纳米材料的发展与应用

1、纳米材料的发展与应用摘要：纳米涂料对甲醛、氨气等有害气体有吸收和消除的功能，使室内空气更 加清新。对各种霉菌的杀抑率达 99以上，有长期的防霉防藻效果。纳米改性内墙 涂料，实际上是高级的卫生型涂料，适合于家庭、医院、宾馆和学校的涂装。纳米 改性外墙涂料，利用纳米材料二元协同的荷叶双疏机理，较低的表面张力，具有高 强的附着力，由于目前应用纳米材料对涂料进行改性尚处在初级阶段，技术、工艺 还不太成熟，需要探索和改进。但涂料的各种性能得到某些改进的试验结果足以证 明，纳米改性涂料的市场前景是非常好的。关键词：纳米材料应用纳米发展小史1959 年，著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德。费曼预言，人类可以

2、用 小的机器制作更小的机器，最后实现根据人类意愿逐个排列原子、制造产品，这是 关于纳米科技最早的梦想。1991 年，美国科学家成功地合成了碳纳米管，并发现其质量仅为同体积钢 的 1/6 ，强度却是钢的 10 倍，因此称之为超级纤维 . 这一纳米材料的发现标志人类对 材料性能的发掘达到了新的高度。 1999 年，纳米产品的年营业额达到 500 亿美元。什么是纳米材料纳米（nm是长度单位，1纳米是10-9米（十亿分之一米），对宏观物质来 说，纳米是一个很小的单位，不如，人的头发丝的直径一般为 7000-8000nm人体红 细胞的直径一般为3000-5000nm 般病毒的直径也在几十至几百纳米大小，

3、金属的 晶粒尺寸一般在微米量级；对于微观物质如原子、分子等以前用埃来表示， 1 埃相当 于1 个氢原子的直径， 1 纳米是 10埃。一般认为纳米材料应该包括两个基本条件： 一是材料的特征尺寸在 1-100nm 之间，二是材料此时具有区别常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性。1、纳米技术在防腐中的应用 由加拿大万达科技（无锡）有限公司与全国涂料工业信息中心联合举办的 无毒高效防锈颜料及其在防腐蚀涂料中的应用研讨会近日在无锡召开。中国工程院院士、 装甲兵工程学院徐滨士教授， 上海交通大学李国莱教授， 中化建常州涂料化工研究院钱伯荣总工等业内知名人士分别在会上作了报告，与会 者共同探讨了纳米技术在防锈

4、颜料中及涂料中的应用、无毒高效防锈颜料在防腐蚀 涂料中的应用以及新型防锈涂料和防锈试验方法发展等课题。徐院士就当前纳米技术的发展情况作了简单介绍，他指出：纳米技术的研 究对人类的发展、世界的进步起着至关重要的作用，谁掌握了纳米技术，谁就站在 了世界的前列。我国纳米技术的研究因起步较早，现基本能与世界保持同步，在某 些领域甚至超过世界同行业。作为国内表面处理这一课题的领头人，徐院士重点谈了纳米技术对防锈颜 料及涂料发展的促进作用。他说，此前我国防锈颜料的开发整体水平落后于西方发 达国家，仍然以红丹、铬酸盐、铁系颜料、磷酸锌等传统防锈颜料为主。红丹因其 污染严重，对人体的伤害很大，目前已被许多国家

5、相继淘汰和禁止使用；磷酸锌防 锈颜料虽然无毒， 但由于改性技术原因， 性能并不理想， 加上价格太贵， 难以推广； 而三聚磷酸铝也因价格原因未能大量应用。国外公司如美国的Halox 、Sherwin williams、Mineralpigments、德国的 Hrubach、法国的 SNCZ英国的 BritishPetroleum 日本的帝国化工公司均推出了一系列无毒防锈颜料，有的性能不错，甚至已可与铬 酸盐相比，但均因价格太高，国内尚未引进。我国防锈涂料业亟待一种无毒无害、 性能优异而又价格低廉的防锈颜料来提升防锈涂料产品的整体水平，增强行业的国际竞争力。中化建常州涂料化工研究院高级工程师沈海鹰

6、代表常州涂料院， 在题为无 毒高效防锈颜料在防腐蚀涂料中的应用报告中，详细介绍了复合铁钛醇酸防锈漆 及复合铁钛环氧防锈漆的生产工艺、生产或使用注意事项、防锈漆技术指标及其与 铁红、红丹同类防锈漆主要性能的比较。在红丹价格一路攀升的今天，这一信息无疑给各涂料生产厂商提供了巨大 的参考价值，会场气氛十分热烈，与会者纷纷提出各种问题。万达科技（无锡）有 限公司总工程师李家权先生就复合铁钛防锈颜料的防锈机理、生产工艺、载体粉的 选择、产品各项性能指标及纳米材料的预处理方法等一一做了详细介绍。目前产品已通过国家涂料质量监督检测中心、铁道部产品质量监督检验中 心车辆检验站、机械科学院武汉材料保护研究所等国

7、内多家权威机构的分析和检测， 同时还经过加拿大国家涂料信息中心等国外权威机构的技术分析，结果表明其具有 目前国内外同类产品无可比拟的防锈性能和环保优势，是防锈涂料领域划时代产品， 为此获得了中国专利技术博览会金奖 . 复合铁钛粉及其防锈漆通过国家权威机构的 鉴定后已在多个工业领域得到应用，并已由解放军总装备部作为重点项目在全军部 分装备上全面推广使用。本次会议的成功召开，标志着我国防锈涂料产业新一轮的变革即将开始， 它掀开了我国防锈涂料朝高品质、 高技术含量、 高效益及全环保型发展的崭新一页。 其带来的经济效益、社会效益不可估量。这是新型防锈颜料向传统防锈颜料宣战的 开始，也吹响了我国防锈涂料

8、业向高端防锈涂料市场发起冲击的号角。2、纳米材料在涂料中应用展前景预测据估算，全球纳米技术的年产值已达到 500 亿美元。目前，发达国家政府 和大的企业纷纷启动了发展纳米技术和纳米计划的研究计划。美国将纳米技术视为 下一次工业革命的核心， 2001 年年初把纳米技术列为国家战略目标，在纳米科技基 础研究方面的投资，从 1997年的 1 亿多美元增加到 2001年近 5 亿美元，准备像微 电子技术那样在这一领域独占领先地位。日本也设立了纳米材料中心，把纳米技术 列入新五年科技基本计划的研究开发重点，将以纳米技术为代表的新材料技术与生 命科学、信息通信、环境保护等并列为四大重点发展领域。德国也把纳

9、米材料列入 21 世纪科研的战略领域， 全国有 19家机构专门建立了纳米技术研究网。 在人类进入 21 世纪之际，纳米科学技术的发展，对社会的发展和生存环境改善及人体健康的保 障都将做出更大的贡献。从某种意义上说， 21 世纪将是一个纳米世纪。由于表面纳米技术运用面广、产业化周期短、附加值高，所形成的高新技 术和高技术产品、以及对传统产业和产品的改造升级，产业化市场前景极好。在纳米功能和结构材料方面，将充分利用纳米材料的异常光学特性、电学 特性、磁学特性、力学特性、敏感特性、催化与化学特性等开发高技术新产品，以 及对传统材料改性；将重点突破各类纳米功能和结构材料的产业化关键技术、检测 技术和表

10、征技术。 多功能的纳米复合材料、 高性能的纳米硬质合金等为化工、 建材、 轻工、冶金等行业的跨越式发展提供了广泛的机遇。预期十五期间，各类纳米材料 的产业化可能形成一批大型企业或企业集团，将对国民经济产生重要影响；纳米技 术的应用逐渐渗透到涉及国计民生的各个领域，将产生新的经济增长点。纳米技术在涂料行业的应用和发展，促使涂料更新换代，为涂料成为真正 的绿色环保产品开创了突破性的新纪元。我国每年房屋竣工面积约为 18亿平方米，年增长速度大约为 3。18 亿平 方米的建筑若全部采用建筑涂料装饰则总共需建筑涂料近300万吨，约200300亿元的市场。目前，我国建筑涂料年产量仅 60多万吨，世界现在涂

11、料年总产量为 2500 万吨，每人每年消耗 4 千克，为发达国家的 110，中国人年均涂料消费只有 1.5 千 克。因而，建筑涂料具有十分广阔的发展前景。纳米涂料已被认定为北京奥运村建筑工程的专用产品，展示出该涂料在建 筑领域里的应用价值。它利用独特的光催化技术对空气中有毒气体有强烈的分解， 消除作用。对甲醛、氨气等有害气体有吸收和消除的功能，使室内空气更加清新。 经测试，对各种霉菌的杀抑率达 99以上，有长期的防霉防藻效果。纳米改性内墙 涂料，实际上是高级的卫生型涂料，适合于家庭、医院、宾馆和学校的涂装。纳米 改性外墙涂料，利用纳米材料二元协同的荷叶双疏机理，较低的表面张力，具有高 强的附着力，漆膜硬度高且有韧性，优良的自洁功能，强劲的抗粉尘和抗脏物的粘 附能力，疏水性极佳，容易清洗污物的性能。耐洗性大于 15000 次，具有良好的保 光保色性能，抗紫外线能力极强。 使用寿命达 15年以上。颗粒径细小，能深入墙体， 与墙面的硅酸盐类物质配位反应，使其牢牢结合成一体，附着力强，不起皮，不剥 落，抗老化。其纳米抗冻性功能涂料，除具备纳米型涂料各种优良性之外，可在 10C