納米二氧化硅屬于無(wú)機(jī)非金屬納米材料，其粒徑大小在1-100nm之間，具有吸附性強(qiáng)、可塑性良好、同時(shí)具有高磁阻性和低熱導(dǎo)性等特性，已被廣泛應(yīng)用于電子冶金、航空航天以及醫(yī)藥衛(wèi)生行業(yè)。且因其粒徑小、化學(xué)純度高、分散性好等特異性優(yōu)勢(shì)，使得其成為了具有發(fā)展前景的新型無(wú)機(jī)材料，為很多相關(guān)行業(yè)的發(fā)展提供了優(yōu)質(zhì)材料基礎(chǔ)以及技術(shù)保障。其所具有的廣闊的商業(yè)前景和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，其制備、提純、化學(xué)反應(yīng)、以及性質(zhì)應(yīng)用等方面已成為了科學(xué)研究的熱點(diǎn)。
1、納米二氧化硅的概述
1.1納米二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)
納米二氧化硅是納米材料中的重要一員，是一種外形為白色無(wú)定型粉末，無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)污染的非金屬材料，其微結(jié)構(gòu)呈絮狀或網(wǎng)狀的準(zhǔn)顆粒結(jié)構(gòu)。
納米SiO2作為納米粉體，其體積效應(yīng)和量子隧道效應(yīng)使得其產(chǎn)生滲透作用，可深入到高分子化合物的π鍵附近，與高分子化合物的電子云發(fā)生重疊，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而大幅度提高了高分子材料的力學(xué)強(qiáng)度、韌性、耐磨性和耐老化性等。因而，人們常利用納米SiO2的這些特殊結(jié)構(gòu)和性能對(duì)塑料及涂料進(jìn)行改性或制備有機(jī)SiO2復(fù)合材料，提高有機(jī)高分子材料的綜合性能。
1.2納米二氧化硅的光學(xué)性質(zhì)
納米SiO2作為納米粉體，其小尺寸效應(yīng)和表面界面效應(yīng)使得其具有與常規(guī)材料不同的光學(xué)特性。利用分光光譜儀對(duì)納米SiO2進(jìn)行測(cè)試，可知其對(duì)波長(zhǎng)200～280nm紫外光短波段，反射率為70%～80%；對(duì)波長(zhǎng)280～300nm的紫外中波段，反射率為80%以上；在波長(zhǎng)300～800nm之間，納米SiO2材料的光反射率達(dá)85%；對(duì)波長(zhǎng)在800～1300nm的近紅外光反射率也達(dá)70～80%。
這種特殊的結(jié)構(gòu)使它具有獨(dú)特的性質(zhì)：納米二氧化硅對(duì)波長(zhǎng)490nm以內(nèi)的紫外線反射率高達(dá)70%～80%，將其添加在高分子材料中，可以達(dá)到抗紫外線老化和熱老化的目的。
1.3納米二氧化硅的其他性質(zhì)
納米二氧化硅的小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)使其產(chǎn)生淤滲作用，可深入到高分子鏈的不飽和鍵附近，并和不飽和鍵的電子云發(fā)生作用，改善高分子材料的熱、光穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，從而提高產(chǎn)品的抗老化性和耐化學(xué)性。而且其不但具有粒徑小、化學(xué)純度高、分散性好等特異性優(yōu)勢(shì)。還具有吸附性強(qiáng)、可塑性良好、同時(shí)具有高磁阻性和低熱導(dǎo)性的優(yōu)勢(shì)。
2納米二氧化硅的應(yīng)用
由于納米二氧化硅具有吸附性強(qiáng)、可塑性良好、同時(shí)具有高磁阻性和低熱導(dǎo)性。已被廣泛應(yīng)用于電子冶金、航空航天以及醫(yī)藥衛(wèi)生行業(yè)。而且因?yàn)槠淞叫 ⒒瘜W(xué)純度高、分散性好等特異性優(yōu)勢(shì)，使得其成為了具有發(fā)展前景的新型無(wú)機(jī)材料。為很多相關(guān)行業(yè)的發(fā)展提供了優(yōu)質(zhì)材料基礎(chǔ)以及技術(shù)保障。其微結(jié)構(gòu)為球形以絮狀或網(wǎng)狀的準(zhǔn)顆粒狀，外形為白色無(wú)定型粉末，無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)污染。它具有光學(xué)性能、抗老化性、耐化學(xué)腐蝕等化學(xué)特性。而且其具有粒徑小、化學(xué)純度高、分散性好等特異性優(yōu)勢(shì)。其還具有吸附性強(qiáng)、可塑性良好、同時(shí)具有高磁阻性和低熱導(dǎo)性的優(yōu)勢(shì)。
2.1納米二氧化硅應(yīng)用于抗菌領(lǐng)域
納米二氧化硅具有很好的生理惰性、吸附性強(qiáng)、可塑性良好,抗老化性、耐化學(xué)腐蝕等化學(xué)特性。無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)污染。
因此在殺菌劑制備時(shí)可用作載體。將納米抗菌粉應(yīng)用于搪瓷釉料中，可生產(chǎn)出能夠高效防霉、抗菌的洗衣機(jī)。如將納米抗菌粉與內(nèi)墻涂料混合使用，可起到長(zhǎng)久抗菌防霉功效。時(shí)代在進(jìn)步，人們的健康意識(shí)不斷增強(qiáng)，因此納米抗菌粉將在醫(yī)療衛(wèi)生、建材、家電、化工纖維以及塑料制品等行業(yè)日益發(fā)展壯大。
2.2納米二氧化硅應(yīng)用于光學(xué)領(lǐng)域
納米二氧化硅作為新型光纖材料能有效降低能量損耗，經(jīng)過熱處理后的納米二氧化硅光纖材料對(duì)光的波長(zhǎng)在600納米以上的傳輸損耗小于10dB/km。納米微粒的膜材料在燈泡工業(yè)上有很好的應(yīng)用前景。用納米二氧化硅微粒制成的多層干涉膜，襯在燈泡罩的內(nèi)壁，不但有好的透光率同時(shí)具有很強(qiáng)的紅外線反射能力與傳統(tǒng)使用的鹵素?zé)粝啾龋涫褂脡勖L(zhǎng)，發(fā)光的效率也更高。
2.3在涂料領(lǐng)域
納米二氧化硅具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，擁有龐大的比表面積，表現(xiàn)出極大的活性，能在涂料干燥時(shí)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)增加了涂料的強(qiáng)度和光潔度，而且提高了顏料的懸浮性，能保持涂料的顏色長(zhǎng)期不退色。在建筑內(nèi)外墻涂料中，若添加納米二氧化硅，可明顯改善涂料的開罐效果，涂料不分層，具有觸變性、防流掛 、施式性能良好，尤其是抗沾污染性能大大提高，具有優(yōu)良的自清潔能力和附著力。
由于納米二氧化硅粒子比表面積大，能與聚合物分子產(chǎn)生強(qiáng)烈的交聯(lián)作用，同時(shí)由于納米二氧化硅尺寸較小，可以填充涂層中的孔隙，使涂層更加致密，大大提髙涂料的剪切力和剝離力，使涂層的附著力增大。并且納米二氧化硅的加入，使復(fù)合漆的腐蝕電位正移，陽(yáng)極腐蝕電流減小約2個(gè)數(shù)量級(jí)，涂層耐腐蝕性能顯著提高。
3、總結(jié)
隨著社會(huì)、科技的發(fā)展，納米二氧化硅應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，新的制備納米二氧化硅的方法日益增加。目前全球?qū){米二氧化硅的生產(chǎn)制備仍處于初級(jí)階段，有許多類似于納米二氧化硅的團(tuán)聚問題、分散均勻問題、成本降低問題等等需要進(jìn)一步解決。故此尋找更合理更經(jīng)濟(jì)的制備納米二氧化硅的方法對(duì)于科技的發(fā)展和應(yīng)用價(jià)值的提高有著重要的意義。人們雖然在很多領(lǐng)域開始應(yīng)用納米二氧化硅，但是由于其性質(zhì)、純度等特性其應(yīng)用領(lǐng)域的開放還會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。總之，在納米二氧化硅研究方面我國(guó)科學(xué)家已取得很大進(jìn)展和成果，根據(jù)其特性也將在未來(lái)的科技發(fā)展中得到更好的應(yīng)用和開發(fā)。
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