第十章第十章 高分子纳米复合资料高分子纳米复合资料2019年年11月月 纳米科学是，纳米科学是，2020世纪末兴起的最重要世纪末兴起的最重要的科技研讨新领域，当今世界各国都将纳米的科技研讨新领域，当今世界各国都将纳米科学技术列入重点研讨开发的课题。科学技术列入重点研讨开发的课题。人类对物质的认识人类对物质的认识宏观宏观微观微观经典力学经典力学根底实际根底实际量子力学和相对论量子力学和相对论介观领域介观领域纳米科学纳米科学根底实际根底实际根底实际根底实际 纳米科学：1、纳米及纳米体系 、纳米是一个长度单位，1nm = 10-3m = 10-9m 。 、通常界定1100 nm的体系为纳米体系。2、纳米科学 纳米体系，略大于分子尺寸的上限，恰好能表达分子间强相互作用。这种分子间强相互作用引起的许多性质，与常规物质相异，正是这种特异性质构成了纳米科学。 、纳米体系尺寸上限以上为宏观领域，尺寸下限以下为微观领域。其中，宏观领域以宏观物体作为研讨对象，实际根底是经典力学和电磁学；微观领域那么以分子、原子作为研讨对象，理论根底是量子力学和相对论。 、显然，纳米体系领域需求用全新的实际为实际根底。即构成纳米科学。 纳米晶体资料 纳米非晶体资料 纳米资料 纳米相颗粒资料 纳米复合资料 纳米科学 纳米构造资料 内容上 纳米技术：在纳米尺寸范围内对物质的加工、分 析、表征、利用等相关技术。 其中，聚合物纳米复合资料及其技术聚合物纳米科学，是当今开展最为迅速、最为贴近适用化的领域。第一节 高分子纳米复合资料概述 一、纳米资料与纳米技术1、纳米资料 是以纳米构造为根底的资料，或者以纳米构造为根本单元构成的复合资料。、纳米构造 以具有纳米尺度的物质单元为根底，按一定规律构筑或营造的一种新构造体系，称为纳米构造体系。 、纳米资料 纳米资料是在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围的物质，或者由它们作为根本单元构成的复合资料。 从微观角度分类，纳米资料大致有以下两类：A、纳米尺度范围的物质 一维纳米构造的膜型纳米资料，二维纳米构造的丝状纳米资料，三维纳米构造的纳米粉或者纳米颗粒资料。B、纳米复合资料 无机-无机复合、无机-有机物复合、金属-陶瓷复合、聚合物-聚合物复合等多种复合方式的纳米复合资料。 从宏观角度分类，纳米资料大致有以下四类：A、纳米粉末 又称为超微粉或超细粉，是介于原子、分子与宏观物质之间处于中间物态的固体颗粒资料，在块状资料和复合资料制备方面运用较多。B、纳米纤维 指填加纳米粉的纤维资料。C、纳米膜 分为单层膜和多层膜的纳米膜资料，在光电子学领域和膜分别领域运用广泛。D、纳米块体 由纳米粉末经过高压或烧结成型，或者用高分子资料复合构成的块状资料。2 2、纳纳米技米技术术 纳纳米技米技术术是借助是借助现现代科学技代科学技术术手段的全新的适用科学，包括手段的全新的适用科学，包括纳纳米加工技米加工技术术、纳纳米分析表征技米分析表征技术术、纳纳米操控技米操控技术术等新型的科技等新型的科技方法和手段。目前在方法和手段。目前在纳纳米技米技术领术领域最域最显显著的著的现现代技代技术术主要有以下主要有以下几种。几种。 、扫扫描隧道描隧道显显微微镜镜技技术术 扫扫描隧道描隧道显显微微镜镜 scanning tunnel microscope STMscanning tunnel microscope STM ，是，是目前目前为为止止进进展外表分析的最精展外表分析的最精细仪细仪器之一。器之一。直接察看到原子和分子，而且直接支配和安排原子和分子。直接察看到原子和分子，而且直接支配和安排原子和分子。、原子力显微技术 原子力显微镜atomic force microscope，AFM也是高分辨的显微仪器，具有与STM相近的分辨率。AFM不仅可以察看到非导电样品外表形状，而且还可以对数十个原子、甚至数个分子进展操控，包括化学反响，从而对其外表进展微加工，大大拓展了其运用范围，展现了 AFM 在未来大规模集成电路纳米级蚀刻技术方面的运用潜力。二、纳米效应二、纳米效应 纳纳米米尺尺寸寸的的物物质质，其其电电子子的的波波性性以以及及原原子子间间的的相相互互作用将受作用将受到到尺尺寸寸大大小小的的影影响响。诸诸如如，熔熔点点等等热热学学性性能能、磁磁学学性性能能、电学性电学性能能、光光学学性性能能、力力学学性性能能和和化化学学活活性性会会出出现现与与传传统统资资料料截然不同截然不同的的性性质质。普普通通以以为为导导致致纳纳米米资资料料独独特特性性能能，主主要要基基于于以以下四种基下四种基本纳米效应。本纳米效应。1 1、外表效应、外表效应 外表能随着粒径减小而添加的景象称为外表效应。外表能随着粒径减小而添加的景象称为外表效应。 当当颗颗粒粒状状资资料料的的直直径径降降低低到到纳纳米米尺尺度度时时，比比外外表表积积会非常会非常大大，这这样样处处在在外外表表的的原原子子或或离离子子所所占占的的百百分分数数将将会会显显著著地添加。地添加。然然而而由由于于短短少少相相邻邻的的粒粒子子，那那么么出出现现外外表表的的空空位位效效应应，表现出外表表现出外表粒粒子子配配位位缺缺乏乏，外外表表能能会会大大幅幅度度添添加加。这这种种在在纳纳米米尺尺度度范围内发范围内发生的外表效应称为纳米外表效应。生的外表效应称为纳米外表效应。2、小尺寸效应 当颗粒小至纳米尺寸时，所引起的宏观物理性质的变化称为纳米小尺寸效应。纳米小尺寸效应主要反映在熔点、磁学、电学和光学性能等方面均与大尺寸同类资料明显不同。3、量子尺寸效应 当颗粒状资料的尺寸小至纳米尺寸时，其电子能级由延续转变为量子化最高占据分子轨道和最低空轨道，使能隙变宽，出现能级的量子化。这时，纳米资料电子能级之间的间距，随着颗粒尺寸的减小而增大。当能级间距大于热能、光子能、静电能以及磁能等的能量时，就会出现一系列与块体资料截然不同的反常特性，这种效应称之为纳米量子尺寸效应。 例如，纳米颗粒具有高的光学非线性及特异的催化性能均属此列。4、宏观量子隧道效应 微观粒子电子、原子具有穿越势垒的才干称之为隧道效应。一些宏观的物理量，如纳米颗粒的磁化强度、量子相关器件中的磁通量以及电荷等也具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒而产生性能变化，称为宏观量子隧道效应。 利用宏观量子隧道效应，可以解释纳米镍粒子在低温下继续坚持超顺磁性的景象。这种纳米颗粒的宏观量子隧道效应和量子尺寸效应，将会是未来微电子器件开展的根底，它们确定了微电子器件进一步微型化的极限。三、三、纳米米资料的制料的制备方法方法可分可分为物理法和化学法两大物理法和化学法两大类。1 1、物理方法、物理方法、真空冷凝法、真空冷凝法 是是在在采采用用高高真真空空下下加加热如如电阻阻法法、高高频感感应法法等等金属等金属等块体体资料料，使使其其资料料的的原原子子气气化化或或构构成成等等离离子子体体，然然后后快速冷快速冷却，最却，最终在冷凝管上在冷凝管上获得得纳米粒子。米粒子。 真真空空冷冷凝凝方方法法特特别适适宜宜制制备金金属属纳米米粉粉，经过调理理蒸蒸发温度温度场和气体和气体压力等参数，可以控制构成力等参数，可以控制构成纳米微粒的尺寸。米微粒的尺寸。 真真空空冷冷凝凝法法的的优点点是是纯度度高高、结晶晶组织好好以以及及粒粒度度可控且分可控且分布布均均匀匀，适适用用于于任任何何可可蒸蒸发的的元元素素和和化化合合物物；缺缺陷陷是是对技技术和和设备的要求的要求较高。高。、机械球磨法 是以粉碎与研磨相结合，利用机械能来实现资料粉未纳米化的方法。该方法适宜制备脆性资料的纳米粉。 机械球磨法的优点是操作工艺简单，本钱低廉，制备效率高，可以制备出常规方法难以获得的高熔点金属合金纳米超微颗粒。缺陷是颗粒分布太宽，产品纯度较低。、喷雾法 喷雾法是经过将含有制备资料的溶液雾化，然后制备微粒的方法。适宜可溶性金属盐纳米粉的制备。、冷冻枯燥法 这种方法也是首先制备金属盐的水溶液，然后将溶液冻结，在高真空下使水分升华，原来溶解的溶质来不及凝聚，那么可以得到枯燥的纳米粉体。 采用冷冻枯燥的方法还可以防止某些溶液粘度大，无法用喷雾枯燥法制备的问题。2、化学方法、气相堆积法 是利用金属化合物蒸气的化学反响来合成纳米微粒的一种方法。 这种方法获得的纳米颗粒具有外表清洁、粒子大小可控制、无粘接以及粒度分布均匀等优点。、化学沉淀法 是液相法的一种。即，将沉淀剂参与到包含一种或多种离子的可溶性盐溶液中，使其发生化学反响，构成不溶性氢氧化物、水合氧化物或者盐类而从溶液中析出，然后经过过滤、清洗，并经过其他后处置步骤就可以得到纳米颗粒资料。 常用的化学沉淀法可以分为共沉淀法、均相沉淀法、多元醇沉淀法、沉淀转化法以及直接转化法等。 化学沉淀法的优点是工艺简单，适宜于制备纳米氧化物粉体等资料。缺陷是纯度较低，且颗粒粒径较大。、水热合成法 水热法是在高温、高压反响环境中，采用水作为反响介质，使得通常难溶或不溶的物质溶解、反响，还可进展重结晶操作。、溶胶-凝胶法Sol-Gel 是将前驱物普通用金属醇盐或者非醇盐在一定的条件下水解成溶胶，再转化成凝胶，经枯燥等低温处置后，制得所需纳米粒子的方法。 溶胶-凝胶法适宜于金属氧化物纳米粒子的制备。、原位生成法 原位生成法也称为模板合成法，是指采器具有纳米孔道的基质资料作为模板，在模板空隙中原位合成具有特定外形和尺寸的纳米颗粒。 模板可以分为硬模板和软模板两类。常见用于合成的模板有多孔玻璃、分子筛、大孔离子交换树脂等。这些资料也称为介孔资料。 综上所述，目前纳米颗粒的制备方法，以物料形状来分根本上可归纳为固相法，液相法和气相法三大类。 A、固相法制备的产物易固结，需再次粉碎，本钱较高。物理粉碎法工艺简单、产量高，但制备过程中易引人杂质。 B、气相法可制备出纯度高，颗粒分散性好，粒径分布窄而细的纳米微粒。 C、近年来采用液相的化学方法加工纳米颗粒显示出宏大的优越性和宽广的运用前景。这是由于根据化学手段,往往不需求复杂的设备仪器，并可以获得规模化消费，这是物理法无法比较的。四四、纳米米构构造造资料料nanostructured nanostructured materialsmaterials 纳米米构构造造资料料是是，指指含含有有纳米米单元元的的构构造造资料料，即即首首先先是是具具有有宏宏观尺尺寸寸的的构构造造资料料，同同时又又具具有有纳米米资料料所所具具有有的的微微尺尺寸寸性性质。也也就就是是纳米米微微观资料料的的某某种种集集合合或或聚集聚集态。1 1、纳米构造米构造资料的特征：料的特征： 、具具有有尺尺寸寸小小于于100 100 nm nm 的的原原子子区区域域晶粒或相；晶粒或相； 、显著的界面原子数；著的界面原子数； 、组成区域成区域间相互作用。相互作用。2、纳米构造资料的分类 零维的原子簇和原子簇的集合(纳米分散资料)按照空间维数分类 一维的多层薄膜纳米层状资料 二维的超细颗粒覆盖膜纳米薄膜资料 三维的纳米块体资料纳米三维资料 纳米晶态资料 按照颗粒构造形状分类 纳米非晶态资料 纳米准晶态资料3、纳米构造资料的构造单元及特性纳米构造资料普通包含两类组元，即构造组元和界面组元，其中最重要的是界面组元。界面组元具有以下两个特点：首先是原子密度相对较低，其次是临近原子配位数有变化。由于界面在纳米构造资料中所占的比例较高，以致于对资料性能产生较大影响。五、纳米复合资料nanocomposites1、纳米复合资料的分类复合资料的复合方式可以分为四大类：、0-0型复合 复合资料的两相均为三维纳米尺度的零维颗粒资料，是指将不同 成分，不同相或者不同种类的纳米粒子复合而成的纳米复合物。、0-2型复合 把零维纳米粒子分散到二维的薄膜资料中。 这种复合资料又可分为均匀分散和非均匀分散两大类、0-3型复合 即，把零维纳米粒子分散到常规的三维固体资料中。 例如，把金属纳米粒子分散到另一种金属、陶瓷、高分子材料中，或者把纳米陶瓷粒子分散到常规的金属、陶瓷、高分子材料中。、纳米层状复合 即，由不同材质交替构成或构造交替变化的多层膜，各层膜的厚度均为纳米级。 如NiCu多层膜，AlA1203 纳米多层膜等。2、纳米复合资料的制备 、 纳米颗粒加强复合资料的制备方法有机械合金化、非平衡合金固态分解、溶胶-凝胶法、气相堆积法、快速凝固法、晶晶化法、深度塑性变形法等。 、纳米复合薄膜，可以经过两种途径来制备。一是经过沉积构成的各组分非晶混合体系，再经过热处置使其发生化学反响或热力学分散过程，得到纳米颗粒分散的复合膜。二是经过各组分的直接共同堆积构成。 、纳米级多层资料普统统过气相堆积、溅射法、电堆积法等结晶生长技术制备。 六、高分子纳米复合资料 高分子纳米复合资料是，由各种纳米单元与有机高分子资料以各种方式复合成型的一种新型复合资料。 其中，纳米单元按照化学成分划分有金属、陶瓷、有机高分子、其他无机非金属资料等；按其外部外形划分有零维的球状、片状、柱状纳米颗粒，一维的纳米丝、纳米管，二维的纳米膜等。 1、高分子纳米复合资料的构造类型 高分子纳米复合资料的构造类型非常丰富。如，有0-0复合型、0-2复合型和0-3复合型三种构造类型。这是目前采用最多的三种高分子纳米复合构造。 另外，以纳米丝作为构造组元，可以构成1-2复合型和1-3复合型两种构造类型；以纳米膜二维资料作为构造组元，可以构成2-3复合型纳米复合资料。此外，还有多层复合纳米资料，介孔纳米复合资料等构造方式。2、高分子纳米复合资料的特点 高分子纳米复合资料多是由金属、陶瓷、粘土等作为纳米添加资料，高分子基体资料与添加资料之间性能差别大，因此构成的复合资料互补性好，容易获得两种资料都不具备的性能，有利于纳米效应的发扬。 此外，由于高分子基体资料具有易加工、耐腐蚀等优良性能，工业化本钱较低，有利于成果的产业化过程。高分子基体资料自身的特点决议了，它还能抑制纳米颗粒的氧化和聚会过程，使体系具有较高的长效稳定性，能充分发扬纳米单元的特异性能。第二节第二节 高分子纳米复合资料的制备技术高分子纳米复合资料的制备技术 高分子纳米复合资料的制备方法有多种多样，高分子纳米复合资料的制备方法有多种多样，下面是几种典型的高分子纳米复合资料制下面是几种典型的高分子纳米复合资料制备方法。备方法。一、溶胶一、溶胶- -凝胶复合法凝胶复合法sol-gelsol-gel 溶胶溶胶- -凝胶复合法是制备高分子纳米复凝胶复合法是制备高分子纳米复合资料的重要方法之一，也用于纳米粒子合资料的重要方法之一，也用于纳米粒子的制备，属于低温湿化学合成法。的制备，属于低温湿化学合成法。 溶胶溶胶- -凝胶复合法主要用于制备无机凝胶复合法主要用于制备无机- -有有机聚合物型纳米复合资料，也是一种机聚合物型纳米复合资料，也是一种早期采用的，目前依然非常有效的超细粉早期采用的，目前依然非常有效的超细粉料制备方法。料制备方法。二、插二、插层复合法复合法IntercalationIntercalation 插插层法是另一种制法是另一种制备有机有机- -无机无机纳米复合米复合资料的重要方法。料的重要方法。 插插层法分法分类 根据插根据插层的方式不同，插的方式不同，插层法又可分法又可分为三种方式。三种方式。、聚合插、聚合插层法法 即即，先先将将单体体插插层进入入层状状硅硅酸酸盐片片层中中，然然后后引引发原原位位聚聚合合，利利用用聚聚合合时放放出出的的大大量量热量量，抑抑制制硅硅酸酸盐片片层间的的作作用用力力，使使其其剥剥离离，从从而而使使硅硅酸酸盐片片层与与聚聚合合物物基基体体以以纳米米尺尺度度相相复复合合，获得高分子得高分子纳米复合米复合资料。料。、溶液插、溶液插层法法 即即，将将层状状填填加加物物浸浸人人聚聚合合物物溶溶液液中中，直直接接把把聚聚合合物物嵌嵌入入到到无无机机物物层间，利利用用力力学学或或热力力学学作作用用，使使层状状硅硅酸酸盐剥剥离离成成纳米米尺尺度度的的片片层并并均均匀匀分分散散在在聚聚合合物物基基体体中中构构成成高高分分子子纳米米复复合合资料。料。、熔体插、熔体插层 即即，先先将将聚聚合合物物熔熔融融，然然后后再再借借助助机机械械作作用用力力直直接接将将聚聚合合物物嵌入嵌入层状无机状无机资料料间隙中，制得高分子隙中，制得高分子纳米复合米复合资料。料。三、共混法三、共混法 共共混混法法是是最最简单、最最常常见的的高高分分子子复复合合资料料制制备方方法，是指法，是指将将纳米米粉粉料料与与高高分分子子基基体体资料料进展展熔熔融融共共混混或或溶溶液液共共混混，得到得到纳米米粉粉料料在在基基体体中中均均匀匀分分布布的的高高分分子子复复合合资料料，采采用用这种种方法既可方法既可以以制制备三三维构构造造0-30-3型型的的复复合合资料料，也也可可以以制制备二二维0-20-2型的膜型复合型的膜型复合资料。料。1 1、共混法、共混法类型型 按照共混方式不同，共混法有以下几种按照共混方式不同，共混法有以下几种类型：型：、溶液共混法、溶液共混法 把把基基体体树脂脂溶溶于于溶溶剂中中，在在树脂脂溶溶液液中中参参与与纳米米粒粒子后混合子后混合均匀，除去溶均匀，除去溶剂而得；而得；、乳液共混法、乳液共混法 将将纳米米粒粒子子参参与与聚聚合合物物乳乳液液中中，并并搅拌拌混混合合均均匀匀实现共混；共混；、熔融共混 首先将聚合物加热熔融，并将纳米粒子参与聚合物熔体内搅拌共混；、机械共混 将高分子物料和填加物料纳米粉料前体参与到研磨机中研磨共混。四、其他方法四、其他方法 除除了了上上面面引引见见的的三三类类方方法法常常用用于于高高分分子子纳纳米米复复合合资资料制备以料制备以外外，以以下下几几种种方方法法也也在在某某些些特特殊殊场场所所作作为为纳纳米米复复合合资资料料的制备方的制备方法。法。1 1、LBLB膜复合法膜复合法 LBLB膜膜是是利利用用分分子子在在界界面面间间的的相相互互作作用用，人人为为地地建建立立起来的特起来的特殊分子有序体系，是分子程度上的有序组装体。殊分子有序体系，是分子程度上的有序组装体。 采采用用LBLB膜膜技技术术主主要要被被用用来来制制备备0-20-2型型纳纳米米复复合合资资料料，即高分子即高分子纳米复合膜。纳米复合膜。2 2、模板合成法、模板合成法 利利用用基基质质资资料料构构造造中中的的空空隙隙，作作为为模模板板进进展展合合成成纳纳米复合材米复合材料的方法称为模板合成法。料的方法称为模板合成法。 在在模模板板合合成成法法中中所所运运用用的的基基质质资资料料可可以以为为多多孔孔玻玻璃璃、分子分子筛筛、大大孔孔离离子子交交换换树树脂脂等等，其其中中运运用用较较多多的的是是聚聚合合物物网网眼限域复眼限域复合法。合法。第三节第三节 高分子纳米复合资料的构造与性能高分子纳米复合资料的构造与性能 高分子纳米复合资料主要有如下几种构造类型：高分子纳米复合资料主要有如下几种构造类型：一、无机纳米颗粒分散在高分子基体资料中一、无机纳米颗粒分散在高分子基体资料中 这是最为常见的一种高分子纳米复合资料构这是最为常见的一种高分子纳米复合资料构造。造。 无机分散相可以是金属或者陶瓷粉体，也可无机分散相可以是金属或者陶瓷粉体，也可以是它们的纤维或者是其他无机资料。以是它们的纤维或者是其他无机资料。二、高分子嵌入无机基体中二、高分子嵌入无机基体中 这种复合方式比种复合方式比较少少见。 从从制制备目目的的思思索索，可可分分为参参与与高高分分子子纳米米填填加加剂以以改良无机改良无机资料料的的性性能能；利利用用无无机机资料料作作为基基体体，主主要要发扬有有机机填填加加资料的料的功能两种情况。功能两种情况。 由由于于无无机机基基体体资料料多多为刚性性资料料，熔熔点点颇高高，需需求求用特殊的用特殊的复合方法。复合方法。 、一一种种方方法法是是利利用用模模板板复复合合方方式式。采采用用本本身身具具有有纳米尺度米尺度内内部部空空间的的无无机机资料料作作为模模板板，将将单体体小小分分子子分分散散进入入内部空内部空间后后原原位位聚聚合合构构成成复复合合物物；或或者者设法法让聚聚合合物物分分子子熔熔融融或或溶解，溶解，进入内部入内部纳米米级空空间。 、另另一一种种方方法法是是用用溶溶胶胶- -凝凝胶胶法法制制备有有机机- -无无机机互互穿穿网网络型型复合复合资料。此料。此时，有机，有机资料所占比重料所占比重较小，构成分散相。小，构成分散相。三、聚合物三、聚合物聚合物聚合物纳米复合构造米复合构造 聚聚合合物物- -聚聚合合物物复复合合资料料过去去称称为聚聚合合物物合合金金，主主要要经过嵌段嵌段聚合和熔融共混等方法完成。聚合和熔融共混等方法完成。 假假设共共混混体体两两相相微微区区构构造造中中，其其中中一一项构构造造尺尺寸寸在在纳米范米范围，即即可可称称为聚聚合合物物- -聚聚合合物物纳米米复复合合资料料。聚聚合合物物- -聚聚合合物物纳米米复复合合资料料按按合合成成方方法法的的不不同同可可分分为三三大大类：分分子子基基嵌嵌段段共聚复合共聚复合资料料、聚聚合合物物原原位位共共混混复复合合资料料和和聚聚合合物物微微纤- -聚聚合合物物复复合合资料。料。 聚聚合合物物- -聚聚合合物物纳米米共共混混资料料，为了了获得得更更好好的的功功能能互互补和增和增强，多，多项选择择性能差性能差别比比较大的两种聚合大的两种聚合进展复合。展复合。第四节第四节 高分子纳米复合资料的分析与表征方法高分子纳米复合资料的分析与表征方法 高分子纳米复合资料的分析与表征技术，包高分子纳米复合资料的分析与表征技术，包括以下两个方括以下两个方面：即，构造表征和性能表征。面：即，构造表征和性能表征。构造表征构造表征 主要指对复合体系纳米相构造形状的表征，主要指对复合体系纳米相构造形状的表征，包括粒子初级结包括粒子初级结构和次级构造纳米粒子本身的构造特征、粒子构和次级构造纳米粒子本身的构造特征、粒子的外形、粒子的的外形、粒子的尺寸及其分布、粒间距分布等，以及纳米粒子尺寸及其分布、粒间距分布等，以及纳米粒子之间或粒子与高之间或粒子与高分子基体之间的界面构造。分子基体之间的界面构造。性能表征性能表征 是对复合体系性能的描画。由于运用领域不是对复合体系性能的描画。由于运用领域不同，描画的内容同，描画的内容和方式差别非常大，并不是仅限于纳米复合体系。和方式差别非常大，并不是仅限于纳米复合体系。需求分析表征的微需求分析表征的微观特征特征 、晶粒尺寸、分布和形貌；、晶粒尺寸、分布和形貌； 、晶界和相界面的本、晶界和相界面的本质和形貌；和形貌； 、晶体的完好性和晶、晶体的完好性和晶间缺陷的性缺陷的性质； 、跨晶粒和跨晶界的成分剖面即成分分布；、跨晶粒和跨晶界的成分剖面即成分分布； 、来自制造、来自制造过程的程的杂质的的识别等。等。 假假设是是层状状纳米构造，那么要表征的重要特征米构造，那么要表征的重要特征还有：有： 、界面的厚度和凝聚力；、界面的厚度和凝聚力； 、跨界面的成分剖面；、跨界面的成分剖面； 、缺陷的性、缺陷的性质。 高高分分子子纳米米复复合合资料料的的表表征征手手段段很很多多，下下面面是是几几种种主主要要的的分分析表征方法和手段。析表征方法和手段。1、透射电子显微镜TEM 透射电子显微镜是察看粒子形状和内部构造的最常用的表征技术。经过透射电子显微分析，可以得到微晶粒子的晶型以及粒子的形貌尺寸，进一步可以得到粒子的晶格构造、外表及界面情形。 其优点是具有较好的直观性，但是存在的独一缺陷在于丈量结果缺乏统计性。2、X射线衍射分析XRD X射线衍射分析是最强大和准确的分析测试晶体尺寸和构造的手段。 经过X射线衍射分析，可以获得纳米粒子的晶型构造、晶粒尺寸和晶格畸变。经过高温X射线衍射，还可以得到晶格的相转变过程数据。3、小角度X射线散射SAZS 小角度X射线散射主要用来测定纳米粒子粒径分布的重要手段之一，经过测定入射X射线散射强度进展分析。4、扫描电镜SEM和原子力显微镜AFM 扫描显微镜与原子力显微镜都属于扫描探针显微镜技术，都是以测定资料外表形状为主要功能，检测分辨率可以到达纳米以下。两者不同点在于扫描显微镜是测定探针与资料之间的隧道电流，适宜测定导电资料；原子力显微镜测定的是资料与探针之间的分子作用力，适宜于测定绝缘型资料。5、激光拉曼光谱Raman 激光拉曼光谱可以提示资料中的空位、间隙原子、位错、晶界和相界等方面关系，协助调查纳米粒子本身因尺寸减小而产生的对拉曼光谱的影响。6、X射线光电子能谱XPS XPS也是外表分析工具，主要用于粒子外表的元素组成、价态及含量的分析，所得到的仅是粒子的外表信息。假设要得到资料深度组成信息，需求与离子束溅射剥蚀粒子外表技术配合，这样就可以进展深度剖面分析。7、傅里叶变换远红外光谱FT-far-IR 远红外光谱对应于分子的弱作用，可用来检验金属离子与非金属离子成键、金属离子的配位等化学环境情况及变化，而红外、远红外分析对于粒子精细构造分析也很有效。8、穆斯堡尔Mossbauer谱 穆斯堡尔谱，可以提供物质的原子核与其核外环境指核外电子、临近原子以及晶体等之间存在细微的相互作用信息，对铁磁资料的超精细相互作用的测定具有很高的分辨身手。即，是丈量提供微观构造信息的有效手段。 除上述常见表征方法外，俄歇电子能谱(AES)、离子能量损失谱(ILS)、红外光谱IR、紫外可见吸收光谱UV-Vis、差热扫描分析DSC、介电松弛谱、光声光谱等也用来作为纳米复合资料的组成、构造和相互关系分析手段。该当留意，鉴于高分子纳米复合资料的复杂性，其构造表征往往需求多种分析方法的相互印证才干得到比较可靠的结论。 第五节第五节 聚合物纳米复合资料的运用聚合物纳米复合资料的运用 由于高分子纳米复合资料，既能发扬纳米粒由于高分子纳米复合资料，既能发扬纳米粒子本身的小尺寸子本身的小尺寸纳米效应，又能经过与高分子基体资料的相互协纳米效应，又能经过与高分子基体资料的相互协同作用，发明新同作用，发明新的功能；既有高分子资料本身易加工、稳定性好的功能；既有高分子资料本身易加工、稳定性好的特点，又可以的特点，又可以使纳米粒子所特有的催化、光、电、磁、生物等使纳米粒子所特有的催化、光、电、磁、生物等特殊性质得以充特殊性质得以充分发扬。分发扬。 因此，虽然高分子纳米复合资料开展的历史因此，虽然高分子纳米复合资料开展的历史并不长，但是已并不长，但是已经在不同领域获得了广泛运用。如表经在不同领域获得了广泛运用。如表10-110-1 谢谢