CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2012年第31卷第7期?1528?
化工进展
嵌段共聚物为模板合成纳米结构导电聚合物材料研究进展
沙拉买提·托乎提1，张艳慧1，阿孜古丽?木尔赛力木1,2
（1新疆师范大学化学化工学院，新疆乌鲁木齐 830054；2西北大学化学与材料科学学院，陕西西安 710069）摘要：简述了以嵌段共聚物为模板合成纳米结构导电聚合物材料的国内外发展状况。近年来，纳米结构导电聚合物材料作为极具研究价值的新型功能材料而成为了材料科学的研究热点。以嵌段共聚物为模板则是制备此类材料最有前途的方法之一。本文详细地总结并归纳了通过该方法制备形貌规整的纳米级导电聚合物材料的成形机理、实验方法及其影响因素等。最后总结了纳米结构导电聚合物材料相关研究中存在的诸多问题，并简要指出以嵌段共聚物为模板有助于提高导电高聚物的形貌及尺寸的可控性，进而有助于改善导电高聚物的溶解性、加工性能、电导率等各项性能，也将有利于拓宽导电高聚物在纳米科技领域中的应用前景。
关键词：嵌段共聚物模板；纳米结构；导电聚合物
中图分类号：O 631.11 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2012）07–1528–07
Recent progress of synthesizing nano-structured conducting polymer by
using block copolymers as templates
Shalamaiti·Touhuti1, ZHANG Yanhui 1，Arzugul?Muslim1,2
（1School of Chemistry and Chemical Engineering, Xinjiang Normal University，Urumqi 830054, Xinjiang，China；
2 School of Chemistry and Material Science, North West University，Xi’an 710069, Shaanxi，China）
Abstract：The domestic and overseas research progress of synthesizing nano-structured conducting polymers by using block copolymers as templates was reviewed. Nano-structured conducting polymers novel functional materials have become a hot research topic in recent years. Using block copolymers as templates is the most promising method of synthesizing this kind of materials. Therefore, the forming mechanism, experimental methods and influence factors of synthesizing nano-structured conducting polymers with regular morphology by this method were summarized. At the end, the problems existing in the research of nano-structured conducting polymers were presented. Using block copolymer as template would be beneficial to improving the controllability of the morphology and size of conducting polymers, and thus to improve such properties of conducting polymers as solubility, processability and conductivity.
Key words：block copolymer template; nano-structure; conducting polymer
自从人们发现共轭聚合物经掺杂可以导电以后，导电聚合物成为了材料科学研究的热点[1-3]。目前研究比较多的导电聚合物主要有聚吡咯（PPy）、聚噻吩（PTh）、聚苯胺（PAni）等。随着纳米科技的发展，人们发现纳米结构导电聚合物与相应的大尺寸聚合物相比具有较高的电导率、较强的传感效应及较大的比表面积等优势[4]，因此近年来与纳米结构导电聚合材料相关的研究也备受关注，一维导电聚合物纳米材料被认为是极具研究价值的新型功
收稿日期：2012-02-01；修改稿日期：2012-03-07。
基金项目：国家自然科学基金青年项目（21104063）及新疆师范大学优秀青年教师自然科学类科研启动基金（XJNU1015）。
第一作者：沙拉买提·托乎提（1969—），女，讲师。联系人：阿孜古丽?木尔赛力木，讲师，主要从事导电高分子材料研究，E-mail arzu_hma@https://www.doczj.com/doc/0713991838.html,；张艳慧，E-mail 37388492@https://www.doczj.com/doc/0713991838.html,。
DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2012.07.030
第7期沙拉买提?托乎提等：嵌段共聚物为模板合成纳米结构导电聚合物材料研究进展?1529?
图1 由两嵌段共聚物形成的几种自组装结构[34-35]
能材料[2,4-10]。据文献报道[2-16]，可通过硬模板法（以碳纳米管、阳极氧化铝等纳米多孔膜、金属氧化物、DNA等为模板）、软模板法（以表面活性剂、络合物、液晶表面等为模板）、电纺丝技术、压印光刻法、定向电化学纳米纤维组装等方法制得纳米结构导电聚合物材料。尤其是以嵌段共聚物为模板被看作是最有前途的方法之一[8]。该方法在纳米材料制备的各个领域内越来越受欢迎[2,4-10,12-15,17-34]。嵌段共聚物是由两段或多段性质不同的聚合物通过共价键结合而成的聚合物分子[27]。以这一类聚合物为模板的优势在于[11,15,18-19,26-29,34]：嵌段共聚物的不同嵌段间存在混合热差异且不同嵌段间又是以共价键相连的，因此嵌段共聚物在相界面处容易发生微相分离，自组装形成极其丰富的有序结构和形貌，如层状、管状、柱状、刷子状等（图1）。这些有序结构的特征尺寸正好处于几个纳米到一百多纳米的范围内，这种纳米结构可用来作为“纳米模具”制备具有颗粒状、柱状、管状的高密度金属、聚合物、半导体及磁性纳米材料，并应用于光电子、电化学、光学以及生物传感器件等领域[28]。研究者们在用此方法合成纳米结构导电聚合物材料方面也在进行着不断的研究和探索[2,4-10,13-15,36-64]。
1 嵌段共聚物为模板合成纳米结构导电聚合物概述
据文献显示，早在1994年Koji等[53]以PS-b-P2VP为模板，通过Cu2+的氧化作用，在P2VP 嵌段表面包覆了一层PPy导电膜，整个材料的电导率达到了10－1 S/cm。随后人们在嵌段共聚物为模板合成纳米结构导电聚合物方面做了大量工作。本文简要列举了前人已完成的工作，其中较为重要的列于表1。
表1 常用作纳米结构导电聚合物模板的重要嵌段共聚物
项目模板导电聚合物及其复合材料导电聚合物尺寸（或电导率）二嵌段共聚物PS-b-P2VP PPy导电膜电导率10－1 S/cm
PPy/Au复合颗粒颗粒直径30 nm
PPy纳米点阵厚度50 nm
PAni纳米纤维直径30～40 nm PS-b-P4VP PPy薄膜厚度50 nm
PPy单层膜纳米级
P3HTs及其复合材料直径在几十个纳米范围内PS-b-P4VP（PDP） PPy薄膜以及PPy/ PS-b-P4VP复合纳米棒前者厚度在4～21 nm PS-b-PEO PAni颗粒亚微米级
PPy/Au复合物长5～10 nm PS-b-PMMA 发丝状PPy/PSS导电涂层
PPy纳米棒直径小于25 nm PAMSA-b-PMA PAni弹性膜厚度30～50 nm
三嵌段共聚物PEO-PPO-PEO 由纤维/管状PAni构成的树叶状PAni 纤维/管直径25～100 nm AMSA-EA-AMSA 由颗粒状PAni及PPy构成的薄膜颗粒直径小于100 nm
化工进展 2012年第31卷?1530?
1998年， Jesus等[36]在被磺化的聚苯乙烯-b-聚（乙烯-alt-丙烯）中对PPy进行了本体聚合得到了PPy/SPS复合材料，该课题组的主要目的在于以PPy对嵌段聚合物骨架进行加固。1999年，Tamil 等[54]通过气相聚合法，以PS-b-P2VP为模板制得了直径小于30 nm的PPy/Au纳米复合颗粒。2001年，Sapurina等[46]以PS-b-PEO二嵌段共聚物为模板，制得了亚微米级聚苯胺（PAni）颗粒。Michal等[43]以PS-b-P2VP为模板制得了厚度为50 nm、面积为几个平方厘米的聚吡咯（PPy）点阵，并在缩小该点阵尺寸方面做了一些尝试。2002年，Seo等[47]以PS-b-P4VP为模板在SDS的双层掩膜层内制得了厚度沿PS段生长至50 nm的PPy薄膜。Koji等[50]通过与他们在1994年采用过的相同方法以具有双柱形结构的PMS-b-P2VP为模板，在其P2VP嵌段包覆了一层PPy。2003年，肖迎红等[49]将PS-b-PMMA 涂于表面镀金的硅片上，通过电化学聚合法制得了发丝状高粗糙度和高比表面积的PPy/PSS导电聚合物涂层。Cho等[52]以PS-b-PEO为模板合成了沿PEO 嵌段生长至5～10 nm的PPy/Au复合材料。2004年，Seong等[44]在PS-b-P4VP的胶束薄膜上通过对吡咯进行定向聚合，得到了具有蠕虫状印纹的纳米级PPy单层膜。Bret等[48]分别以PS-b-PLA和PCHE-b-PLA为模板合成了直径与模板孔道尺寸一致（即30 nm左右）的PPy纳米线。另外，被其它研究者引用较多的就是Li等[6]于2005年发表在Langmuir上的一项工作。该课题组用PS-b-P2VP修饰过表面镀硅的金电极片后，通过电化学聚合法制得了直径在30～40 nm的PAni纳米纤维。同年，Cheng等[40]以PCL-PEO-PCL三嵌段共聚物为模板，通过调节PEO分子量分别得到了中空及实心的，直径在几十个纳米到一百多纳米间的PCL-PEO-PCL/PAni复合胶粒。2007年，Han等[41]以PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物为模板，合成了由纤维状或管状PAni构成的具有树叶状形貌的PAni，其中PAni纳米纤维或管的直径在25～100 nm之间。Lynne 等[38]用PAMSA-b-PMA为模板合成了厚度在30～50 nm的PAni弹性膜。Cheng等[63]以PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物为模板合成了聚苯胺与钛酸盐的复合材料。2008年，Wang等[37]以PS-b-P4VP为母体分别合成了直径在几十个纳米范围内的聚-3-己基噻吩（P3HTs）以及P3HTs与CdSe、CdSe/ZnS、PbS的配位晶体。Tracy等[64]用PMA-b-PAAMPSA为模板得到了亚微米级至微米级尺寸可控且颗粒直径分布非常窄的PAni颗粒。同年，Lee等[45]提出，Li等[6]采用的方法当中包覆于电极表面的模板层厚度太小，无法保证导电聚合物在超出模板厚度的区域内有规整的生长趋势。因此，他们对前人的实验技术进行了改良，在ITO镀膜玻璃上包覆了一层PS-b-PMMA柱状纳米多孔模板，通过电化学方法合成了直径均小于25nm的PPy纳米棒，得到的棒状结构在去除模板后仍没有受到破坏。这两个课题组完成的工作对比见图2。2009年，Wendy等[4]以PS-b-P4VP（PDP）超分子复合物为模板制得了厚度为4～21 nm的PPy薄膜以及PPy/PS-b-P4VP复合纳米棒，使材料导电率达到了约0.7 S/cm。Lynne 等[39]在2007年的工作基础上，分别用PAMSA-b-PMA和PAMSA-b-PBA为模板合成了PAni弹性膜并考察了各嵌段分子量及掺杂酸用量对产物电导率的影响。同时，该课题组又以AMSA-EA-AMSA三嵌段共聚物为模板，制备了由直径小于100 nm的颗粒构成的PAni及PPy薄膜并考察了相关参数对产物电导率的影响。
图2 两种电化学方法成形机理对比图[6,45]
由嵌段聚合物得到纳米结构导电聚合物大致可通过两种途径实现[11]：一是利用嵌段共聚物的自组装结构为模板，通过本体聚合得到；二是通过含有导电聚合物（或其低聚物）的嵌段共聚物的自组装而得到。本文重点关注的是第一种途径。通常，嵌段共聚物在选择性溶剂中通过分子自组装形成共聚物胶束。从热力学观点来说，所谓嵌段共聚物的选择性溶剂，是指该溶剂是两亲性嵌段共聚物中一个
第7期沙拉买提?托乎提等：嵌段共聚物为模板合成纳米结构导电聚合物材料研究进展?1531?
嵌段的良溶剂，是另一个嵌段的沉淀剂。在选择性溶剂中，不溶性嵌段聚集并且相互缠结在一起形成胶束的核，可溶性的嵌段形成胶束的壳。由于可溶性胶束壳的存在，两亲性嵌段共聚物在选择性溶剂中形成的胶束是比较稳定的。两亲性嵌段共聚物在水中形成的核壳型胶束的嵌段通常具有亲水的功能基，如羧基—COOH、羟基—OH、氨基—NH2、吡啶基PVP等功能基团。这些功能基团能够通过静电作用、络合作用、氢键作用以及疏水相互作用等非共价键力与表面功能化的纳米粒子自组装形成复合胶束结构[18,55]。前文已经列举了在纳米结构导电高分子材料合成中常用作模板的各类二嵌段、三嵌段共聚物以及嵌段共聚物与阳离子表面活性剂混合物。以用的比较多的PS-b-P2VP为例，对上述过程具体描述如下：PS-b-P2VP在甲苯等PS段的选择性溶剂中，可构成以P2VP为核、PS为壳的胶束，并很容易旋转涂胶成膜。随后，可通过滴加P2VP段的良溶剂（如乙酸等），可将这种膜变成纳米多孔膜。因为在乙酸等溶剂中PS基不会溶胀，P2VP段会移向并无限接近PS基表面，将溶剂移除便可构成纳米级尺寸的多孔膜[6]。而PPy等导电聚合物的单体则可通过作为引发剂的Cu2+的络合作用，包覆于P2VP段[49]，沿着多孔膜孔道生长成具有纳米结构的导电聚合物，如图3所示。一般纳米结构导电聚合物的形貌及尺寸都受嵌段聚合物胶束的限制。图4给出了以嵌段共聚物为模板制得的导电聚合物或其复合材料的透射电镜照片。
2 利用嵌段共聚物为模板制备纳米结构导电聚合物的方法
嵌段共聚物可以通过实验手段合成或购买等渠
图3 嵌段共聚物为模板合成纳米结构导电高分子材料成形
机理示意图
（图3参照文献[50]绘制，胶束及导电聚合物形貌不仅限于图中所示的形式）
图4 以嵌段共聚物为模板制得的导电聚合物或其复合
材料[40-41,63]
道获得。在其纳米多孔框架内，可通过化学或电化学聚合法制得纳米结构导电高聚物。下文简要介绍两种方法的实施过程中，不同反应条件下，影响产物形貌及尺寸的因素。
2.1 实验方法
对于化学聚合法而言，用的比较多的是本体聚合法和溶胶-凝胶法。采用本体聚合法时[39-41]，大部分情况下将嵌段共聚物溶于水中，通过磁力搅拌或超声振荡得到均一溶液，然后将欲合成的导电聚合物单体分散在该溶液中，滴加引发剂，反应一段时间以后可通过过滤等方法对产品进行处理，真空干燥得到最终产品。采用溶胶-凝胶法时[23,26]，将嵌段共聚物暴露于酸性环境中（如溶于盐酸）一段时间后（8～24 h），真空干燥制成溶胶-凝胶，然后将该溶胶-凝胶溶于适当溶剂（实际上应该是制得的溶胶-凝胶与导电聚合物的共溶剂），加入已合成的导电聚合物将其强力搅拌分散在溶胶-凝胶孔道中，得到具有所需形貌及尺寸的纳米结构导电聚合物，最后进行后处理。
化 工 进 展 2012年第31卷
?1532?采用电化学方法时[6,45]，最常用的方法是通过嵌段共聚物纳米多孔膜修饰过的电极片为工作电极，在溶有导电聚合物单体的溶液（多为酸溶液）中，实施电化学聚合，得到纳米结构导电聚合物。 2.2 影响因素
嵌段聚合物为模板合成导电聚合物时，需考虑的因素包括：嵌段共聚物组成、各嵌段分子量、溶液浓度、溶液酸碱性、单体加入量、引发剂用量等。当然若使用电化学方法还需考虑电流密度、扫速等电化学实验过程中必须考虑的因素。本文只总结本体聚合过程的影响因素。①一般嵌段共聚物组成不
同将会影响模板孔径大小[17]及胶束形貌[27]，
这主要由各嵌段与溶剂间的相互作用力大小及作用方式决定，因此需根据溶剂选用合适的嵌段共聚物。②各嵌段分子量则是影响共聚物自装行为，且最终影响所得导电聚合物形貌、尺寸及性能的最主要因素之一。Jesus 等[36]在被磺化的聚苯乙烯-b -聚（乙烯-alt -丙烯）中对PPy 进行了本体聚合时，虽然随着PS 嵌段质量分数的增多PPy 的颗粒尺寸没有规律性变化趋势，但其电导率随之增大。Lynne 等[39]指出，无论以二嵌段共聚物还是三嵌段共聚物为模板，各嵌段分子量变化，都会影响得到的PAni 及PPy 的结构规整性及电导率。Cheng 等[40]发现以PCL-PEO-PCL 三嵌段共聚物为模板时，PEO 嵌段分子量越大，制得的PAni 颗粒尺寸越小，而最高电导率却在PEO 嵌段分子量最小时得到。Lynne 等[38] 以及Seo 等[47]均指出，各嵌段摩尔比不同，胶束形貌以及最终得到的导电高聚物形貌都会有差异。总的看来，亲水段越长，胶束孔径越小，相应产物尺寸也越小[17,63]。同时随着亲水段与疏水段比例的减少，胶束形貌变化呈现由颗粒状变为棒状或管状再
变为片状或囊泡状的趋势[7,24,29]（见图5）
，这种变化进而影响最终得到的导电聚合物的形貌。③溶液中嵌段共聚物浓度过高，得到的胶束孔径及作为产
物的相应导电聚合物尺寸就越大[17,41]，
适当的浓度有利于得到长序列的密实规整结构，浓度过高或过低只能得到无序结构[17]，文献[37-41]中对于不同嵌段共聚物在0.05～50（mg/10 mL ）范围内选用了不同的浓度值。④溶液酸碱性对胶束形貌有一定影响，但根据所溶嵌段共聚物组成不同影响形式也各不相同，如由Ani 4-PEO 600- Ani 4三嵌段共聚物所构成的囊泡尺寸会随着溶液酸性的增加而增大，此外酸性介质会使PAni 等导电高聚物变为相应的盐而易溶于水相，从而形成自主的纳米结构，而不会附着于嵌段共聚物模板表面，因此形貌走向也不会受嵌段共聚物自组装形貌的引导[41]。⑤单体加入量会对所得导电高聚物尺寸、形貌及性能都有影响[36,39,41,46]。对于PAni 和PPy 而言，电导率会随着单体加入量的增多而增大[36,39]，颗粒尺寸随单体加入量没有规律性变化，尺寸差异基本不大[46]，但是单体总量仍应控制在整个溶液当中的质量分数不超过40%的范围内，Han 等[41]制得的树叶状PAni 的形貌随着单体加入量的增大逐渐由纤维状变为了棒状。除此以外还需要考虑引发剂用量、反应温度及反应时间等因素。
3 结 语
以聚苯胺为例，导电聚合物的研究重点集中在了解结构特点及导电机理、设计合成技术、发展物理或化学改性方法以及纳米结构的构造等方面[65]。尤其是如何得到纳米级、性能优越的导电聚合物材料是研究者面临的重要挑战之一[43]。然而，纳米结构导电聚合物材料的相关研究也存在着需要克服的诸多问题[66]。
（1）导电聚合物纳米材料的制备可通过多种方法得以实现，各种方法都具有其优点和不足之处。其中的不足点可归纳如下：①模板法成本高、时间长、产率低、操作复杂，模板的去除会破坏材料的
形貌；②无模板法操作复杂、产率低、重现性差、
图5 两亲性嵌段共聚物中各嵌段摩尔比对胶束形貌的影响[24]
第7期沙拉买提?托乎提等：嵌段共聚物为模板合成纳米结构导电聚合物材料研究进展?1533?
得到的纳米线短、趋向随机分布、只能改变形貌而聚合物结构仍呈现无定形态、无法得到较好的纳米结构阵列。因此，在导电高聚物形貌控制方面，能否克服模板合成法的上述缺点将是人们要面临的关键问题之一。
（2）纳米管/线的长度和强度有待提高。这一点除与模板的选择有关外，还与聚合方法的选择以及聚合条件的摸索等都有一定的关系。
（3）导电聚合物纳米材料的各种形貌的成形机理方面还没有比较完善的研究。
（4）对于导电聚合物而言，纳米颗粒和纳米纤维方面的研究较多，纳米片状结构相关的报道较少。
近年来嵌段共聚物广泛应用于纳米科技的不同领域，以制备形貌及尺寸可控的纳米结构材料[23]。两亲性嵌段共聚物在特定溶液体系中可自组装形成各种形貌的纳米级胶束，它们的形貌及尺寸可通过嵌段共聚物组成和摩尔比的选择及各种反应条件的调控而得到很好的控制。因此，以嵌段共聚物为模板有助于提高导电高聚物的形貌及尺寸的可控性，进而有助于改善导电高聚物的溶解性、加工性能、电导率等各项性能，也将有利于拓宽导电高聚物在纳米科技领域中的应用前景。
参考文献
[1] Huang Jiaxin，Moore James A，Acequaye J Henry. Mechanochemical
route to the conducting polymer polyaniline [J]. Macromolecules，
2005，38：317-321.
[2] Rajesh，Tarushee Ahuja，Devendra Kumar. Recent progress in the
development of nano-structured conducting polymers/nanocomposites
for sensor applications [J]. Sensors and Actuators B：Chemical，2009，
136：275-286.
[3] 丁书江，延卫，卢正险. 导电聚合物微米/纳米管的研究进展[J].
高分子通报，2004（1）：8-14.
[4] Wendy van Zoelen，Sasa Bondzic，Tatiana Fernandez Landaluce，
et al. Nanostructured polystyrene -block-poly（4-vinyl pyridine）
（pentadecylphenol）thin film as templates for polypyrrole synthesis
[J]. Polymer，2009，50：3617-3625.
[5] Long Yunze，Li Mengmeng，Gu Changzhi，et al. Recent advances in
synthesis，physical properties and applicantions of conducting polymer nanotubes and nanofibers[J]. Progress in Polymer Science，
2011，36：1415-1442.
[6] Li Xue，Tian Shengjun，Ping Yang，et al. One-step route to the
fabrication of highly porous polyaniline nanofiber films by using
PS-b-PVP diblock copolymers as templates [J]. Langmuir，2005，21：
9393-9397.
[7] Li Xingui，Li Ang，Huang Meirong. Facial high yield synthesis of
polyaniline nanosticks with intrinsic stability and electrical conductivity [J]. Chem. Euro. J.，2008，14：10309-10317.
[8] Li Xingui，Lu Qiufeng，Huang Meirong. Self-stablized nanoparticles
of intrinsically conducting polymers from 5-sulfonic-2-anisidine [J].
Small，2008，14：1201-1209.
[9] Li Xingui，Li Ang，Huang Meirong，et al. Efficient and scalable
synthesis of pure polypyrrole nanoparticles applicable for advanced
nanocomposites and carbon nanoparticles [J]. Phys.Chem. C，2010，
114：19244-19255.
[10] 关慧，范丽珍，张红昌. 一维导电聚合物纳米材料的制备及其应
用研究进展[J].化工进展，2010，29（8）：1502-1507.
[11] Yang Zhifang，Wang Xiaotao，Yang Yingkui，et al. Synthesis of
electroactive tetraaniline-PEO-tetraaniline triblock copolymer and its
self-assembled vesiclewith acidity response [J]. Langmuir，2010，26：
9386-9392.
[12] Anlikumar P，Jayakannan M. A novel superamolecular organogel
nanotubular template approach for conducting nano materials [J]. J.
Phys. Chem.，2010，114：728-736.
[13] Alexandru Vlad，Constantin Augustin Dutu，Pierre Guillet，et al.
Highly ordered conjugated polymer nanoarchitectures with three-dimensional structural control [J]. Nano Letters，2009，9（8）：
2838-2843.
[14] Sun Qunhui，Park Myung Chul，Deng Yulin. Direct superstructure
formation of polyaniline prepared using a water-soluble polyelectrolyte copolymer as the support matrix[J]. Materials Letters，
2007，61：3052-3055.
[15] Yan Yong，Wang Rui，Qiu Xiaohui，et al. Hexagonal superlattice of
chiral conducting polymers self-assembled by mimicking-sheet proteins with anisotropic electrical transport [J]. J. Am. Chem. Soc.，
2010，132：12006-12012.
[16] 龙云泽，万梅香，陈兆甲.导电聚合物微/纳米结构的制备和性质[J].
物理，2004，33（11）：816-822.
[17] 叶秀芳，张玲.两亲性嵌段共聚物为模板剂制备的高度有序TiO2，
SiO2中孔材料的研究进展[J].中山大学研究生学刊：自然科学、医
学版，2005，26（4）：36-45.
[18] 邹亮，焦剑，刘攀博，等. 嵌段共聚物及其在有序介孔材料制备
中的研究进展[J].材料导报A，2011，25（8）：75-81.
[19] 曹永智，董申，王铀.嵌段共聚物自组装模板——构造纳米结构的
一种新方法[J].纳米技术与精密工程，2003，1（1）：11-16.
[20] 崔玉双，胡爱娟.丁元菊，等. 以PEO-b-PAN嵌段共聚物为胶束作
模板合成SiO2-C纳米复合材料[J].中国科学：化学，2010，40（4）：
316-321.
[21] Masato Aizawa，Jillian M Buriak. Block copolymer templated
chemistry on Si，Ge，InP，and GaAs surfaces[J]. J. Am. Chem. Soc.，
2005，127：8932-8933.
[22] Ryu Ja Hyoung，Park Soojin，Kim Bokyung，et al. Highly ordered
gold nanotubes using thiols at a cleavable block copolymer interface[J]. J. Am. Chem. Soc.，2009，131：9870-9871.
[23] Zhang Ke，Gao Lei，Chen Yongming. Organic-inorganic hybrid
materials by self-gelation of block copolymer assembly and nano
objects with controlled shapes thereof[J]. Macromolecules，2007，40：
5916-5922.
[24] Kim Bumjoon J，Bang Joona，Hawker Craig J，et al. Effect of areal
chain density on the location of polymer-modified gold nanoparticles
in a block copolymer template[J]. Macromolecules，2006，39：
4108-4114.
[25] Masato Aizawa，Jillian M Buriak. Block copolymer templated
chemistry for the formation of metallic nanoparticle arrays on
semiconductor surfaces[J]. Chem.Mater.，2007，19：5090-5101. [26] Zhang Ke，Gao Lei，Chen Yongming. Organic/inorganic nano objects
with controlled shapes from gelable triblock copolymers[J]. Polymer，
2010，51：2809-2817.
[27] 秦江雷，陈永明.由嵌段共聚物制备有形状的核壳结构聚合物纳米
颗粒[J].高分子学报，2011（6）：572-585.
化工进展 2012年第31卷?1534?
[28] Bhanu Nandan，Biplab K Kuila，Manfred Stamm. Superamolecular
assemblies of block copolymers as templates for fabrication of nanomaterials [J]. European Polymer Journal，2011，47：584-599. [29] Kim Jin Kon，Yang Seung Y un，Lee Yongmin，et al. Functional
nanomaterials based on block copolymers self-assembly[J]. Progress
in Polymer Science，2011，35：1325-1349.
[30] Park Cheolmin，Yoon Jongseung，L Edwin Thomas. Enabling
nanotechnology with self assembled block copolymer patterns [J].
Polymer，2003，44：6725-6760.
[31] Felix Sunjoo Kim，Guoqiang Ren，Samson A Jenekhe.
One-dimensional nanostructures of conjugated molecular systems：
Assembly，properties，and applications from photovoltaics，sensors，and nanophotonics to nanoelectronics [J]. Chem. Mater.，2011，23：
682-732.
[32] Lu Gewu，Chen Fengen，Wu Xufen，et al. Micro- and nano-structured
conducting polymeric materials [J]. Chinese Science Bulletin，2005，
50（16）：1673-1682.
[33] Rachel A Segalman. Patterning with block copolymer thin films [J].
Materials Science and Engineering R，2005，48：191-226.
[34] Olli Ikkala，Gerritten Brinke. Functional materials based on
self-assembly of polymeric supramolecules [J]. Science，2002，295：2407-2409.
[35] Darling S B. Directing the self-assembly of block copolymers [J].
Progress in Polymer Science，2007，32：1152-1204.
[36] de Jesus M C，Weiss R A. Synthesis of conductive nanocomposites by
selective in situ polymerization of pyrrole within the lamellar microdomains of a block copolymer [J]. Macromolecules，1998，31：2230-2235.
[37] Tamil Selvan，Tomokatsu Hayakawa，Masayuki Nogami，et al. Block
copolymer mediated synthesis of gold quantum dots and novel gold-polypyrrole nanocomposites [J]. J. Phys. Chem.，1999，103：
7441-7448.
[38] Lynne A McCullough， Dufour Bruno，Tang Chuanbing，et al.
Templating conducting polymers via self-assembly of block copolymers and supramolecular recognition [J]. Macromolecules，
2007，40：7745-7747.
[39] Lynne A McCullough，Bruno Dufour，Krzysztof Matyjaszewski.
Polyaniline and polypyrrole templated on self-assembled acidic block
copolymers [J]. Macromolecules，2009，42：8129-8137.
[40] Cheng Daming，Ng Siu Choon，Chan Hardy Sze On. Morphology of
polyaniline nanoparticles synthesized in triblock copolymersmicelles
[J]. Thin Solid Film，2005，477：19-23.
[41] Han Jie，Song Genping，Guo Rong. Nanostructure-based leaf-like
polyaniline in the presence of an amphiphilic triblock copolymer [J].
Adv. Mater.，2007，19：2993-2999.
[42] Wang Mingfeng，Kumar Sandeep，Lee Anna，et al. Nanoscale
co-organization of quantum dots and conjugated polymers using polymeric micelles as templates [J]. J. Am. Chem. Soc.，2008，130：
9481-9491.
[43] Michal Goren，Lennox R Bruce. Nanoscale polypyrrole patterns using
block copolymer surface micelles as templates[J]. Nano Letters，
2001，1（12）：735-738.
[44] Yoo Seong Il，Sohn Byeong Hyeok，Zin Wang Cheol，et al. Localized
synthesis of polypyrrole in the nanopattern of monolayer films of diblock copolymer micelles [J]. Langmuir，2004，20：10734-10736.
[45] Lee Jeong In，Cho Shin Hyo，Park Su-Moon，et al. Highly aligned
ultrahigh density arrays of conducting polymer nanorods using block
copolymer templates [J]. Nano letters，2008，8（8）：2315-2320. [46] Sapurina I，Stejskal J，Tuzar Z. Polymerization of aniline in the
presence of block copolymer micelles [J]. Colloids and Surfaces A，
2000，180：193-198.
[47] Seo Imsun，Pyo Myoungho，Cho Gyoujin. Micrometer to nanometer
patterns of polypyrrole thin films via microphase separation and
molecular mask [J]. Langmuir，2002，18：7253-7257.
[48] Bret J S Johnson，Johanna H Wolf，Andrew S Zalusky，et al. Template
syntheses of polypyrrole nanowires and cds nanoparticles in porous
polymer monoliths [J]. Chem. Mater.，2004，16：2909-2917.
[49] 肖迎红，杨俊颜，David C Martin.纳米结构膜的制备及其在导电聚
合物电化学聚合中的应用[J]. 电子元件与材料，2003，22（11）：
50-52.
[50] Koji Ishizu，Keiichiro Tsubaki，Satoshi Uchida. Encapsulation of
polypyrrole by internal domain modification of double-cylinder-type
copolymer brushes [J]. Macromolecules，2002，35：10193-10197. [51] Danelle Beattie，Wong Kok Hou，Charles Williams，et al.
Honeycomb-structured porous films from polypyrrole-containing block copolymers prepared via RAFT polymerization as a scaffold for
cell growth [J]. Biomacromolecules，2006，7：1072-1082.
[52] Cho Gyoujin，Seo Imsun，Jung Sunggi，et al. Method of selective
trigger-immobilization for nanostructure formation [J]. Langmuir，
2003，19：6576-6578.
[53] Koji Ishizu，Kazuhisa Honda，Takaki Kanbara，et al. Oxidation
polymerization of pyrrole on microphase-separated block copolymer
films as template [J]. Polymer，2010，35：4901-4906.
[54] Tamil Selvan，Joachim P Spatz，Harm Anton Klok，et al.
Gold-polypyrrole core-shell particles in diblock copolymer micelles [J]. Advanced Materials，1998，10（2）：132-134.
[55] 杨辉.以两亲性嵌段共聚物为模板制备不同形状的纳米粒子[D].
济南：济南大学，2010.
[56] Eleni Kaditi，Grigoris Mountrichas，Stergios Pispas. Amphiphilic
block copolymers by acombination of anionic polymerization and
selective post-polymerization functionalization [J]. European Polymer Journal，2011，47：415-434.
[57] Gerard Riess. Micellization of block copolymers [J]. Progress in
Polymer Science，2003，28：1107-1170.
[58] http：//https://www.doczj.com/doc/0713991838.html,/viewthread.php?tid=2621282
[59] 庄文昌，陈晓，赵继宽，等.胶体分散体系与有序分子组合体的小
角X-射线散射研究[J].化学进展，2005，17（5）：881-888.
[60] Bartels Jeremy W， Cauet Solene I， Billings Peter L，et al.
Evaluation of isoprene chain extension from PEO macromolecular
chain transfer agents for the preparation of dual，invertible block
copolymer nanoassemblies [J]. Macromolecules，2010，43：
7128-7138.
[61] Cheng Ya Jun，Gutmann Jochen S. Morphology phase diagram of
ultrathin anatase TiO2 films templated by a single ps-b-peo block
copolymer [J]. J. Am. Chem. Soc.，2006，128：4658-4674.
[62] Oliver Hollmann，Thomas Gutberlet，Claus Czeslik. Structure and
protein binding capacity of a planar PAA brush [J]. Langmuir，2007，
23：1347-1353.
[63] Cheng Qilin，Pavlinik Valdimer，He Ying，et al. Facile fabrication and
characterization of novel polyaniline/titanate composite nanotubes
directed by block copolymer [J]. European Polymer Journal，2007，
43：3780-3786.
[64] Bucholz Tracy，Sun Yangming，Loo Yueh Lin. Near-monodispersed
polyaniline particles through template synthesis and simultaneous
doping with diblock copolymers of PMA and PAAMPSA[J]. J. Mater.
Chem.，2008，18：5835-5842.
[65] Li Dan，Huang Jiaxing，Kaner Richard B. Polyaniline nanofibers：A
unique polymer nanostructure for versatile applications [J]. Accounts
of Chemical Research，2009，42（1）：135-145.
[66] 董建华. 高分子科学前沿与进展Ⅱ[M].北京：科学出版社，2009.
第一部分文献综述 1.1 多孔炭的研究背景与意义 伴随着全球经济的快速发展和科技水平的进步，煤、石油和天然气等化石燃料消耗逐年增加，日渐枯竭，并且化石燃料的利用造成严重的环境污染，如温室效应、酸雨、大气颗粒物污染、臭氧层破坏和生态环境破坏等。人类正面临着资源短缺、环境污染、生态破坏等迫切需要解决的问题，全球经济和会的可持续发展也面临着严峻的考验。人们迫切需要开发利用新能源和可再生清洁能源来解决日趋短缺的能源问题和日益严重的环境污染。 化学储能装置具有使用方便，性能可靠，便于携带，容量、电流和电压可在相当大的范围内任意组合和对环境无污染等许多优点，在新能源技术的开发和利用中占有重要地位。储氢、储锂和超级电容器等储能装置的电极材料的研究成为材料研究中的热点。在所有的储能材料中，多孔碳材料由于具有大的比表面积，均一的孔径分布，孔结构可调等优点，是迄今为止最理想的储能材料。除此之外，多孔碳材料由于具有均匀的孔径分布，吸收储存气体和液体性能也非常优秀，常被应用于环境保护，制药和化工等领域，作为有毒气体和液体的净化吸收剂。 在近十几年间，有关多孔碳材料方面的报告和论文大批量在国际会议和国际学术刊物上发表，表明多孔碳材料已经成为当今科学界的研究热点。经过科研人员多年不断的试验研究，大批量孔径尺寸分布均匀且可以调控、结构组成可以变化、排列样式和孔道形态多种多样的多孔碳材料可以通过各种各样的合成方法被制备出来。尽管人们已经取得了许多成果，但是多孔碳材料仍然存在许多不足，需要我们去探索和解决，多孔碳材料的性能与实际应用有一定的差距，也有待进一步提高。未来仍然需要我们不断努力去开发成本低，制备过程
抗菌聚合物纳米纤维的研究进展 孙娟,姚琛,李新松* (东南大学化学化工学院,生物材料和药物释放实验室,南京210018) 摘要:静电纺丝技术是制备功能聚合物纳米纤维的一种简单而有效的方法。由电纺纳米纤维堆砌而成的无纺织物具有巨大的比表面积,赋予其广泛的应用前景。通过在电纺聚合物纳米纤维中添加各类抗菌剂或对 其表面进行化学改性,制备具有优异抗菌性能的新型功能聚合物纳米材料,将进一步拓展电纺纳米纤维在生物 医学、过滤、精密制造等领域的应用。本文基于抗菌纳米纤维的分类进行总结,介绍国内外抗菌聚合物纳米纤 维的研究现状,并对抗菌纳米纤维的未来发展进行了探讨。 关键词:聚合物纳米纤维;抗菌;静电纺丝 引言 随着社会和经济的发展,人类对生存环境和生活质量的要求越来越高,特别是健康意识不断增强。自然界中存在着大量的微生物,常常引起各种材料的分解、变质和腐败,带来重大的经济损失。而致病微生物的广泛分布,由材料携带而引发的细菌性感染,更是严重威胁着人类健康。因此,具有抗菌功能的材料的研究和开发越来越受到研究人员的重视。 静电纺丝是通过在聚合物溶液中施加外电场来制备纳米纤维的一种有效纺丝技术。静电纺丝技术制得的纤维直径范围一般在几十纳米至几微米之间,由电纺纤维堆砌构成的无纺织物具有巨大的比表面积。进一步通过各种物理化学手段,可以赋予电纺纳米纤维特殊的结构和功能。因此,电纺纳米纤维不仅可以用作高效过滤材料,而且在传感器、高性能光电材料、防护材料、纳米复合材料,特别是在生物医学领域有着广泛的应用前景[1~3]。 通过将抗菌剂和纳米纤维以物理或化学方法复合制备具有抗菌功能纳米纤维材料,是近年来电纺纳米纤维研究和开发的热点。抗菌剂和纳米纤维的结合不仅有利于抗菌剂的传输、释放和吸收,而且有利于空气的透过,并阻碍空气中灰尘、细菌的通过,还可以吸附微生物,从而达到更高的抗菌效果。本文从抗菌剂的分类出发,介绍制备抗菌电纺聚合物纳米纤维的方法,归纳了抗菌纳米纤维的研究进展。 1无机抗菌剂复合纳米纤维 无机抗菌剂具有良好的持久性、广谱抗菌性等特点,其中,银和银离子的抗菌效果最为显著[4,5]。Son 等[6]以质量分数比为80/20的丙酮和水作为混合溶剂,按不同比例将AgNO3加入到质量分数为10%醋酸纤维素溶液中,通过静电纺丝制备纳米纤维膜。在紫外光照射作用下,纤维上的银离子通过光致还原形成3~16nm的银纳米粒子,并评价了其对革兰氏阴性菌(大肠杆菌、克雷伯氏杆菌、绿脓杆菌)和革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌)的抗菌效果。载银抗菌纳米纤维主要依靠纤维中游离出的银离子发挥抗菌作用,银离子和细菌细胞接触后,通过静电相互作用吸附在带负电荷的细胞壁上,取代细胞膜表面阳离子的位置,与蛋白质或其他阴离子基团结合,破坏细胞膜的结构和功能,导致细胞内容物溢出,达到抗菌目的[7~9]。 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50573011,50673019,50903016); 作者简介:孙娟,硕士研究生,从事电纺法制备功能纳米纤维及其应用研究; *通讯联系人:E2mail:lixs@https://www.doczj.com/doc/0713991838.html,.
聚合物基纳米复合材料研究进展 摘要: 针对聚合物基纳米复合材料的某些热点和重点问题进行了总结和评述，并讨论了碳纳米管、石墨烯及纳米增强界面等以增强为主的纳米复合材料的研究状况和存在的问题；系统地评述了纳米纸复合材料、光电纳米功能复合材料以及纳米智能复合材料等以改善功能的纳米功能复合材料的研究动态。 关键词 : 复合材料；纳米材料；聚合物；功能材料 引言 复合材料作为材料大家族中的重要一员，已经深入到人类社会的各个领域，为社会经济与现代科技的发展作出了重要贡献。复合材料科学与技术的发展经历了从天然复合材料到人工复合材料的历程，而人工复合材料的诞生更是材料科学与技术发展中具有里程碑意义的成就。20 世纪 50 年代以玻璃纤维增强树脂的复合材料(玻璃钢)和 20 世纪 70 年代以碳纤维增强树脂的复合材料(先进复合材料) 是两代具有代表性的复合材料。这两代材料首先在航空航天和国防领域得到青睐和应用，后来逐渐扩大到体育休闲、土木建筑、基础设施、现代交通、海洋工程和能源等诸多领域，使得复合材料的需求越来越强烈，作用越来越显著，应用领域越来越广泛，用量也越来越多，而相应的复合材料科学与技术也在不断地丰富和发展。随着纳米技术的出现和不断发展，纳米复合材料已经凸显了很多优异的性能，从一定意义上有力地推进了新一代高性能复合材料的发展。纳米化与复合化已经成为新材料研发和推动新材料进步的重要手段和发展方向。 纳米复合材料是指以树脂、橡胶、陶瓷和金属等基体为连续相，以纳米尺寸的颗粒、纤维、纳米管等为分散相，通过合适和特殊的制备工艺将纳米相均匀地分散在基体材料中，具有特殊性能的新型复合材料。本研究的重点是讨论聚合物基纳米复合材料的研究概况，系统介绍利用碳纳米管、石墨烯、碳纳米纸、纳米界面改性等提升和改善复合材料力学性能及物理性能的机理与作用。 1 纳米增强复合材料 纳米复合材料的性能依据其基体材料和纳米增强相种类的不同而差异巨大，因此提高力学性能是纳米复合材料研究领域中最具代表性的研究工作之一。纳米相对聚合物基体的力学性能改性主要包括强度、模量、形变能力、疲劳、松弛、蠕变、动态热机械性能等。 1.1 碳纳米管纳米复合材料 碳纳米管是由碳原子形成的石墨片层卷成的无缝、中空管体，可依据石墨片层的数量分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。由于纳米中空管及螺旋度共同作用，碳纳米管具有极高的强度和理想的弹性，其弹性模量甚至可达1.3 TPa，与金刚石
收稿日期：２００６－１１－２８ 江苏陶瓷 ＪｉａｎｇｓｕＣｅｒａｍｉｃｓ 第４０卷第３期２００７年６月 Ｖｏｌ．４０，Ｎｏ．３Ｊｕｎｅ，２００７ ０ 前言 纳米微粒因其特有的表面效应、量子尺寸效应、 小尺寸效应以及宏观量子隧道效应等导致其产生了许多独特的光、 电、磁、热及催化等特性，在许多高新科技领域如陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等方面有广阔的应用前景和重要价值。作为纳米材料研究的一个重要方向，探索条件温和、形态和粒径及其分布可控、产率高的制备方法是这方面研究的首要任务。 目前已经发展了很多制备方法［１］，如：蒸发冷凝法、物理粉碎法、机械球磨法等物理方法和气相沉积法、溶胶－凝胶法、沉淀法、水（溶剂）热法和模板法等化学方法，其中模板法因具有实验装置简单、操作容易、形态可控、适用面广等优点，近年来引起了人们的极大兴趣。 模板法的类型大致可分为硬模板和软模板两大类。硬模板包括多孔氧化铝、二氧化硅、碳纳米管、分子筛、以及经过特殊处理的多孔高分子薄膜等。软模板则包括表面活性剂、聚合物、生物分子及其它有机物质等。利用模板合成技术人们已经制得了各种物质包括金属、 氧化物、硫化合物、无机盐以及复合材料的球形粒子、一维纳米棒、纳米线、纳米管以及二维有序阵列等各种形状的纳米结构材料。本文将简要介绍近年来国内外利用模板法制备纳米结构材料的一些进展［２］。 １ 硬模板法制备纳米材料 这种方法主要是采用预制的刚性模板，如：多孔 阳极氧化铝膜、二氧化硅模板法、微孔、中孔分子筛（如ＭＣＭ－４１、ＳＢＡ－１５等）、 碳纳米管以及其它模板。１．１多孔阳极氧化铝法 多孔氧化铝膜是近年来人们通过金属铝的阳极 电解氧化得到的一种人造多孔材料，这种膜含有孔径大小一致、 排列有序、分布均匀的柱状孔，孔与孔之间相互独立，而且孔的直径在几纳米至几百纳米之间，并可以通过调节电解条件来控制［３］。利用多孔氧化铝膜作模板可制备多种化合物的纳米结构材料，如通过溶胶－凝胶涂层技术可以合成二氧化硅纳米管，通过电沉积法可以制备Ｂｉ２Ｔｅ３纳米线［４］。这些多孔的氧化铝膜还可以被用作模板来制备各种材料的纳米管或纳米棒的有序阵列，如：ＴｉＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３纳米管阵列，ＢａＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３纳米管阵列，ＺｎＯ、ＭｎＯ２、 ＷＯ３、Ｃｏ３Ｏ４、Ｖ２Ｏ５纳米棒阵列以及Ｂｉ１－ｘＳｂｘ纳米线有 序阵列等［１］。 １．２二氧化硅模板法 分子筛ＭＣＭ－４１二氧化硅和通过溶胶－凝胶过 程形成的二氧化硅都可用作纳米结构材料形成的模板，其中ＭＣＭ－４１为介孔氧化硅模板，它具有纳米尺寸的均匀孔，孔内可形成有序排布的纳米材料，属于外模板，而溶胶－凝胶法形成的二氧化硅胶粒则属于内模板，在其上形成纳米结构材料，最后二氧化硅用氢氟酸溶解除去。 ２００２年Ｆｒｏｂａ等报道了在中孔的分子筛ＭＣＭ－４１二氧化硅内部形成有序排布的Ⅱ／Ⅵ磁性半导体 量化线Ｃｄ１－ｘＭｎｘＳ。２００３年Ｚｈａｏ等报道以Ｉｎ（ＮＯ３）３为原料，以高度有序中孔结构的表面活性剂ＳｉＯ２为模板剂和还原剂，采用一步纳米浇铸法合成了高度有序的单晶氧化铟纳米线阵列。２００２年Ｄａｈｎｅ等以三聚氰胺甲醛为第一层模板，利用逐层（ＬｂＬ）方法制备了ＰＡＨ／ＰＳＳ交替多层膜覆盖的三聚氰胺甲醛粒子，在ＰＡＨ／ＰＳＳ交替的多层膜上进一步通过溶胶－凝胶方法覆盖上二氧化硅作为第二层模板，再利用ＬｂＬ方法制备ＰＡＨ／ＰＳＳ交替的多层膜，然后用盐酸溶解 模板合成法制备纳米材料的研究进展 黄 艳 （陕西科技大学材料科学与工程学院，咸阳７１００２１） 摘 要 介绍了近年来国内外利用氧化铝、二氧化硅、碳纳米管、表面活性剂、聚合物、生物分子等作模板制备多种物质的纳米结构材料的一些进展。关键词 模板法；纳米材料；合成 １
聚合物纳米复合材料的研究进展 摘要 关键字 Abstract 1.引言 纳米材料是指材料的显微组织中至少有一相的一维尺寸在1-100nm以内的材料。由于平均粒径小，表面原子多，比表面积大，表面能高，因而呈现出独特的小尺寸效应、表面效应、量子隧道等特性，具有许多材料所没有的性能。介于其超凡特性，纳米材料越来越得到广泛的关注。不少学者认为纳米材料将是21世纪最有前途的材料之一，尤其是聚合物纳米材料。本文就聚合物纳米复合材料的分类、制备、改性、应用及问题和未来展望展开叙述。 2.聚合物纳米复合材料定义与分类 2.1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，纳米单元可以是金属、无机物和高分子等。 2.2分类 根据组分不同，可分为： a）聚合物/聚合物纳米复合材料：由两种或两种以上的聚合物混在一起而其中有一纳米尺寸的聚合物分散于其它聚合物单体所构成的 复合材料。如第三代环氧树脂粘接剂，它是将预聚合的球状交联 橡胶粒子分散于环氧树脂中固化而成的。 b）聚合物/层状纳米无机物复合材料：是将层状的无机物以纳米尺度分散于聚合物中而形成的。通常采用插层法制备。目前用的最多 的是蒙脱土，蒙脱土是以片状晶体而构成的。 c）聚合物/无机纳米复合粒子复合材料：是将纳米级无机粒子填充到聚合物当中去的。由于小尺寸效应使材料具有光、电、声、磁等 功能，赋予材料良好的综合性能。 3.聚合物纳米复合材料制备 3.1插层复合法 插层复合法是目前制备聚合物纳米复合材料的主要方法。根据复合过程，插层复合法可分为两类，1）插层聚合法：原理是将聚合物单体分散，插层进入层状硅酸盐片层中，然后再原位聚合，利用聚合时放出的大量的热量克服硅酸盐片层间的库仑力，使其剥离，从而使硅酸盐片层与聚合物基体以纳米尺度相复合；2）熔体插层法：原理是将插层无机物与高聚物插入层状无机的层间，该方法优
节能与环境作业 浅谈有机高分子材料与纳米材料 摘要： 有机高分子材料包括天然有机高分子材料和塑料和有机聚合物合成材料。 它们质地轻、原料丰富、加工方便、性能良好、用途广泛，因而发展速度很快。塑料、橡胶和合成纤维是有机高分子材料的典型代表，此外，还有涂料和黏合剂等。随着合成、加工技术的发展，耐高温、高强度、高模量和具有特定性能和功能的高分子材料也应运而生。 高分子材料蓬勃发展的原因可以概括为资源丰富、种类繁多、性能良好、成形简便、成本低廉、用途广泛等方面。 关键字： 有机高分子材料纳米材料结构特性制备与合成应用 前言： 有机高分子材料和纳米材料都是应用十分广泛的两种材料，近年来，它们都在蓬勃发展。所以我选择了高分子材料和纳米材料，从材料四要素的角度进行简单的分析这两种前景广阔的材料。 正文： 有机高分子材料 有机高分子材料包括天然有机高分子材料和塑料和有机聚合物合成材料。 它们质地轻、原料丰富、加工方便、性能良好、用途广泛，因而发展速度很快。塑料、橡胶和合成纤维是有机高分子材料的典型代表，此外，还有涂料和黏合剂等。随着合成、加工技术的发展，耐高温、高强度、高模量和具有特定性能和功能的高分子材料也应运而生。
高分子材料蓬勃发展的原因可以概括为资源丰富、种类繁多、性能良好、成形简便、成本低廉、用途广泛等方面。 （高分子的合成：） 有机高分子可以通过聚合反应合成，而聚合反应按机理可分为链式聚合和逐步聚合。 逐步聚合过程中，高分子链逐步变大。这类聚合反应包括：缩（合）聚（合）反应和某些非缩聚反应。逐步聚合反应包括的反映类型很多，原料单体非常广泛。基本特点是反应发生在单体所携带的基团上。 链式聚合分为自由基聚合、离子聚合和配位阴离子聚合。 （高分子的结构和性能：） 高分子的结构决定它的性能。高分子研究的内容包括：高分子的链结构和凝聚态结构。高分子的链结构又分为近程结构和远程结构。其中，近程结构包含结构单元的化学组成、结构单元的链接方式、结构单元空间立构、支化与交联、结构单元键接序列；远程结构包含高分子链尺寸和高分子链的形态；高分子的凝聚态结构比较负暂，包括非晶态结构、晶态结构、液晶结构、取向结构等。 高分具有力学性能、电性能和热性能。高分子力学性能最大的特点是高弹性和黏弹性。绝大多数高分子材料为绝缘体，但也有一些高分子的电导率在半导体范围，如反式聚乙炔，有的甚至具有导体的电导率。高分子材料与金属材料相比强度不高，不耐高温，易于老化，从而限制了它的使用。但是，随着科学技术的发展，这些不足之处正在得到逐步的弥补。 （有机高分子的应用：） 有机高分子材料种类繁多。高分子材料是由可称为单体的原料小分子通过聚合反应而合成的。绝大部分原料单体为有机化合物。在有机化合物中，除碳原子外，其他主要元素为氢、氧氮等。在碳原子与碳原子之间、碳原子与其他元素的原子之间能形成稳定的共价键。由于碳原子是4价，所以可以形成为数众多、结构不同的有机化合物。 聚苯乙烯一种广泛应用于制造纺织工业、电子工业和化工业的有机高分子材料，它是一种典型的线性无定形高分子。由于含有苯环，位组高大，结晶度降低，聚苯乙烯具有较大的刚度。聚苯乙烯密度低，常温下较透明，几乎不吸水；具有优良的耐蚀性；电阻高，是很好的隔热、防震、防潮和高频绝缘材料。缺点是耐冲击性差，不耐沸水，耐油性有限。 环氧塑料（EP）是环氧树脂加入固化剂后形成的热固性塑料。一般以铸型的方式成形。环氧塑料强度较高，韧性较好；具有优良的绝缘性能，耐热，耐寒，化学稳定性很高。缺点是有些毒性。环氧塑料是很好的胶粘剂，对各种材料都有很好的胶粘能力。它主要应用于制作塑料模具、精密量具、电子仪表装置、电气绝缘、印刷线路和制备各种复合材料等。 纳米材料 纳米材料是一种新材料，它是指块体中的颗粒、粉体粒度在10~100nm之间，使其某些性质发生突变的材料。微粒可以是晶体，也可以是非晶体。纳米材料中
聚合物基纳米复合材料的结构与性能研究 摘要：聚合物的结构与性能是材料科学研究的重点。通过改变或优化材料的结构，而得到性能更为优越的材料也一直是人们的研究方向，随着研究的不断深入，所采取的方法也越来越为多元化，其中，在高分子聚合物材料中引入纳米结构就是材料改型的一种办法。以下对聚合物基纳米复合材料的结构和性能的研究作一总结。分析了由插层复合法、溶胶一凝胶法和纳米微粒直接共混法制备的聚合物基纳米复合材料的结构和性能的紧密联系。 关键词：高分子聚合物；纳米材料；结构；性能 1、引言 1.1高分子聚合物材料概述[1] 材料是各门科学技术应用和发展的基础和载体。按照传统的分类，可将材料分为金属、半导体、陶瓷和有机高分子材料，而在科学技术迅速发展的今天，与其它材料相比，聚合物材料的研究与应用呈现非常快的增长趋势，有着广阔的发展前景。 聚合物材料作用和功能的发挥，与它的结构有着密切的关系。为了合成具有指定性能的高分子材料，人们总是从化学结构开始设想，为了改进高分子材料的某种性能，人们也总是首先从改变其结构入手。无数的事实表明：人们无时无刻不在利用高聚物结构与性能间的关系，根据需要选择高分子材料，改性高分子材料，创造高新的高分子材料。高聚物结构与性能间的关系是高分子材料设计的基础，同时也是确定高分子材料加工成型工艺的依据。 对于实际应用中的高分子材料或制品，有的时候它们的高级结构，如相态结构和聚集态结构，对高分子材料、尤其是高分子功能材料的影响更为明显，并且其使用性能直接决定于加工成形过程中的聚集态结构，因此对高分子聚集态结构的研究有着重要的理论意义和实际意义。了解高分子聚集态结构特征、形成条件及其与材料性能之间的关系，对于获得具有理想性能的材料是必不可少的，同时也可为新型高聚物材料的物理改性和材料设计提供科学的依据。 高分子聚合物的结构主要包括高分子链结构和聚集态结构。高分子链结构分为近程结构和远程结构，近程结构包括化学组成、单体单元的键合（键合方式、序列）、高分子的构型（结构单元空间排列）、单个高分子链的键接（交联与支化）。远程结构包括高分子的大小（分子量及其分布）、高分子链的尺寸（末端距、旋转半径）、高分子的形态（构象、柔性、刚性）。高分子的聚集态结构包括晶态、非晶态、取向态、液晶态、织态等。 高分子结构特点主要有五点：①链式结构②链的柔顺性③不均一性（多分散性）④聚集态结构的复杂性。⑤交联网状结构。聚集态结构是决定高分子材料使用性能的直接因素，交联程度对橡胶弹性体或热固性聚合物这类材料的力学性能有重要影响。除了一级结构，即分子链的化学结构，还有其高级结构，即高聚物在宏观上体现为若干高分子链以一定的规律堆集形成的状态，这种高分子链之间的排列和堆砌结构称为聚集态结构。高分子的链结构影响高分子的运动方式和堆砌方式，凝聚态结构将直接影响材料的力学、光学、热学、声学、电学等使用性能。经验证明：即使有同样链结构的同一种高聚物，由于加工成型条件不同，制品性能也有很大差别。例如：缓慢冷却的PET（涤纶片）是脆性的；迅速冷却，双轴拉伸的PET（涤纶薄膜）是韧性很好的材料。 对于高分子材料来讲，它具有密度小、强度高，易加工等优良性能，并且易于通过化学和物理方法进等行改性特性而拓展其应用范围。
纳米复合材料的制备及其应用 分析化学饶海英20114209033 摘要：聚合物基复合材料目前已经成为复合材料发展的一个重要方向，它涉及了材料物理、材料化学、有机材料、高分子化学与物理等众多学科的知识。本文主要针对纳米复合材料的制备方法、性能及应用等方面的研究进展情况进行了综述。 复合材料由于其优良的综合性能，特别是其性能的可设计性被广泛应用于航空航天、国航、交通、体育等领域，纳米复合材料则是其中最具吸引力的部分。80年代初Roy等提出的纳米复合材料[1-3]，为复合材料研究应用开辟了崭新的领域。纳米复合材料是以树脂、橡胶、陶瓷和金属等基体为连续相，以纳米尺寸的金属、半导体、刚性粒子和其他无机粒子、纤维、纳米碳管等改性为分散相，通过适当的制备方法将改性剂均匀性地分散于基体材料中，形成一相含有纳米尺寸材料的复合体系，这一体系材料称之为纳米复合材料。由于纳米微粒独特的效应，使其物理和化学性能方面呈现出不同的性能。将纳米材料与复合材料结合起来，所构成的纳米复合材料兼有纳米材料和复合材料的优点，因而引起科学家的广泛关注和深入的研究[4-5,44,45]。纳米复合材料的基体不同，所构成的复合材料类型也不同，如：金属基纳米材料[9-11,43]。陶瓷基纳米材料[12]、聚合物基纳米材料。 近年来发展很快，世界发达国家新材料发展的战略都把纳米复合材料的发展放到重要的位置。该研究方向主要包括纳米聚合物基复合材料、纳米碳管功能复合材料、纳米钨铜复合材料。 1纳米聚合物基复合材料 1.1 纳米聚合物基复合材料的合成进展 在纳米聚合物基复合材料方面，主要采用同向双螺杆挤出方法分散纳米粉体，分散水平达到纳米级，得到了性能符合设计要求的纳米复合材料。较早发展起来的几种聚合物纳米复合材料的制备方法[13-14]有共混法、溶胶-凝胶法(sol-ge1)、插层复合技术(interaction)，可分为插层和剥离(exfoliate)两种技术、原位(in-situ)法、母料法、模定向合成法(template directed)包括化学方法和电化学方法。 声化学合成(sonochemical synthesis)是制备具有独特性能的新材料的有效方法。
汽车发动机地技术现状及发展趋势 摘要：自汽车发明以来,为人们地出行运输带来了极大地便利,促进了人类地大发展,一百多年后地今天,相关技术不断创新和走向成熟.但随之而来地问题则是,全球石油能源紧张,空气污染.因此,先进地发动机技术将在汽车节能、环保技术开发中起着关键地决定性地作用. 关键词：汽油直喷技术 高分子纳米材料（论文）题目：高分子纳米材料及其应用 化工学院学院高分子材料与工程专业 学号0502110202 学生姓名 指导教师 二〇〇一四年十一月 高分子纳米材料及其应用 摘要：高分子纳米材料是一门新兴并且发展迅速的一门科学。其具有很多独特 的性质，应用前景非常广阔。本文主要介绍了高分子材料的性质，同时介绍了高分子纳米复合材料常见的制备方法及其在各个领域的应用。 关键词：性质；纳米复合材料；制备方法；应用 Abstract: Polymer nano-materials is an emerging and rapidly developing research direction. It has many unique properties and broad application. This paper describes the properties of polymer materials, and also introduced preparation method of the polymer nano-composite materials .The paper also introduces its application in various fields. Key words:Properties; Nano-composite materials; Preparation method; Application 1 引言 纳米材料科学是一门新兴的并正在迅速发展的材料科学。由于纳米材料体系具有许多独 特的性质，应用前景广阔，而且涉及到原子物理、凝聚态物理、胶体化学、配位化学、化学 反应动力学和表面、界面科学等多种学科，在实际应用和理论上都具有极大的研究价值，所 以成为近些年来材料科学领域研究的热点之一，被誉为“21世纪最有前途的材料”。[1, 2] 纳米作为一个材料的衡量尺度，其大小为1 nm (纳米) =10~9 m (米)，即十亿分之一米， 大约是10个原子的尺度。最初定义的纳米材料仅仅是指1~100 nm 尺度范围的纳米颗粒及 由他们构成的纳米固体和薄膜。目前，在广义上定义的纳米材料是指三维空间尺度里至少有 一维是纳米尺寸或者由它们作为结构基本单元的材料；根据定义按照空间维度可以将纳米材 料分为三类：(1) 维度为零的纳米材料，是指纳米颗粒、原子团簇等三维空间尺度均在纳米 尺寸的材料；(2) 维度为一的纳米材料，是指纳米线、纳米管等三维空间尺度中有两维是纳 米尺度的材料；(3) 维度为二的纳米材料，是指纳米膜、超晶格等三维空间尺度中仅有一维 是纳米级的材料；[3] 2 纳米材料的性质[4, 5] 物质的尺寸一旦与原子尺寸在同一量级时，其表面电子结构和晶体结构就会发生变化， 导致纳米材料会具备一些表面效应、小尺寸效应等优异特性。 (1)量子尺寸效应。量子尺寸效应又称量子限域效应，当粒子尺寸下降到一定程度时，金属 费米能级附近的电子能级由准连续能级变为离散能级，以及能隙变宽现象均为量子尺寸 效应。材料或物质的物理性质在很多方面都是由材料的电子结构决定的，当材料尺寸小 聚合物/无机物纳米复合材料 张凌燕 牛艳萍 （武汉理工大学资源与环境工程学院，武汉，430070） E-mail：zhly@https://www.doczj.com/doc/0713991838.html,或niuyanping2004@https://www.doczj.com/doc/0713991838.html, 摘 要：本文从聚合物/无机物纳米复合材料的类型、各种制备方法及原理、优异性能及应用等方面，总结了聚合物/无机物纳米复合材料的研究进展。 关键词：聚合物/无机物纳米复合材料；增韧；表面改性 1 前 言 纳米材料是指材料二相显微结构中至少有一相的一维尺度达到纳米级尺寸（100nm以下）的材料。纳米复合材料是指2种或2种以上的吉布斯固相至少在一个方向以纳米级大小（1～100nm）复合而成的复合材料[1]。聚合物/无机物纳米复合材料（简称OINC）是以聚合物为基体（连续相）、无机物以纳米尺度（小于100nm）分散于基体中的新型高分子复合材料[2]。按照无机物纳米粒子形态结构，OINC可分为聚合物/无机粒子纳米复合材料、聚合物/无机纤维纳米复合材料、聚合物/片层状无机物纳米复合材料。用于制备OINC的无机物包括：粘土类如滑石粉、蒙脱土、云母、水辉石等，陶瓷如SiO2、TiO2、Al2O3、AlN、ZrO2、SiC、Si3N4等，聚硅氧烷，CaCO3，分子筛，金属氧化物如V2O5、MoO3、WO3等，层状过渡金属二硫化物或硫代亚磷酸盐如MoS2、TiS2、TaS2、MPS3（M=Mn、Cd等），层状金属盐类化合物、双氢氧化物，以及碳黑、碳纤维等[3]。与传统的复合材料相比，由于纳米粒子带来的纳米效应和纳米粒子与基体间强的界面相互作用，聚合物纳米复合材料具有优于相同组分常规聚合物复合材料的力学、热学性能，为制备高性能、多功能的新一代复合材料提供了可能。 2 无机纳米粒子的增韧机理及表面修饰 2.1 增韧机理 （1）在变形中，刚性无机粒子不会产生大的伸长变形，在大的拉应力作用下，基体和无机粒子的界面部分脱粘形成空穴，使裂纹钝化，不致发展成破坏性裂缝；无机粒子的存在产生应力集中效应，引发粒子周围的树脂基体屈服（空化、银纹、剪切带）。这种界面脱粘和屈服都需要消耗更多的能量，从而起到增韧作用。 （2）由于纳米粒子的比表面积大，表面的物理和化学缺陷越多，粒子与高分子链发生物理或化学结合的机会越多，因而与基体接触面积增大，材料受冲击时，会产生更多的微开裂，吸收更多的冲击能[4]。 2.2 表面修饰 刚性无机粒子的粒径越小，与基体接触面积越大，若能均匀分布，增韧增强的效果就越 1 聚合物基纳米无机复合材料的应用与发展 摘要：聚合物基纳米无机复合材料是一种性能优异的新型复合材料,已成为材料科学的新热点。本文概述了聚合物基纳米无机复合材料的发展前景及发展过程中应注意的问题。及相应的解决方法。 关键词：聚合物;纳米;无机物;复合材料 1.纳米复合材料的概念、特性、背景 1.1纳米复合材料的概念 纳米复合材料是指一种或多种组分以纳米量级的微粒,即接近分子水平的微粒复合于基质中构成的一类新型复合材料。因其分散相尺寸介于宏观与微观之间的过渡区域,从而给材料的物理和化学性质带来特殊的变化,纳米复合材料正日益受到关注,被誉为“21世纪最有前途的材料”,其研究的种类已涉及无机物、有机物及非晶态材料等。聚合物基纳米无机复合材料因其综合了有机物和无机物的各自优点,且能在力学、热学、光学、电磁学与生物学等方面赋予材料许多优异的性能,正成为材料科学研究的热点之一[1]。 1.2纳米复合材料的特性 当材料粒子尺寸进入纳米量级时,因其自身具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应,以及纳米固体粒子中大量缺陷的存在,使得聚合物基纳米无机复合材料具有与众不同的特点[2]。纳米复合材料是继单组分材料、复合材料和梯度功能材料之后的第四代材料。 1.3纳米复合材料的背景 纳米复合材料的出现先于概念的形成。早在上世纪年代末, 实际上就已出现了聚合物心纳米复合材料, 只是人们还未认识到其特殊的性能与实际应用意义〕。纳米复合材料是年代初〕提出的, 与单一相组成的纳米结晶材料和纳米相材料不同, 它是由两种或两种以上的吉布斯固相至少在一个方向以纳米级复合而成的复合材料, 这些固相可以是非晶质、半晶质、晶质或者兼而有之, 而且可以是无机、有机或二者都有。纳米相与其它相间通过化学共价键、赘合键与物理氢键等作用在纳米水平上复合, 即相分离尺寸不得超过纳米数量级。因而, 它与具有较大微相尺寸的传统的复合材料在结构和性能上有明显的区别, 近些年已成为聚合物化学和物理、物理化学和材料科学等多门学科交叉的前沿领域, 受到各国科学家和政府的重视。 2.纳米无机复合材料相关应用与发展 材料性能与组织结构有密切关系。与其他材料相比,纳米复合材料的物相之间有更加明显并呈规律变化的几何排列与空间结构属性,因此聚合物基纳米复合材料具有灵活的结构可设计性及优于一般传统复合材料的特性,在许多领域有着广泛的应用前景。 2.1吸波材料 根据目前吸波材料的发展现状,一种类型的材料很难满足日益提高的隐身技术提出的“薄、宽、轻、强”的综合要求[3 ] ,采用质量轻的有机聚合物作基体,无机吸收剂作客体进行多元复合制备吸波材料就成了必然趋势。另外,具有共轭电子体系结构,通过掺杂而成的导电聚合物(如聚乙炔、聚苯胺、聚苯硫醚、聚吡咯、聚噻吩) 本身就有较好的微波吸收性能,一些聚合物还具有红外活性或红外特征吸收带[4 ,5 ] ,利于红外吸波。聚合物基纳米无机复合材料可以方便地调节复合物的电磁参数,以达到阻抗匹配的要求,且价廉。美国F117 飞机蒙皮上的隐身材料就含有多种超微粒子,它们对不同频段的电磁波有强烈的吸收能力[6] 。 有机纳米材料 有机(高分子) 纳米颗粒材料是纳米材料的重要组成部分, 它具有稳定的形态结构, 可通过选择聚合方式和聚合单体从分子水平上来设计合成和制备, 且易控制其尺寸大小和颗粒的均一性, 使之在具有小尺寸效应、表面效应和量子隧道效应的同时, 还具有其他特定功能, 如温度、pH、电场和磁场等响应性。由于高分子纳米颗粒材料分子结构的可设计性正日益受到科学工作者的关注, 进而也更加快了其开发应用的步伐。美国等西方发达国家在这一研究领域起步较早, 技术力量已相当强; 日本也在这一研究领域中投入大量人力和财力, 获得了众多的成果与专利; 近年来我国虽有不少科研人员开始从事该领域的工作, 并取得了一定的基础研究成果, 但总的来说与国外相比仍有一定的差距。传统合成高分子颗粒的方法很多, 如乳液聚合、沉淀聚合、种子聚合和分散聚合等。乳液聚合(无皂乳液聚合除外) 和分散聚合虽能得到纳米级颗粒材料, 但由于在颗粒(微球) 表面吸附的表面活性剂(分散稳定剂) 等脱除困难, 在生物工程与医疗上的应用受到很大限制。沉淀聚合和种子聚合等合成的微球直径较大, 表面缺少亲水性官能基团, 分散稳定性较差, 在生物工程与医疗应用方面也受到限制。近年来, 国外已有关于用分散共聚反应法合成纳米到微米级微球的报道, 其关键是亲水性或双亲性大分子单体的制备、共聚反应条件的选择和较高的脱氧要求。此方法可根据实际需要进行分子设计, 解决了分散稳定剂或表面活性剂在微球表面的物理吸附问题。作者着重对几种常见有机纳米颗料材料的制备方法与特点、性能及表征加以简单的阐述。 1 纳米颗粒材料的制备方法 111 乳液聚合法 乳液聚合法是制备聚合物的主要实施方法之一。由于乳液聚合法和聚合物乳液产品有着许多优点, 尤其是它以水为介质代表了当今由溶剂型向水性产品转换的发展方向, 这赋予了乳液聚合技术和聚合物乳液应用技术以强大的生命力。目前在世界范围内该法被用来大量制备各种类型的聚合物或聚合物乳液, 其产品已广泛地应用于各个技术领域中。乳液聚合技术发展至今已有80 余年的历史, 比较有代表性的是Harkins、Smith 及Ewart 的工作。前者提出了定性理论, 后两者则在前者的基础上提出了定量理论[1 ] , 为现代乳液聚合技术和理论奠定了基础。随着乳液聚合理论的不断深化及乳液聚合物生产水平的不断提高, 乳液聚合技术也在不断发展和创新, 派生出不少乳液聚合新的分支, 目前出现了许多新的乳液聚合方法, 如反相乳液聚合、非水质中的正相乳液聚合、无皂乳液聚合、微乳聚合、乳液缩聚、制备具有互穿网络结构乳胶粒的乳液聚合、辐射乳液聚合和种子乳液聚合等。乳液聚合体系的特点有: 反应中心胶粒直径小, 易散热; 具有高的聚合反应速度, 又可获得高分子质量的聚合物; 以水代替溶剂是发展的方向; 生产灵活性大; 聚合物乳液可直接利用; 聚合反应过程设备简单, 操作方便, 不污染环境。所生产的乳液聚合物和聚合物乳液已广泛应用于石油开采、皮革、生物医学、工业涂装, 纺织印染及建筑等各个技术领域。根据乳液聚合的动力学特征, 可将整个聚合过程分为3 个阶段[2 ] 。在加入引发剂前, 体系中没有聚合反应发生, 只是在乳化剂稳定作用和机械搅拌下, 把单体以珠滴的形式分散在水相中, 变为乳状液, 因此可称为乳化阶段。由聚合反应开始到胶束消失一段时间为阶段Ⅰ, 在这一阶段将生成大量乳胶粒, 亦称为成核阶段。胶束耗尽到单体珠滴消失一段时间为阶段Ⅱ, 在这一阶段乳胶粒不断长大, 称为乳胶 日常生产工作中必须严格按照规程规定、操作流程和使用方法正确使用安全工器具，以确保安全生产。据现场调查得知安全工器具的不正确使用主要有以下几种情况： 1．衔接式绝缘棒使用节数不够，伸缩式绝缘棒拉伸不够充足。 2．雨天不使用防雨罩，或防雨罩松动、歪斜、破损，起不到防雨作用。 3．验电时手握在验电器护环以上，使用前不在有电设备上确认验电器是否良好，不同电压等级的验电器交叉使用。 4．绝缘手套使用前不检查气密性，甚至随意抓拿坚硬及有尖刺的物品。 5．接地线的接地端不按要求装设，任意搭、挂和缠绕。 6．安全带不按规定使用、系的松垮随意，起不到安全防护作用。 7．安全帽内胆大小调节不当、不系帽带或系的不够紧，工作中容易歪斜、掉落。 8．手钳等工具使用前不检查绝缘部位是否完好，使用时手握在裸露的金属部位，容易造成作业人员的触电事故。 总之，安全工器具是每个电力职工的切身保镖、忠实的安全员和生命的守护神，只要大家熟练地掌握了各种安全工器具的作用、性能和结构原理，掌握了正确的使用方法和注意事项，并严格按照规程规定操作、使用和维护，就能够确保人身、设备和电网的安全。 2010年第3期 （总第138期）China Hi-Tech Enterprises NO.3.2010（CumulativetyNO.138） 中国高新技术企业 摘要：纳米模板具有独特的纳米数量级的多孔结构，其孔洞孔径大小一致，排列有序，分布均匀。以纳米模板合成零维纳米材料、一维纳米材料（纳米线，纳米管）具有制备效率高，可靠性好等优点，已成为纳米复制技术的关键之一。文章重点综述了近年来模板制备，模板合成中常用的模板类型及应用进展。 关键词：纳米材料；模板法；制备工艺；化合聚合；溶胶-凝胶沉积；化学气相沉积 中图分类号：0614文献标识码：A文章编号：1009-2374（2010）03-0178-02 自20世纪70年代纳米颗粒材料问世以来，80年代中期在实验室合成了纳米块体材料，至今已有20多年的历史，但真正成为材料科学和凝聚态物理研究的前沿热点是在80年代中期以后。纳米材料的研究大致可划分为三个阶段：第一阶段（1990年以前）主要是在实验室探索用各种手段制备各种材料的纳米颗粒粉体，合成块体（包括薄膜），研究评价表征的方法，探索纳米材料不同于常规材料的特殊性能。对纳米颗粒和纳米块体材料结构的研究在80年代末期一度形成热潮。第二阶段（1994年前）人们关注的热点是如何利用纳米材料已挖掘出来的奇特物理、化学和力学性能，设计纳米复合材料，这一阶段纳米复合材料的合成及物性的探索一度成为纳米材料研究的主导方向。第三阶段（从1994年到现在）纳米组装体系、人工组装合成的纳米结构的材料体系越来越受到人们的关注，正在成为纳米材料研究的新的热点。本文所要介绍的模板法制备纳米材料即为纳米组装体系的一种。 一、模板合成中常用的模板 （一）高分子模板 高分子模板通常是通过采用厚度为6～20μm的聚碳酸脂、聚脂和其它高分子材料经过核裂变碎片轰击使其出现损伤的痕迹，再用化学腐蚀方法使这些痕迹变成孔洞。膜中孔径可以达到微米级，甚至达到纳米级（最小达到10nm），孔率可达到109/cm2，孔分布是随机的、不均匀且无规律，并且很多孔洞与膜面倾斜和相互交叉。 由于高分子模板自身这些特征，使得用这些模板组装的纳米结构不能形成有序的阵列体系。同时由于存在很多的孔之间斜交现象，当人们理论模拟模板合成的纳米微粒的光学特性时，就会出现理论预计和现实情况不相符合的情形，例如，理论预示独立的金属微粒在某个特殊的波段吸收最强，然而，模板合成的这种金属纳米微粒间的物理接触可使这个最大吸收带移动200nm或更多。 （二）阳极氧化铝模板 阳极氧化铝模板（Anodic Aluminum Oxide，AAO）的制备，一般选用高纯铝片（99.9%以上），在硫酸、草酸、磷酸水溶液中经过阳极氧化后得到的。其纳米孔道内径统一，而且呈六方排列，管道密度可达1011/cm2，孔径可在几纳米到几百纳米之间可调。像六方液晶一样，AAO也能提供呈六方排布的孔道，因此用它可合成呈六方对称排列的纳米结构体系。 二、常用的模板合成方法 模板合成方法适用的范围很广，根据模板种类的不同，在合成时必须注意以下方面：（1）化学前驱溶液对孔壁是否浸润，亲水或疏水性质是合成组装能否成功的关键；（2）应控制在孔洞内沉积速度的快慢，沉积速度过快会造成孔洞通道口堵塞，致使组装失败；（3）控制反应条件，避免被组装介质与模板发生化学反应，在组装过程中保持模板的稳定性是十分重要的。下 浅谈模板法制备纳米材料 李宁1，刘晓峰1，孔庆平1，张文彦2 （1.中国兵器工业集团第521研究所，陕西西安710065；2.西北有色金属研究院纳米材料研究中心，陕西西安710016） !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 178 --高分子纳米材料及其应用
聚合物无机物纳米复合材料
聚合物基纳米复合材料的近代发展
有机纳米材料
浅谈模板法制备纳米材料
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