qiáng)相三種類型按基體分類 高分子CM 金屬CM 陶瓷 CM 同質(zhì)物質(zhì) CM l玻璃纖維復(fù)合材料l碳纖維復(fù)合材料l有機(jī)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料：Kevlar、PBOl金屬纖維復(fù)合材料（不銹鋼）l陶瓷纖維復(fù)合材料氧化鋁、碳化硅、硼纖維 建筑

18、工業(yè)上的應(yīng)用交通運(yùn)輸業(yè)船舶和近海工程防腐工程電子/電氣工業(yè)航天航空和國(guó)防工業(yè) 2004年全世界復(fù)合材料產(chǎn)量為550萬(wàn)噸，中國(guó)位居世界第二，為102萬(wàn)噸。專家預(yù)測(cè)，到2010年中國(guó)復(fù)合材料產(chǎn)量將翻兩番，達(dá)到400多萬(wàn)噸，從業(yè)人員將達(dá)到40多萬(wàn)，需要大量高層次人才。 2011實(shí)際產(chǎn)量實(shí)際產(chǎn)量381萬(wàn)噸。萬(wàn)噸。l1、粒子增強(qiáng)復(fù)合材料、粒子增強(qiáng)復(fù)合材料l粒子增強(qiáng)復(fù)合材料是將粒子粒子增強(qiáng)復(fù)合材料是將粒子高度彌散地分布在基體中，高度彌散地分布在基體中，使其阻礙導(dǎo)致塑性變形的位使其阻礙導(dǎo)致塑性變形的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)錯(cuò)運(yùn)動(dòng)(金屬基體金屬基體)和分子鏈和分子鏈運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)(聚合物基體聚合物基體)。l這種復(fù)合材料是各向同性的

19、。這種復(fù)合材料是各向同性的。 衛(wèi)星用顆粒增強(qiáng)鋁衛(wèi)星用顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料零件基復(fù)合材料零件5.2 粒狀增強(qiáng)型復(fù)合材料2. 粒子與高分子聚合物的界面模型無(wú)機(jī)填料粒子界面區(qū)域高分子聚合物3. 納米粉體分散：納米粒子團(tuán)聚體分散成單個(gè)納米粉體分散：納米粒子團(tuán)聚體分散成單個(gè)納米粒子的過(guò)程納米粒子的過(guò)程當(dāng)納米粒子浸入液體中，由于納米粒子的表面能大，容易產(chǎn)生潤(rùn)濕效應(yīng)潤(rùn)濕效應(yīng)。這種潤(rùn)濕效應(yīng)實(shí)質(zhì)是納米粒子固氣界面消失，固液界面形成過(guò)程：體系自由能變化為：G = sl - svR在不考慮粒子的重力、進(jìn)入液體的浮力及阻力，僅僅考慮界面能的影響，根據(jù)潤(rùn)濕理論，粒子進(jìn)入液體能壘為： G* vl R2(1-cos)2自發(fā)

20、進(jìn)入液體的熱力學(xué)條件：自發(fā)進(jìn)入液體的熱力學(xué)條件：潤(rùn)濕角為零潤(rùn)濕角為零對(duì)于納米粒子增強(qiáng)的有機(jī)聚合物材料，一般存在一定的潤(rùn)濕關(guān)系納米粒子之間的作用能很大，需要外界提供足夠的能量才能使粒子進(jìn)入液體，假設(shè)粒子的濃度為 p, 不考慮粒子進(jìn)入液體引起體密度變化，則所有粒子完全進(jìn)入液體形成單位體積混合體系需要外力的功為： W = p3 gl (1-cos)2 /4R- R(2p - l)g R 很小時(shí)，第二項(xiàng)可以不計(jì) ；粒子進(jìn)入液體的難易與 、 gl 有關(guān); p:粒子密度； l：液體密度液體密度粒子進(jìn)入液體能量變化模型粒子進(jìn)入液體能量變化模型（2）無(wú)機(jī)納米粒子具有能量傳遞效應(yīng)，使基體樹脂裂紋擴(kuò)展受阻和鈍化，

21、以免被破壞（3）無(wú)機(jī)納米粒子具有應(yīng)力集中與應(yīng)力輻射的平衡效應(yīng)）無(wú)機(jī)納米粒子具有應(yīng)力集中與應(yīng)力輻射的平衡效應(yīng)（4）無(wú)機(jī)納米粒子使用過(guò)多，使復(fù)合材料應(yīng)力集中明顯而）無(wú)機(jī)納米粒子使用過(guò)多，使復(fù)合材料應(yīng)力集中明顯而易于宏觀開裂，使材料性能下降易于宏觀開裂，使材料性能下降填料有碳酸鹽、硫酸鹽、硅酸鹽、碳素和金屬粒子等等。填料有碳酸鹽、硫酸鹽、硅酸鹽、碳素和金屬粒子等等。傳統(tǒng)顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的粒子要求傳統(tǒng)顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的粒子要求1.粒子的尺寸為粒子的尺寸為150 m以下。其它參數(shù)粒子間距為以下。其它參數(shù)粒子間距為125m，體積分?jǐn)?shù)，體積分?jǐn)?shù)為為0.050.5。2.粒子具有親水表現(xiàn)粒子的極性粒子具有親水表

22、現(xiàn)粒子的極性3.粒子的化學(xué)成分、制備方法、晶型、顆粒形狀、粒度分布、比表面積、粒子的化學(xué)成分、制備方法、晶型、顆粒形狀、粒度分布、比表面積、表面結(jié)構(gòu)、雜質(zhì)含量表面結(jié)構(gòu)、雜質(zhì)含量粒子增強(qiáng)復(fù)合材料的性能與增強(qiáng)體和基體的比例有關(guān)，某些性能只取決于各粒子增強(qiáng)復(fù)合材料的性能與增強(qiáng)體和基體的比例有關(guān)，某些性能只取決于各組成物質(zhì)的相對(duì)數(shù)量和性能復(fù)合材料的密度、模量可用混合定則來(lái)的描述，組成物質(zhì)的相對(duì)數(shù)量和性能復(fù)合材料的密度、模量可用混合定則來(lái)的描述，即即Niinicpp1粒子復(fù)合材料，其體積分?jǐn)?shù)粒子復(fù)合材料，其體積分?jǐn)?shù)與與E成非線性關(guān)系成非線性關(guān)系5. 納米粉體與聚合物基體的作用機(jī)理納米粉體與聚合物基體的作

23、用機(jī)理無(wú)機(jī)納米粉體對(duì)聚合物材料即具有增強(qiáng)強(qiáng)度又具有增強(qiáng)韌性雙重增強(qiáng)強(qiáng)度又具有增強(qiáng)韌性雙重作用主要原因：粒子的本身的物化特性、粒子大小粒子大小、表面結(jié)構(gòu)表面結(jié)構(gòu)、體積、體積因素因素等綜合作用的結(jié)果通常認(rèn)為：粒子越小，表面積越大，表面物理化學(xué)缺陷越多，粒子越小，表面積越大，表面物理化學(xué)缺陷越多，粒子與高分子鏈發(fā)生物理化學(xué)結(jié)合機(jī)會(huì)越多，材料強(qiáng)度越大。粒子與高分子鏈發(fā)生物理化學(xué)結(jié)合機(jī)會(huì)越多，材料強(qiáng)度越大。 max = 35 (1- 2.71/(1+r2)復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度與顆粒基體間的粘附功： y,c A exp(-K ,c/Wa)K ,c 與填料的含量，粒經(jīng)有關(guān)的常數(shù)； Wa 粘附功， K ,c 隨

24、著填料的含量增加而變大，隨著粒經(jīng)減小而減??；且顆粒越小，K ,c 隨著含量變化越不明顯。粒經(jīng)越小產(chǎn)生氫鍵和極化力越大，納米粒子的界面因素對(duì) Wa 粘附功貢獻(xiàn)隨之增大，復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度增大。如果考慮體積因素，這復(fù)合材料的強(qiáng)度與體積、粒經(jīng)的關(guān)系如果考慮體積因素，這復(fù)合材料的強(qiáng)度與體積、粒經(jīng)的關(guān)系式為：式為：c = m1- Vf2/3 + Gb/kd(4/3Vf)1/3-2.d/2c 復(fù)合材料的剪切屈服強(qiáng)度， m為基體樹脂的剪切屈服強(qiáng)度,Vf填料的體積填充分?jǐn)?shù)，G基體樹脂的剪切模量，b為Burger向量；d為粒子直徑；Kd為顆粒聚集參數(shù)顆粒的大??；形貌；數(shù)量，表面特性，粒子分布，以及聚合物顆粒的大小

25、；形貌；數(shù)量，表面特性，粒子分布，以及聚合物的的 分子結(jié)構(gòu)、復(fù)合與成型工藝對(duì)材料的強(qiáng)度有重要的影響分子結(jié)構(gòu)、復(fù)合與成型工藝對(duì)材料的強(qiáng)度有重要的影響從納米復(fù)合材料制備時(shí)的材料狀態(tài)看，填充型復(fù)合材料有5種制備方式：（1）固體納米粉體聚合物粉體直接混合；特點(diǎn)：機(jī)械作用力簡(jiǎn)便；但各 自容易團(tuán)聚效果差，不適合金屬粉體 （2） 固液混合分散法 納米材料首先制備成有機(jī)懸浮體，與固相高分子材料混合分散性較好（3）液體液體混合分散 納米材料制備成有機(jī)懸浮體，與高分子溶液或者高分子前驅(qū)體溶液混合（4）固液混合分散 固體納米粒子與高分子溶液或者高分子前驅(qū)體溶液混合（5）與聚合物熔體混合分散 只有表面改性過(guò)的納米粉體

26、與聚合物熔體混合才有可能制備出性能好的復(fù)合材料6 幾種常見(jiàn)填充納米復(fù)合材料幾種常見(jiàn)填充納米復(fù)合材料 （1）納米納米AlN填充復(fù)合材料填充復(fù)合材料無(wú)機(jī)納米微粒AIN是一種高導(dǎo)熱性和低熱延展性的陶瓷粉末在納米復(fù)合材料中起到增加硬度、降低熱延展性、增加熱導(dǎo)性的作用。 AIN +N-甲基吡咯烷酮 穩(wěn)定分散體系 酸酐+苯胺 AlN+聚酰胺酸均勻分散體系 熱固化 AlN-聚酰亞胺AlN-聚酰亞胺納米復(fù)合材料熱性能AlN含量/ 熱導(dǎo)率/W(m.K-1) 熱延展系數(shù)/C-1 100 320 3.5 x 10-6 50 1.84 1.47 x 10-5 0 0.128 1.02 x 10-5（2） 納米納米Ca

27、CO3填充復(fù)合材料填充復(fù)合材料CaCO3表面結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，對(duì)聚合物呈現(xiàn)化學(xué)惰性，納米CaCO3對(duì)有機(jī)聚合物具有增強(qiáng)增韌雙重效果，是一種較為通用的納米粉體材料5-12 CaCO3聚氯乙稀/氯化聚乙烯體系的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度顯著提高納米納米CaCO3 +鈦鋁酸酯復(fù)合偶聯(lián)劑處理聚乙烯分子臘、低密度聚乙烯改性劑等混合擠出造粒，制成納米納米CaCO3樹脂母粒樹脂母粒在與聚乙烯等組分?jǐn)D出、吹脹制備成土工薄膜 該復(fù)合材料在渠道、水壩等工程中作為防滲透襯墊防滲透襯墊試樣的沖擊試樣的斷口掃描電鏡的背散射電子圖像試樣的沖擊試樣的斷口掃描電鏡的背散射電子圖像 1250目CaCO3粒子/PP2500目CaCO3粒子/

28、PP（3） 納米炭黑填充復(fù)合材料納米炭黑填充復(fù)合材料納米炭黑是實(shí)際應(yīng)用最早的納米粉體材料，其應(yīng)用于橡橡膠補(bǔ)強(qiáng)膠補(bǔ)強(qiáng)。納米炭黑的表面效應(yīng)表面效應(yīng)（如小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)、不飽和價(jià)效應(yīng)、電子隧道效應(yīng)等）引起與橡膠分大子間的作用力提高，甚至?xí)谝欢ǔ潭壬蠌浹a(bǔ)界面區(qū)常規(guī)化學(xué)作用的缺乏。（4） 納米SiO2填充復(fù)合材料納米SiO2填充復(fù)合材料還處于理論研究階段：研究合成機(jī)理，工藝條件，結(jié)構(gòu)表征以及性能應(yīng)用。 （1）單體原位聚合形成SiO2復(fù)合材料單體原位聚合是指：SiO2水基懸浮液+含有引發(fā)劑的苯胺溶液電活性的SiO2/聚苯胺納米復(fù)合材料。類似方法可得電活性的SiO2/聚吡咯納米復(fù)合材料。SiO2 +丙

29、烯酸衍生物作為表面改性劑含有氧化物的甲基丙烯酸甲酯原位引發(fā)聚合獲得高熱穩(wěn)定、良好透光性的 SiO2聚甲基丙烯酸甲酯納米復(fù)合材料聚合反應(yīng)2 2）預(yù)聚體固化形成）預(yù)聚體固化形成SiOSiO2 2復(fù)合材料復(fù)合材料納米納米SiOSiO2 2分散在聚合物基體的預(yù)聚體中通過(guò)預(yù)聚體在一定分散在聚合物基體的預(yù)聚體中通過(guò)預(yù)聚體在一定條件下的條件下的再反應(yīng)再反應(yīng)得到納米復(fù)合材料。高表面的納米得到納米復(fù)合材料。高表面的納米SiOSiO2 2 可使不飽和聚酯樹脂的可使不飽和聚酯樹脂的韌性提高韌性提高6060，可使，可使環(huán)氧樹脂抗拉環(huán)氧樹脂抗拉強(qiáng)度提高強(qiáng)度提高1/31/3。OROCH2CHCH23）填充聚合物形成的）填

30、充聚合物形成的SiO2復(fù)合材料復(fù)合材料納米納米SiO2分散在聚合物材料中，使聚合物材料工程化。分散在聚合物材料中，使聚合物材料工程化。 納米納米SiO2 +聚丙烯聚丙烯使聚丙烯的強(qiáng)度、韌性、抗老化性能使聚丙烯的強(qiáng)度、韌性、抗老化性能密封密封性能大幅度提高，實(shí)現(xiàn)性能大幅度提高，實(shí)現(xiàn)納米納米SiO2 -聚丙烯復(fù)合材料替代尼龍聚丙烯復(fù)合材料替代尼龍6作為作為工程塑料配件。工程塑料配件。通常情況要使SiO2很好分散在 聚合物中，必需對(duì)其表面改性。如： SiO2+偶聯(lián)劑+高分子型表面活性劑表面覆蓋，從而削弱SiO2的團(tuán)聚能力，增大粒子的分散能力。納米粉體就可使復(fù)合材料獲得滿意的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度以及相應(yīng)

31、的彈性模量。同時(shí)偶聯(lián)劑在材料的成型條件作用下，會(huì)與聚合物形成新的化學(xué)鍵，使納米粒子與聚合基體產(chǎn)生強(qiáng)固的界面結(jié)合。從而達(dá)到改性的納米SiO2粉體對(duì)聚丙烯增強(qiáng)增韌的目的。l層狀復(fù)合材料層狀復(fù)合材料l層狀復(fù)合材料是指在層狀復(fù)合材料是指在基體中含有多重層片基體中含有多重層片狀高強(qiáng)高模量增強(qiáng)物狀高強(qiáng)高模量增強(qiáng)物的復(fù)合材料。的復(fù)合材料。l這種材料是各向這種材料是各向異性的異性的(層內(nèi)兩層內(nèi)兩維同性維同性)。如碳。如碳化硼片增強(qiáng)鈦、化硼片增強(qiáng)鈦、膠合板等。膠合板等。層狀陶瓷復(fù)合材料斷口形貌層狀陶瓷復(fù)合材料斷口形貌三明治復(fù)合三明治復(fù)合l雙金屬、表面涂層等也是層狀復(fù)合材料。雙金屬、表面涂層等也是層狀復(fù)合材料。l

32、結(jié)構(gòu)層狀材料根據(jù)材質(zhì)不同，分別用于飛機(jī)制造、結(jié)構(gòu)層狀材料根據(jù)材質(zhì)不同，分別用于飛機(jī)制造、運(yùn)輸及包裝等。運(yùn)輸及包裝等。 有有TiN涂層的涂層的高爾夫球頭高爾夫球頭層狀復(fù)合層狀復(fù)合鋁合金蜂窩夾層板鋁合金蜂窩夾層板南京工業(yè)大學(xué) 材料學(xué)院有機(jī)無(wú)機(jī)雜化材料及其應(yīng)用有機(jī)無(wú)機(jī)雜化材料及其應(yīng)用 作者：作者： 張超燦張超燦 出版社：出版社： 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 5.3 雜化（雜化（hybrid)復(fù)合材料中的表面與界面復(fù)合材料中的表面與界面雜化復(fù)合材料：復(fù)合材料由有機(jī)單體有機(jī)單體和無(wú)機(jī)單體共同聚合而成。通常是通過(guò)溶膠凝膠（溶膠凝膠（sol-gel)技術(shù)技術(shù)制備的。這種材料在有機(jī)-無(wú)機(jī)相之間無(wú)特定無(wú)特定界

33、面界面雜化復(fù)合材料示意圖雜化復(fù)合材料示意圖5.3.1溶膠凝膠（溶膠凝膠（sol-gel)技術(shù)技術(shù)分散相：以顆粒狀態(tài)存在的不連續(xù)相稱為分散相，顆粒又稱分散質(zhì)分散質(zhì)所處的介質(zhì)稱為分散介質(zhì)，為連續(xù)相分散質(zhì)在某個(gè)方向上的尺度介于1-100 nm時(shí)這種分散體系稱為膠體體系，稱為膠體，如果膠體是流動(dòng)性的稱為溶膠（sol)，若缺少流動(dòng)性，處于軟固體狀態(tài)稱為凝膠(gel)。 (1)水金屬鹽形成sol-gel體系金屬離子水解： M n+ + n H2O M(OH)n + H+(2)醇金屬鹽形成sol-gel體系水解：M(OR)n +xH2O M(OH)x(OR)n-x + xROH M = Ti, Zr, Al

34、, Si, etc(3) 醇醇-金屬鹽形成金屬鹽形成sol-gel體系的水解機(jī)理體系的水解機(jī)理 Si(OR)4(TEOS)是最早用于制備納米復(fù)合材料的無(wú)機(jī)組分的前驅(qū)體. TEOS的水解和縮聚大致可以分為兩個(gè)步驟。1)在催化劑的作用下，TEOS首先水解，形成可縮聚的水解物；2)隨著TEOS的水解，形成硅氧烷低聚物，反應(yīng)的形式主要以TEOS水解和自縮聚為主。反應(yīng)形式如下： 第一，硅氧烷化合物的水解，形成溶膠： Si(OR)4+H20(HO)Si(OR)3+ROH (HO)Si(OR)3+H20 (HO)2Si(OR)2+ROH (HO)2Si(OR)2+H20 (HO)3Si(OR)+ROH (H

35、O)3Si(OR)+H20 Si(HO)4+ROH 一般的水解反應(yīng)表達(dá)形式： Si(OR)4 + xH20 M(OH)x(OR)n-x +xROH 水解后的化合物縮聚形成凝膠： 無(wú)機(jī)物縮聚 三SiOH + HOSi三 三SiOSi三+H20 三SiOR+HOSi三三SiOSi三+HOR 水解縮聚形成納米微粒:除除Si元素之外，還元素之外，還Ti，Zr，Al，B。常見(jiàn)可水解化合物的是。常見(jiàn)可水解化合物的是Si(OEt)4，其他還有，其他還有(CH3)2Si(OEt)2，CH3Si(OMe)3；Ti(OC4H9)4。 iphone硅膠套硅膠套. (4). 影響納米微粒前驅(qū)體水解、縮聚的因素影響納米

36、微粒前驅(qū)體水解、縮聚的因素（a）催化劑酸性條件下，親電取代為主堿性條件下，親核取代為主在不同的 PH條件下生成的無(wú)機(jī)物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同Ti(OC4H9)4 + H2O TiO2 沉淀Ti(OC4H9)4 + H+ (pH 3-5 ） TiO2 凝膠Ti(OC4H9)4 + H+ (pH A1(OR)3 Ti(OR)4 Sn(OR)4 Si(OR)4b）金屬離子的相對(duì)活性）金屬離子的相對(duì)活性(c)溶膠溶膠-凝膠的介質(zhì)凝膠的介質(zhì) 常用的介質(zhì)是水、醇、酰胺類、酮、鹵代烴等，它們有的既是常用的介質(zhì)是水、醇、酰胺類、酮、鹵代烴等，它們有的既是溶劑，又是參與反應(yīng)的組分。溶劑，又是參與反應(yīng)的組分。5.3.2 采

37、用采用sol-gel技術(shù)制備雜化復(fù)合材料的方法技術(shù)制備雜化復(fù)合材料的方法(1)硅氧烷為前驅(qū)體的分散體系 Si(OR)4 (RO)3Si-OH (RO)3Si-O-Si(OR)3(2) 金屬烷氧化物為前驅(qū)體的分散體系金屬烷氧化物為前驅(qū)體的分散體系原位生成雜化復(fù)合材料原位生成雜化復(fù)合材料 M(OR)n M = Ti, Zr, Al, Si, etc Ti(OC4H9)4 + 四氫呋喃 苯乙烯順丁烯二酸酐 聚合物 苯乙烯順丁烯二酸酐 /TiO2雜化材料利用無(wú)機(jī)組分溶膠凝膠過(guò)程中與聚合單體分子同時(shí)進(jìn)行聚合形成模糊界面模糊界面/無(wú)界面無(wú)界面有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化材料（3）分散質(zhì)在大分子分散劑中原位生成納米復(fù)合材

38、料）分散質(zhì)在大分子分散劑中原位生成納米復(fù)合材料 在溶脹交聯(lián)的、離子聚合體的或者結(jié)晶化的聚合物溶液與金屬烷氧化物的相應(yīng)溶液具有可溶性，通過(guò)無(wú)機(jī)組分的溶膠凝膠反應(yīng)無(wú)機(jī)組分的溶膠凝膠反應(yīng)形成幾十納米大小粒子。鈦酸四丁酯+聚2-乙烯基吡咯在水催化下形成TiO2/聚聚2-乙烯基吡咯雜化乙烯基吡咯雜化材料H+ OH-1 H2O聚合物或齊聚物或前軀體主要有：聚二甲基硅烷、聚環(huán)氧丁烷、聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧丙烷、聚甲基唿唑啉(PMOZO)、聚對(duì)苯乙炔、聚乙烯基吡咯烷酮、聚酰亞胺、聚酰胺、聚乙烯基亞胺、聚醚酮、環(huán)氧樹脂、聚己內(nèi)酯、聚氨酯、聚硅酸酯、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸

39、甲酯、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚乙烯基吡啶、聚二甲基丙烯酰胺、纖維素、乙酸纖維素，以及聚丁二烯、丁苯橡膠、丁基橡膠、硅橡膠、丁腈橡膠等各種橡膠。SiO2雜化材料雜化材料以聚合物前軀體或其預(yù)聚體或聚合物的形式，通過(guò)溶膠凝膠技術(shù)形成的Si02納米雜化材料.TEOS為納米為納米SiO2的前驅(qū)體的前驅(qū)體 PC的的CHCl3溶液中進(jìn)行酸性溶液中進(jìn)行酸性水解和縮聚水解和縮聚 經(jīng)凈化處理，最后高溫成型經(jīng)凈化處理，最后高溫成型 納米納米SiO2相相復(fù)合聚碳酸酯雜化材料。復(fù)合聚碳酸酯雜化材料。 （1）Si02-聚碳酸酯雜化復(fù)合材料聚碳酸酯雜化復(fù)合材料polycarbonate;PC; OROC(O)nPC鍋鍋蓋蓋S

40、iO2組成的聚碳酸酯雜化材：1)無(wú)色透明狀態(tài);2)SiO2均形成粒徑為300-400 nm左右的顆粒，并均勻分散在聚碳酸酯連續(xù)相中;3)納米SiO2顆粒邊界非常模糊；4) 由于無(wú)機(jī)納米SiO2網(wǎng)絡(luò)的存在，雜化材料的玻璃化溫度雜化材料的玻璃化溫度有了明顯的提高。(3) SiO2聚丙烯酸酯雜化復(fù)合材料聚丙烯酸酯雜化復(fù)合材料甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯+TEOS 甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯和氨丙基甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯和氨丙基三乙氧基硅烷改性劑三乙氧基硅烷改性劑 SiO2-聚丙烯酸酯雜化復(fù)合材料聚丙烯酸酯雜化復(fù)合材料(3) Si02-聚硅氧烷雜化復(fù)合材料聚硅氧烷雜化復(fù)合材料 聚硅氧烷是一類雜原子鏈高分子彈性材料

41、，高柔性材料。在溶膠聚硅氧烷是一類雜原子鏈高分子彈性材料，高柔性材料。在溶膠凝膠技術(shù)凝膠技術(shù)制備制備 Si02玻璃態(tài)材料時(shí)，利用二甲基硅氧烷或甲基硅氧烷參與硅氧烷的溶膠玻璃態(tài)材料時(shí)，利用二甲基硅氧烷或甲基硅氧烷參與硅氧烷的溶膠凝膠過(guò)程中的水解和縮聚，形成有機(jī)凝膠過(guò)程中的水解和縮聚，形成有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化材料。無(wú)機(jī)雜化材料。SiO2-甲基硅烷雜化材料的結(jié)構(gòu)示意圖SiO2-二甲基硅烷雜化材料的結(jié)構(gòu)示意圖2012年年 法國(guó)法國(guó)PIP公司創(chuàng)辦人因劣公司創(chuàng)辦人因劣質(zhì)隆胸硅膠事件被捕質(zhì)隆胸硅膠事件被捕 無(wú)機(jī)組分與聚合單體分子同時(shí)進(jìn)行聚合形成雜化材料 分散質(zhì)與分散劑原位生成雜化復(fù)合材料分散質(zhì)與分散劑原位生成雜化

42、復(fù)合材料 先聚合后再先聚合后再sol-gel過(guò)程制備硅雜化材料過(guò)程制備硅雜化材料 納米納米Ti02粒子是一種穩(wěn)定的無(wú)毒紫外光吸收劑，對(duì)有機(jī)聚粒子是一種穩(wěn)定的無(wú)毒紫外光吸收劑，對(duì)有機(jī)聚合物材料具有抗紫外輻射，防止高分子鏈降解的穩(wěn)定化作合物材料具有抗紫外輻射，防止高分子鏈降解的穩(wěn)定化作用。利用溶膠用。利用溶膠-凝膠技術(shù)可以將納米凝膠技術(shù)可以將納米TiO2均勻有效地分散在均勻有效地分散在聚合物基體中聚合物基體中. (1) TiO2-聚丙烯酸酯雜化復(fù)合材料聚丙烯酸酯雜化復(fù)合材料 TICl4+油酸為表面活性劑+甲基丙烯酸甲酯 Ti02-甲基丙烯酸甲酯雜化材料。具有明顯的抗紫外輻射特性，在長(zhǎng)期的太陽(yáng)光照曬

43、中，材料的光澤度不變 。（2） TiO2-聚對(duì)苯乙炔雜化復(fù)合材料聚對(duì)苯乙炔雜化復(fù)合材料 聚對(duì)苯乙炔(PPV)是高分子電致發(fā)光材料，發(fā)光效I率低、亮度小、單色性差等不足，嚴(yán)重制約了它的實(shí)用化. TiCl4醇溶液+PPV的醇溶液 惰性環(huán)境高溫成膜 TiO2-PPV納米雜化材料。研究結(jié)果表明復(fù)合材料中存在凝膠無(wú)機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)遏制了PPV的長(zhǎng)程有序共軛結(jié)構(gòu)，使得PPV的有效共軛結(jié)構(gòu)變短，復(fù)合材料的熒光強(qiáng)度熒光強(qiáng)度增強(qiáng)。TiO2雜化材料雜化材料Dendron Rodcoil分子及其與分子及其與ZnO形成雜化材料形成雜化材料雜化材料特點(diǎn)雜化材料特點(diǎn) ：(1)有機(jī)分子與無(wú)機(jī)分子間以化學(xué)

44、鍵鍵合，具有良好的物化性能及光學(xué)性能，兼?zhèn)錈o(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料的性質(zhì)；(2) 合成反應(yīng)處于液相分子狀態(tài)，所得材料結(jié)構(gòu)均勻，人們可按照預(yù)定性質(zhì)“定做”玻璃雜化材料；(3)有機(jī)改性玻璃是由無(wú)機(jī)物和有機(jī)物在原子或分子尺度上復(fù)合而成的，其中的無(wú)機(jī)網(wǎng)絡(luò)具有優(yōu)良的抗磨性能，而良好的塑性則歸之于其中的有機(jī)基團(tuán)；(4) 影響材料的光學(xué)透明性，提高復(fù)合材料的硬度、抗磨性。任務(wù)：任務(wù)：A12O3雜化復(fù)合材料的制備和特點(diǎn)雜化復(fù)合材料的制備和特點(diǎn)了解國(guó)內(nèi)外有關(guān)化學(xué)材料研究動(dòng)態(tài)；增加知識(shí)面，開闊眼界了解國(guó)內(nèi)外有關(guān)化學(xué)材料研究動(dòng)態(tài)；增加知識(shí)面，開闊眼界；培養(yǎng)和提高良好科學(xué)素養(yǎng)，提高認(rèn)識(shí)客觀規(guī)律和進(jìn)行科學(xué)研培養(yǎng)和提高良好科學(xué)

45、素養(yǎng)，提高認(rèn)識(shí)客觀規(guī)律和進(jìn)行科學(xué)研究的能力究的能力. . Keywords: Aggregation; organization; self-aggregation; self- organization; self-assembly超晶格層狀結(jié)構(gòu) phage 抗菌素縮氨酸層狀超晶格結(jié)構(gòu)層狀超晶格結(jié)構(gòu)Characterization of the liquid crystalline suspensions of A7 phageZnS nanocrystals (A7-ZnS) and cast film. AFM micrograph of a cast film from an A7-Z

46、nS suspension (30 mg/ml) showing close-packed structures of the A7 phage particles.南京工業(yè)大學(xué) 材料學(xué)院5.5 插層復(fù)合材料插層復(fù)合材料5.5.1 簡(jiǎn)介插層復(fù)合材料，納米級(jí)粘土與高分子有機(jī)化合物以某種方式形成的復(fù)合材料。這類納米復(fù)合材料最早是由日本學(xué)者在1987年開創(chuàng)合成的?，F(xiàn)在已商品化的粘土納米復(fù)合材料，作為工程塑料用于制造汽車零部件等。 對(duì)于制備納米復(fù)合材料的粘土，應(yīng)具有以下特殊性質(zhì)：粘土層狀層狀的礦物。粘土的純度純度?？梢酝ㄟ^(guò)有機(jī)陽(yáng)離子和無(wú)機(jī)金屬離子的離子交換離子交換反應(yīng)來(lái)調(diào)節(jié)粘土的表面化學(xué)特性表面化學(xué)特性。粘土穩(wěn)定性好粘土的典型結(jié)構(gòu)： 粘土礦物的結(jié)構(gòu)由四面體配位陽(yáng)離子四面體配位陽(yáng)離子(Si 4+，Al 3+，F(xiàn)e 3+)和八面體配位八面體配位陽(yáng)離陽(yáng)離(Al 3+，F(xiàn)e 3+，F(xiàn)e