納米技術(shù)在高分子材料改性中的價值與運(yùn)用淺析

摘要：進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著人類科技發(fā)展的日新月異，納米技術(shù)開始進(jìn)入人類研究視野，并逐漸成為當(dāng)下研究熱點(diǎn)。納米粒子本身擁有多種特性，將其引進(jìn)高分子材料改性工作中，可以不斷開發(fā)高分子材料的特殊性能并對當(dāng)前性能進(jìn)行優(yōu)化。納米技術(shù)的應(yīng)用為人類未來科技發(fā)展提供了更廣闊的應(yīng)用前景和更多元化的發(fā)展方向?；诖耍疚膶{米技術(shù)在高分子材料性能的改進(jìn)價值與應(yīng)用進(jìn)行探討，為材料領(lǐng)域的發(fā)展提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：納米技術(shù);高分子材料;改性

納米技術(shù)對高分子材料影響巨大，通過對材料的改性，可以突出納米粒子的作用，優(yōu)化材料性能。納米技術(shù)是一門交叉性很強(qiáng)的綜合學(xué)科，研究的內(nèi)容涉及現(xiàn)代科技的廣闊領(lǐng)域。納米科學(xué)與技術(shù)主要包括：納米體系物理學(xué)、納米化學(xué)、納米材料學(xué)、納米生物學(xué)、納米電子學(xué)、納米加工學(xué)、納米力學(xué)等。

一、納米材料的特性與價值

納米材料是近年來材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，納米技術(shù)的突破使得納米材料和傳統(tǒng)材料相比，具有強(qiáng)大的優(yōu)越性。納米材料強(qiáng)大的延展性和硬度等特點(diǎn)使其在材料領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。納米材料可以由金屬原子排布成，也可以由非金屬分子排布成。根據(jù)納米材料原子的排布規(guī)律來分，可以分為晶態(tài)，非晶態(tài)，準(zhǔn)晶態(tài)等多種形態(tài)[1]。納米材料在熱學(xué)，電學(xué)，力學(xué)，化學(xué)催化等諸多方面展現(xiàn)出的巨大開發(fā)潛能，吸引著各國材料領(lǐng)域?qū)＜腋傁嚅_發(fā)研究。從某種意義上來講，納米材料的開發(fā)與應(yīng)用，體現(xiàn)著一個國家的尖端科技水平。

二、納米技術(shù)在高分子材料改性中的應(yīng)用

納米材料的優(yōu)越特性使得納米技術(shù)在多方面存在強(qiáng)大的應(yīng)用和開發(fā)潛力，尤其在對一些傳統(tǒng)材料的改進(jìn)上表現(xiàn)出強(qiáng)大優(yōu)越性。

（一）納米復(fù)合塑料

塑料是日常生活中使用最廣泛的材料之一，隨著人們對塑料的大量使用，塑料的弊端逐漸開始顯露。例如傳統(tǒng)塑料容易老化，透氣性差，強(qiáng)度較差等缺點(diǎn)。并且，由于塑料帶來的一系列環(huán)境污染問題，導(dǎo)致許多國家出臺了限塑令。而納米技術(shù)的出現(xiàn)，使得納米高分子塑料成為可能，為解決傳統(tǒng)塑料的弊端提供了解決方案。納米復(fù)合塑料即是指在塑料中加入了納米級別的超細(xì)微分散相。在當(dāng)下研究階段，納米復(fù)合塑料中的分散相大多是無機(jī)分子。加入納米級分散相后的高分子復(fù)合塑料具有更優(yōu)異的力學(xué)特性。在強(qiáng)度和塑性等方面，遠(yuǎn)超于傳統(tǒng)材料?；谶@一特性，納米復(fù)合塑料可用于安全帽，車體等力學(xué)強(qiáng)度要求較大的工業(yè)領(lǐng)域。另外納米材料的分子特性使得納米復(fù)合塑料在抗老化方面也具有顯著提升。納米復(fù)合塑料能夠吸收紫外線，從而保護(hù)內(nèi)部環(huán)境穩(wěn)定，用作食品保鮮袋，可以更長時間的儲存食品，保留營養(yǎng)價值。因此，納米復(fù)合塑料在食品工業(yè)方面具有非常大的開發(fā)潛能。另外，在農(nóng)業(yè)大棚上同樣可以應(yīng)用納米復(fù)合塑料。納米復(fù)合塑料對陽光表現(xiàn)出獨(dú)特的光學(xué)特性，可以放大有利于作物生長的光源，同時濾過一些不利光源[2]。

（二）納米復(fù)合橡膠

納米技術(shù)在復(fù)合橡膠中的應(yīng)用類似于納米復(fù)合塑料，即在傳統(tǒng)橡膠材料中加入納米級別的無機(jī)分散相。由于納米分子體積非常小，分散在傳統(tǒng)橡膠材料中之后，可以極大地提升橡膠分子之間的相互作用力，從而使橡膠在防腐、力學(xué)特性等方面得到深層次強(qiáng)化。經(jīng)納米技術(shù)改造后的納米復(fù)合橡膠輪胎，可以使機(jī)車適應(yīng)更復(fù)雜的地形情況，提升機(jī)車綜合性能，在一些軍工裝備生產(chǎn)制造上具有強(qiáng)大的開發(fā)潛能。另外，使用納米復(fù)合橡膠制作而成的橡膠抱枕和橡膠手套，更符合人體力學(xué)特性，可以進(jìn)一步增加產(chǎn)品的舒適性，提高用戶體驗(yàn)。

（三）納米復(fù)合纖維

納米復(fù)合纖維分為廣義和狹義兩種，狹義上的納米復(fù)合纖維就是指纖維的直徑在納米級別，而廣義上的納米復(fù)合纖維除了包括直徑在納米級別的纖維以外，還包括將納米材料分散在纖維中，從而加強(qiáng)傳統(tǒng)纖維材料的特性。在實(shí)際的開發(fā)與應(yīng)用中，廣義上的納米復(fù)合纖維應(yīng)用更廣，且生產(chǎn)成本不高，技術(shù)要求相對于前者而言較低，尤其在我國這樣全球最大的發(fā)展中國家，廣義上的納米復(fù)合纖維材料具有更實(shí)際的應(yīng)用價值。納米復(fù)合纖維材料的應(yīng)用價值首先體現(xiàn)在醫(yī)療器械領(lǐng)域。可以將具有殺菌效果的物質(zhì)如銅離子、鋅離子等擁有納米技術(shù)將其分散在傳統(tǒng)的纖維材料中，使其表現(xiàn)出強(qiáng)大的抗菌特性。利用納米技術(shù)將其分散在傳統(tǒng)的纖維材料中，使其表現(xiàn)出強(qiáng)大的抗菌特性。在目前的醫(yī)療器械行業(yè)中，絕大部分無菌器材都是使用納米纖維制作而成[3]。另外，基于納米纖維材料有較強(qiáng)的紫外線吸收特性，納米纖維材料在戶外體育用品領(lǐng)域也具有強(qiáng)大的應(yīng)用價值。例如一些高性能的防護(hù)眼鏡太陽鏡，游泳鏡以及防曬服，都由納米復(fù)合纖維制作而成。另外將具有較高紅外發(fā)射頻率的陶瓷粉末作為分散相，利用納米技術(shù)分散到纖維材料中可制成遠(yuǎn)紅外納米纖維。其中的納米粒子可以有效吸收自身發(fā)出的紅外線，從而達(dá)到促進(jìn)血液循環(huán)，調(diào)節(jié)新陳代謝的功效。

綜上所述，納米技術(shù)的應(yīng)用為材料領(lǐng)域研究帶來了革命性的推進(jìn)，尤其是納米技術(shù)對傳統(tǒng)材料性能的改進(jìn)和提升，極大地拓寬了人們對于材料的應(yīng)用，促進(jìn)了人類工業(yè)的發(fā)展和生產(chǎn)。尤其是一些已經(jīng)在生活中普遍使用的材料，在納米技術(shù)介入以后展現(xiàn)出了強(qiáng)大的優(yōu)越性，使得人們的物質(zhì)水平有了一個質(zhì)的提升。隨著納米技術(shù)的不斷日趨完善和發(fā)展，納米技術(shù)在高分子材料改性領(lǐng)域的潛力將進(jìn)一步被挖掘。在未來尤其是一些基礎(chǔ)工業(yè)領(lǐng)域，隨著納米技術(shù)帶來的材料革命，基礎(chǔ)工業(yè)會有一個跨越性的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾化雨.納米技術(shù)在高分子材料改性中的應(yīng)用探析[J].石化技術(shù)，2018，25（04）：204.

[2]李杰峰.淺探納米技術(shù)在高分子材料改性中的應(yīng)用[J].化工管理，2017（05）：79.

[3]鄒興宇，張星濤，趙鵬波.納米技術(shù)在高分子材料改性中的應(yīng)用[J].四川水泥，2017（01）：339.

作者簡介：王海龍（1996-），男，漢族，甘肅定西人，中原工學(xué)院材料與化工學(xué)院本科在讀;研究方向：高分子材料與工程。