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納米涂料范文第1篇

1.1納米技術(shù)及納米材料簡(jiǎn)介納米材料通常是指粒徑在1nm到100nm之間的材料，這種材料通常具備特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，而納米材料加入其它物質(zhì)中往往會(huì)改變其它物質(zhì)的性質(zhì)，這種納米材料改變其它材料性質(zhì)的技術(shù)稱為納米技術(shù)。納米材料因其粒徑過(guò)小而具有界面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)以及宏觀量子隧道效應(yīng)等，從而改變了材料的性能，并影響了其它物質(zhì)的性能。從物理學(xué)角度解釋是：納米粒度過(guò)小，其表面就占有了很大的比例，當(dāng)粒度小于10nm時(shí)，材料表面的原子占材料原子總數(shù)的三分之一以上，處于表面的原子與內(nèi)部的原子所處的化學(xué)環(huán)境完全不同，就會(huì)表現(xiàn)出一些特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，叫做表面相。在大塊材料中，由于處于表面的原子遠(yuǎn)小于體內(nèi)原子，所以表面相很難表現(xiàn)，而納米材料的表面相現(xiàn)象就十分明細(xì)，如：在催化過(guò)程中，粒度表面結(jié)構(gòu)的變化、表面的吸附以及表面的擴(kuò)散等。實(shí)踐證明：當(dāng)材料達(dá)到納米尺度時(shí)，材料的表面相會(huì)影響到材料的性質(zhì)。除此之外，納米材料中的電子相關(guān)性很強(qiáng)、能級(jí)分裂和電子布局的改變，量子隧道和輸運(yùn)的不同以及材料中的激發(fā)態(tài)都會(huì)影響納米材料的性能。

1.2納米材料對(duì)涂料性能的影響分析目前在涂料生產(chǎn)領(lǐng)域使用的涂料有納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米氧化鋅等半導(dǎo)體材料，這些材料具備一些其它材料不具備的性能，如光電催化特性、吸收特性、光電特性等，下面以納米二氧化硅和納米二氧化鈦為例，研究納米材料對(duì)涂料性能的改變。納米材料對(duì)白色涂料的影響試驗(yàn)：將經(jīng)過(guò)表面處理的納米二氧化硅、納米二氧化鈦分別做成含納米材料不同含量的白色涂料（0、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%），各制作出12塊標(biāo)準(zhǔn)的人工老化試樣板，然后各取其中6塊含納米二氧化硅或納米二氧化鈦不同的進(jìn)行耐紫外老化試驗(yàn)，另外的6塊作為對(duì)比樣板，最后使用尼康分光光度計(jì)測(cè)其顏色變化情況。

試驗(yàn)的結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)：在苯丙涂料中加入0.5%-2.0%的納米二氧化硅或二氧化鈦，涂膜的老化速度明顯變慢，說(shuō)明納米二氧化硅或二氧化鈦對(duì)紫外光有著很好的屏蔽作用；作為對(duì)比，含有乳化漆抗紫外防老化分散液涂料的老化速度與含有納米材料的涂料類似，也說(shuō)明了納米二氧化硅和二氧化鈦有著很好的吸收紫外線的作用。納米涂料耐老化機(jī)理分析：耐老化性能是衡量涂料好壞的一種重要性能，紫外線是導(dǎo)致涂料老化的一種電磁波，波長(zhǎng)200-400nm，紫外線的波長(zhǎng)越短，能量越強(qiáng)，對(duì)涂料的損壞也越大。納米二氧化鈦能夠引起紫外線的散射，從而實(shí)現(xiàn)屏蔽紫外線的作用，而粒徑是影響其散射能力的主要因素，經(jīng)過(guò)試樣驗(yàn)證得知，二氧化鈦在水中屏蔽紫外線的最佳粒徑是77nm，即銳鈦型納米級(jí)二氧化鈦，因此采用銳鈦級(jí)二氧化鈦是提高涂料耐紫外老化性能的最佳粒徑。

1.3納米材料在涂料中的應(yīng)用納米材料在涂料生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛，按功能分通常分為結(jié)構(gòu)涂層和功能涂層，結(jié)構(gòu)涂層是通過(guò)提高基體的性質(zhì)或改性，如超硬、抗氧化、耐熱、耐腐蝕等，功能性涂層是指賦予基體所不具備的其它性能，如消光、導(dǎo)電、絕緣、光反射等，在涂料中加入納米材料可以更好的提高涂層的防護(hù)能力，如防紫外線、抗降解、變色等。目前已經(jīng)投入生產(chǎn)使用的涂料研究成果有很多，其中最為典型的是光催化涂料和特殊界面涂料。光催化涂料的工作原理是：某些納米材料在光照條件下對(duì)有害物質(zhì)的降解有著很好的催化作用，利用這種催化作用原理研制成納米光催化涂料，如：利用特殊處理的納米二氧化鈦與純丙樹(shù)脂配制成的光催化涂料，這種涂料對(duì)氮氧化物、油脂、甲醛等有害物質(zhì)有著很好的催化降解作用，其中對(duì)氮氧化物的降解效率超過(guò)了80%。

特殊界面涂料是指通過(guò)樹(shù)脂與納米材料的特殊復(fù)合后的涂料，會(huì)表現(xiàn)出一些特殊的物理化學(xué)性能，如疏水、疏油等，這些特殊性能是衡量涂料質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，對(duì)提高涂料的耐污染性能至關(guān)重要，目前存在的有超雙親界面物性材料和超雙疏性界面材料。研究證明，通過(guò)有效的光照改變納米二氧化鈦的表面，可以形成親水性和親油性兩相共存的界面，稱為二元協(xié)同納米界面。這樣處理后的具有超雙親性的二氧化鈦表面，用作玻璃表面或建筑物表面，可以是建筑物表面和玻璃表面具有自動(dòng)清潔和防止煙霧的效果。超雙疏性界面物性材料則是利用特殊的外延生長(zhǎng)納米化學(xué)方法在特定表面構(gòu)建納米尺寸幾何形狀互補(bǔ)的界面結(jié)構(gòu)，這種構(gòu)造方法是自下而上，由原子到分子、分子到聚集體的方式構(gòu)建的，最終形成的凹凸相間界面的低凹表面可以吸附氣體分子穩(wěn)定存在，而這種穩(wěn)定存在在宏觀上表現(xiàn)為界面表面有一層穩(wěn)定的氣體薄膜，從而使材料表現(xiàn)出對(duì)水和油的雙疏性。采用這樣的表面涂層修飾輸油管道，可以達(dá)到石油和管壁的無(wú)接觸運(yùn)輸，很好的保護(hù)輸油管道的安全。納米材料對(duì)涂料性能的影響還有很多，如可以提高涂料觸變性、高附著力、儲(chǔ)存穩(wěn)定性等，還有研究人員發(fā)現(xiàn)，納米材料與樹(shù)脂結(jié)合時(shí)可以形成的大量共價(jià)鍵，當(dāng)納米材料的含量達(dá)到30%以上時(shí)，涂料膜會(huì)具有高強(qiáng)度、高彈性、高耐磨性等特性，但其研究成果還需要進(jìn)一步驗(yàn)證。納米技術(shù)還屬于新型技術(shù)，其在涂料要的應(yīng)用還需要進(jìn)一步的研究和探索，隨著納米技術(shù)的改性特點(diǎn)被不斷的開(kāi)發(fā)，在不久的將來(lái)必然有更多的納米技術(shù)與涂料結(jié)合的成果出現(xiàn)。

2結(jié)束語(yǔ)

納米涂料范文第2篇

[論文摘要]科技的發(fā)展，使我們對(duì)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)研究的越來(lái)越透徹。納米技術(shù)便由此產(chǎn)生了，主要對(duì)納米材料和納米涂料的應(yīng)用加以闡述。

一、納米的發(fā)展歷史

納米（nm）是長(zhǎng)度單位，1納米是10-9米（十億分之一米），對(duì)宏觀物質(zhì)來(lái)說(shuō)，納米是一個(gè)很小的單位，不如，人的頭發(fā)絲的直徑一般為7000-8000nm，人體紅細(xì)胞的直徑一般為3000-5000nm，一般病毒的直徑也在幾十至幾百納米大小，金屬的晶粒尺寸一般在微米量級(jí)；對(duì)于微觀物質(zhì)如原子、分子等以前用埃來(lái)表示，1埃相當(dāng)于1個(gè)氫原子的直徑，1納米是10埃。一般認(rèn)為納米材料應(yīng)該包括兩個(gè)基本條件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之間，二是材料此時(shí)具有區(qū)別常規(guī)尺寸材料的一些特殊物理化學(xué)特性。

1959年，著名物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者理查德。費(fèi)曼預(yù)言，人類可以用小的機(jī)器制作更小的機(jī)器，最后實(shí)現(xiàn)根據(jù)人類意愿逐個(gè)排列原子、制造產(chǎn)品，這是關(guān)于納米科技最早的夢(mèng)想。1991年，美國(guó)科學(xué)家成功地合成了碳納米管，并發(fā)現(xiàn)其質(zhì)量?jī)H為同體積鋼的1/6，強(qiáng)度卻是鋼的10倍，因此稱之為超級(jí)纖維.這一納米材料的發(fā)現(xiàn)標(biāo)志人類對(duì)材料性能的發(fā)掘達(dá)到了新的高度。1999年，納米產(chǎn)品的年?duì)I業(yè)額達(dá)到500億美元。

二、納米技術(shù)在防腐中的應(yīng)用

納米涂料必須滿足兩個(gè)條件：一是有一相尺寸在1～100nm；二是因?yàn)榧{米相的存在而使涂料的性能有明顯提高或具有新功能。納米涂料性能改善主要包括：第一、施工性能的改善。利用納米粒子粒徑對(duì)流變性的影響，如納米SiO2用于建筑涂料，可防止涂料的流掛；第二、耐候性的改善。利用納米粒子對(duì)紫外線的吸收性，如利用納米TiO2、SiO2可制得耐候性建筑外墻涂料、汽車面漆等；第三、力學(xué)性能的改善。利用納米粒子與樹(shù)脂之間強(qiáng)大的界面結(jié)合力，可提高涂層的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、耐刮傷性等。納米功能性涂料主要有抗菌涂料、界面涂料、隱身涂料、靜電屏蔽涂料、隔熱涂料、大氣凈化涂料、電絕緣涂料、磁性涂料等。

納米技術(shù)的應(yīng)用為涂料工業(yè)的發(fā)展開(kāi)辟了一條新途徑，目前用于涂料的納米材料最多的是SiO2、TiO2、CaCO3、ZnO、Fe2O3等。由于納米粒子的比表面大、表面自由能高，粒子之間極易團(tuán)聚，納米粒子的這種特性決定了納米涂料不可能象顏料、添料與基料通過(guò)簡(jiǎn)單的混配得到。同時(shí)納米粒子種類很多，性能各異，不是每一種納米粒子和每一粒徑范圍的納米粒子制得的涂料都能達(dá)到所期望的性能和功能，需要經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)研究工作，才有可能得到真正的納米涂料。

納米涂料雖然無(wú)毒，但由于改性技術(shù)原因，性能并不理想，加上價(jià)格太貴，難以推廣；而三聚磷酸鋁也因價(jià)格原因未能大量應(yīng)用。國(guó)外公司如美國(guó)的Halox、Sherwin－williams、Mineralpigments、德國(guó)的Hrubach、法國(guó)的SNCZ、英國(guó)的BritishPetroleum、日本的帝國(guó)化工公司均推出了一系列無(wú)毒納米防銹顏料，性能不錯(cuò)，甚至已可與鉻酸鹽相以前我國(guó)防銹顏料的開(kāi)發(fā)整體水平落后于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，仍然以紅丹、鉻酸鹽、鐵系顏料、磷酸鋅等傳統(tǒng)防銹顏料為主。紅丹因其污染嚴(yán)重，對(duì)人體的傷害很大，目前已被許多國(guó)家相繼淘汰和禁止使用；磷酸鋅防銹顏料雖比。我國(guó)防銹涂料業(yè)也蓬勃發(fā)展，也可以生產(chǎn)納米漆。

我國(guó)自主生產(chǎn)的產(chǎn)品目前已通過(guò)國(guó)家涂料質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心、鐵道部產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心車輛檢驗(yàn)站、機(jī)械科學(xué)院武漢材料保護(hù)研究所等國(guó)內(nèi)多家權(quán)威機(jī)構(gòu)的分析和檢測(cè)，同時(shí)還經(jīng)過(guò)加拿大國(guó)家涂料信息中心等國(guó)外權(quán)威機(jī)構(gòu)的技術(shù)分析，結(jié)果表明其具有目前國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品無(wú)可比擬的防銹性能和環(huán)保優(yōu)勢(shì)，是防銹涂料領(lǐng)域劃時(shí)代產(chǎn)品，復(fù)合鐵鈦粉及其防銹漆通過(guò)國(guó)家權(quán)威機(jī)構(gòu)的鑒定后已在多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。

三、納米材料在涂料中應(yīng)用展前景預(yù)測(cè)據(jù)估算，全球納米技術(shù)的年產(chǎn)值已達(dá)到500億美元。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家政府和大的企業(yè)紛紛啟動(dòng)了發(fā)展納米技術(shù)和納米計(jì)劃的研究計(jì)劃。美國(guó)將納米技術(shù)視為下一次工業(yè)革命的核心，2001年年初把納米技術(shù)列為國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)，在納米科技基礎(chǔ)研究方面的投資，從1997年的1億多美元增加到2001年近5億美元，準(zhǔn)備像微電子技術(shù)那樣在這一領(lǐng)域獨(dú)占領(lǐng)先地位。日本也設(shè)立了納米材料中心，把納米技術(shù)列入新五年科技基本計(jì)劃的研究開(kāi)發(fā)重點(diǎn)，將以納米技術(shù)為代表的新材料技術(shù)與生命科學(xué)、信息通信、環(huán)境保護(hù)等并列為四大重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。德國(guó)也把納米材料列入21世紀(jì)科研的戰(zhàn)略領(lǐng)域，全國(guó)有19家機(jī)構(gòu)專門建立了納米技術(shù)研究網(wǎng)。在人類進(jìn)入21世紀(jì)之際，納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)社會(huì)的發(fā)展和生存環(huán)境改善及人體健康的保障都將做出更大的貢獻(xiàn)。從某種意義上說(shuō)，21世紀(jì)將是一個(gè)納米世紀(jì)。

由于表面納米技術(shù)運(yùn)用面廣、產(chǎn)業(yè)化周期短、附加值高，所形成的高新技術(shù)和高技術(shù)產(chǎn)品、以及對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品的改造升級(jí)，產(chǎn)業(yè)化市場(chǎng)前景極好。

在納米功能和結(jié)構(gòu)材料方面，將充分利用納米材料的異常光學(xué)特性、電學(xué)特性、磁學(xué)特性、力學(xué)特性、敏感特性、催化與化學(xué)特性等開(kāi)發(fā)高技術(shù)新產(chǎn)品，以及對(duì)傳統(tǒng)材料改性；將重點(diǎn)突破各類納米功能和結(jié)構(gòu)材料的產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)和表征技術(shù)。多功能的納米復(fù)合材料、高性能的納米硬質(zhì)合金等為化工、建材、輕工、冶金等行業(yè)的跨越式發(fā)展提供了廣泛的機(jī)遇。各類納米材料的產(chǎn)業(yè)化可能形成一批大型企業(yè)或企業(yè)集團(tuán)，將對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生重要影響；納米技術(shù)的應(yīng)用逐漸滲透到涉及國(guó)計(jì)民生的各個(gè)領(lǐng)域，將產(chǎn)生新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。

納米技術(shù)在涂料行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展，促使涂料更新?lián)Q代，為涂料成為真正的綠色環(huán)保產(chǎn)品開(kāi)創(chuàng)了突破性的新紀(jì)元。

納米涂料已被認(rèn)定為北京奧運(yùn)村建筑工程的專用產(chǎn)品，展示出該涂料在建筑領(lǐng)域里的應(yīng)用價(jià)值。它利用獨(dú)特的光催化技術(shù)對(duì)空氣中有毒氣體有強(qiáng)烈的分解，消除作用。對(duì)甲醛、氨氣等有害氣體有吸收和消除的功能，使室內(nèi)空氣更加清新。經(jīng)測(cè)試，對(duì)各種霉菌的殺抑率達(dá)99％以上，有長(zhǎng)期的防霉防藻效果。納米改性內(nèi)墻涂料，實(shí)際上是高級(jí)的衛(wèi)生型涂料，適合于家庭、醫(yī)院、賓館和學(xué)校的涂裝。納米改性外墻涂料，利用納米材料二元協(xié)同的荷葉雙疏機(jī)理，較低的表面張力，具有高強(qiáng)的附著力，漆膜硬度高且有韌性，優(yōu)良的自潔功能，強(qiáng)勁的抗粉塵和抗臟物的粘附能力，疏水性極佳，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，抗紫外線能力極強(qiáng)。使用壽命達(dá)15年以上。顆粒徑細(xì)小，能深入墻體，與墻面的硅酸鹽類物質(zhì)配位反應(yīng)，使其牢牢結(jié)合成一體，附著力強(qiáng)，不起皮，不剝落，抗老化。其納米抗凍涂料，除具備納米型涂料各種優(yōu)良性之外，可在10℃到25℃之內(nèi)正常施工。突破了建筑涂料要求墻體濕度在10％以下的規(guī)定，使建筑行業(yè)施工縮短了工期，提高了功效，又創(chuàng)造出高質(zhì)量。

四、結(jié)語(yǔ)

由于目前應(yīng)用納米材料對(duì)涂料進(jìn)行改性尚處在初級(jí)階段，技術(shù)、工藝還不太成熟，需要探索和改進(jìn)。但涂料的各種性能得到某些改進(jìn)的試驗(yàn)結(jié)果足以證明，納米改性涂料的市場(chǎng)前景是非常好的。

參考文獻(xiàn)：

[1]橋本和仁等［J］.現(xiàn)代化工.1996(8):25～28.

納米涂料范文第3篇

關(guān)鍵詞：微納米耐高溫紅外涂料 節(jié)能減排

1、引言

我國(guó)是世界上少數(shù)以煤為主要能源的國(guó)家，現(xiàn)已成為世界煤炭第一大消費(fèi)國(guó)，煤煙型污染相當(dāng)嚴(yán)重，工業(yè)鍋爐房已成為城市污染大氣的最大根源，所以，制止和減少煙塵及有害氣體排放已成為了世界范圍改善環(huán)境、保護(hù)環(huán)境的重大課題。隨著全市供熱事業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，以前供熱站那種粗放型的經(jīng)驗(yàn)管理模式已不適應(yīng)現(xiàn)在形勢(shì)的發(fā)展要求，所以我辦一方面抓管理促節(jié)能降耗，一方面依靠科學(xué)技術(shù)提高各站節(jié)能減排水平。經(jīng)過(guò)我辦對(duì)多項(xiàng)節(jié)能技術(shù)及產(chǎn)品的考察和對(duì)比，我們認(rèn)為控制并制止煙塵和有害氣體排放最重要環(huán)節(jié)是發(fā)源點(diǎn)，而對(duì)我辦來(lái)講，除對(duì)鍋爐爐膛進(jìn)行完善設(shè)計(jì)和正確控制燃燒外，盡量少燒煤是減少煙塵和有害氣體排放的先決條件。而采用微納米耐高溫紅外節(jié)能涂料技術(shù)恰好可以達(dá)到節(jié)能減排的目的，是一項(xiàng)極具現(xiàn)實(shí)意義的措施。

2、采用依據(jù)

（1）為提高鍋爐的節(jié)能效果，改善環(huán)境空氣質(zhì)量，力求獲得其建設(shè)項(xiàng)目最大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益；（2）本著需要和可能相結(jié)合的原則，充分利用現(xiàn)有設(shè)施，盡量少改動(dòng)，節(jié)省投資；（3）積極穩(wěn)妥地采用新技術(shù)、新工藝；（4）處理工藝力求技術(shù)先進(jìn)、成熟、可靠，經(jīng)濟(jì)合理、高效節(jié)能，運(yùn)行管理方便簡(jiǎn)單，成本低。

依據(jù)以上原則，我辦領(lǐng)導(dǎo)親自帶領(lǐng)技術(shù)人員考察節(jié)能技術(shù)及產(chǎn)品，組織相關(guān)人員進(jìn)行可行性研究，安排專人負(fù)責(zé)此項(xiàng)工作，按照充分利用新技術(shù)、新材料、新設(shè)備、新工藝，提升我辦整體技術(shù)水準(zhǔn)最終選擇了微納米耐高溫紅外節(jié)能涂料在我辦部分在用供熱鍋爐上進(jìn)行試刷，我有幸成為此項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人，參與了此項(xiàng)目的全過(guò)程。

3、原理

對(duì)于應(yīng)用微納米耐高溫紅外節(jié)能涂料的各種鍋爐，在紅外輻射的情況下，利用世界稀有礦藏、經(jīng)科學(xué)配比，采用納米技術(shù)研制生產(chǎn)的新型涂料，通過(guò)先進(jìn)的工藝技術(shù)處理，能有效提高受熱體表面黑度，增強(qiáng)熱輻射能量，使輻射率幾近于爐體受熱表面吸收率，同時(shí)促使受熱表面灰垢分子加速振動(dòng)，降低灰垢分子的吸附力、降低結(jié)焦的生成，減少灰垢層厚度從而達(dá)到節(jié)能的目的。其節(jié)能原理是：

（1）在輻射受熱面上涂刷新型節(jié)能涂料，加大輻射受熱表面吸收率，輻射紅外波被涂層反復(fù)多次吸收并轉(zhuǎn)化為其內(nèi)能，根據(jù)啟爾赫哥夫——克?；舴蚨?，輻射率與吸收率相等，因此爐壁吸收爐氣輻射的熱量增加，煙氣帶走的熱量也減少了，達(dá)到提高熱效率的目的，從而提高了受熱面吸收輻射熱量的能力，使?fàn)t內(nèi)吸收熱量有效加大；

（2）減少傳熱面年平均灰垢厚度，使灰垢層熱阻減少，爐內(nèi)受熱面?zhèn)鲗?dǎo)熱量增加，根據(jù)熱傳導(dǎo)公式：

上式中，Q——熱量、t——灰垢表面與受熱水管后壁溫差、∑R——熱阻、A——受熱面面積。

公式中可以看出，A為常量，t不變時(shí)，有效減少∑R就可增加Q，由此達(dá)到節(jié)能目的。

4、工藝

其施工步驟為：涂刷微納米耐高溫紅外節(jié)能涂料前，首先應(yīng)清除干凈應(yīng)涂刷部位的浮灰和煙垢，然后將涂料的兩組成份持續(xù)攪拌均勻，時(shí)間為1小時(shí)，最后用毛刷將攪拌好的節(jié)能涂料均勻的涂刷在要刷部位的傳熱面上，涂層厚度為0.2——0.3mm，自然干燥24小時(shí)后可正常使用。施工中應(yīng)盡量避開(kāi)濕度特別大的雨季，濕度大時(shí)應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)干燥時(shí)間，避免未完全干燥時(shí)使用。在使用一年后應(yīng)對(duì)涂刷部位進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)破損應(yīng)根據(jù)實(shí)際破損情況決定是否再次進(jìn)行涂刷。

5、效果

2008年我辦對(duì)我辦丁字沽供熱站1臺(tái)29MW，瑞景供熱中心1臺(tái)64MW兩臺(tái)在用供熱用熱水鍋爐鍋爐上采用了微納米耐高溫紅外節(jié)能涂料進(jìn)行了涂刷實(shí)驗(yàn)。為保證此項(xiàng)目的順利實(shí)施，我辦抽調(diào)有關(guān)技術(shù)人員監(jiān)督整個(gè)工程的全過(guò)程，以保證工程的質(zhì)量和進(jìn)度。供熱期開(kāi)始后我辦又抽調(diào)技術(shù)人員專職對(duì)兩臺(tái)涂刷節(jié)能涂料的鍋爐分別和同型號(hào)未涂刷節(jié)能涂料的鍋爐進(jìn)行了觀察，對(duì)比效果和采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。經(jīng)一個(gè)采暖季的觀察，在同樣工況的燃燒條件下，涂刷節(jié)能涂料的鍋爐出水溫度一般比未涂刷節(jié)能涂料的鍋爐出水溫度高2-3攝氏度。如控制同樣的出水溫度，涂刷節(jié)能涂料的鍋爐出水溫度比未涂刷節(jié)能涂料的鍋爐可節(jié)煤6%以上。并且追溫速度顯著提高。為保證涂刷效果真實(shí)可靠，我們?cè)?008年3月8日和2008年3月12日對(duì)我辦瑞景供熱中心1臺(tái)64MW熱水鍋爐在分別在涂刷前后于聘請(qǐng)?zhí)旖蚴泄?jié)能監(jiān)測(cè)七站進(jìn)行了對(duì)比監(jiān)測(cè)，實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比鍋爐熱效率提高了4.8%，其他主要技術(shù)指標(biāo)也有一定的提高。通過(guò)分析我們得出采用微納米耐高溫紅外節(jié)能涂料技術(shù)的確可達(dá)到節(jié)約能源；縮短鍋爐升溫時(shí)間、提高產(chǎn)量；延長(zhǎng)鍋爐的使用壽命；提高鍋爐的燃料適應(yīng)能力，并減少煙塵的排放量和降低爐渣的可燃含量；提高爐膛溫度和爐溫的均勻性，降低爐膛出口煙溫和排煙溫度，提高熱效率，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益俱佳。

6、效益

6.1 經(jīng)濟(jì)效益

我辦正常耗煤量預(yù)計(jì)23.1萬(wàn)噸，此項(xiàng)技術(shù)實(shí)施后，按保守估計(jì)節(jié)能6%計(jì)算，預(yù)計(jì)可節(jié)省原煤13800噸，折合為標(biāo)煤為9900噸。按600元/噸原煤計(jì)算可節(jié)省資金828萬(wàn)元，扣除投入，當(dāng)年可節(jié)省資金512.28萬(wàn)元，其他大的耗煤企業(yè)將會(huì)有更可觀的效益。

6.2 環(huán)境效益

據(jù)測(cè)算，每節(jié)約1噸煤，可少向大氣排放二氧化碳0.24kg，各種粉塵3.49kg。結(jié)果可少向大氣排放二氧化碳2.376——3.312噸、煙塵34.551——48.162噸，由此可以看出處理后的煙氣對(duì)我區(qū)大氣環(huán)境污染負(fù)荷將大大降低，使其污染程度亦將得到顯著降低，大氣環(huán)境功能逐漸好轉(zhuǎn)，并對(duì)我區(qū)周圍空氣環(huán)境起到了一定保護(hù)作用，具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

6.3 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

該項(xiàng)目如能推廣實(shí)施，不僅為企業(yè)節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用，而且對(duì)改善周邊空氣質(zhì)量，改變地區(qū)對(duì)外形象都將起到重要作用，有利于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，可以創(chuàng)造出間接的經(jīng)濟(jì)效益，有著極其重要的深遠(yuǎn)意義。

參考文獻(xiàn)

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納米涂料范文第4篇

關(guān)鍵詞：納米涂層；場(chǎng)發(fā)射；電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)；軟凝聚態(tài)物質(zhì)

2003年在國(guó)際和中國(guó)都發(fā)生了具有突發(fā)性的災(zāi)難事件，但中國(guó)的GDP仍以9.1％的高速度在增長(zhǎng)，達(dá)到了人民幣11.6萬(wàn)億元，其中第二產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)4萬(wàn)多億元。中國(guó)現(xiàn)今的第二產(chǎn)業(yè)主要領(lǐng)域是冶金、制造和信息，在世界的地位是大加工廠，也是大市場(chǎng)。在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中所以有優(yōu)勢(shì)是中國(guó)的勞動(dòng)力廉價(jià)，這個(gè)優(yōu)勢(shì)我們能保持多久?我們還注意到與化工有關(guān)的產(chǎn)品中，我們的生產(chǎn)效率是國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家的5％，能耗是3倍，環(huán)境的破壞是9倍。這就是我們所付出的代價(jià)。不論形勢(shì)如何嚴(yán)峻，21世紀(jì)是中華民族振興的機(jī)遇期，制造業(yè)絕對(duì)是一個(gè)極其重要的領(lǐng)域，是個(gè)急速發(fā)展變化的領(lǐng)域。2003年3月國(guó)際真空學(xué)會(huì)執(zhí)委會(huì)在北京舉行，會(huì)議上討論了將原來(lái)的冶金專委會(huì)改名為“表面工程專委會(huì)”，當(dāng)時(shí)也考慮了另一個(gè)名字“涂層專委會(huì)”，我想用涂層材料更合適，含有繼承性和變革性。20世紀(jì)70年代曾經(jīng)說(shuō)成是塑料年代，此后塑料科技和工業(yè)迅速崛起，極大地改變了人類社會(huì)。繼而是信息時(shí)代，通信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)、萬(wàn)維網(wǎng)、智能網(wǎng)，信息流，日新月異地改變著人類的生活和觀念。我們這個(gè)時(shí)代是高速發(fā)展的時(shí)代，技術(shù)和觀念都在與時(shí)俱進(jìn)地改變著。

本世紀(jì)初興起了納米科技，促進(jìn)其到來(lái)的是由于微電子小型化的發(fā)展趨勢(shì)，推動(dòng)科技發(fā)展進(jìn)入納米時(shí)代[1]，不僅電子學(xué)將進(jìn)入納電子學(xué)領(lǐng)域，物理學(xué)進(jìn)入介觀物理領(lǐng)域，各類科技，包括生物醫(yī)學(xué)等都在探索納米結(jié)構(gòu)與特性。涂層和表面改性越來(lái)越多地增加了納米科技的內(nèi)容，這是一種低維材料的制造和加工科技，將是制造技術(shù)的主流，將迅速地改變傳統(tǒng)制造技術(shù)的方法、理論和觀念，作為現(xiàn)今國(guó)際上的制造大國(guó)，世界加工廠，我們更應(yīng)該注意研究制造技術(shù)的發(fā)展和未來(lái)。

1突破傳統(tǒng)制造技術(shù)的觀念

納米科技研究的內(nèi)容主要是在原子、分子尺度上構(gòu)造材料和器件，測(cè)量表征其結(jié)構(gòu)和特性，探索、發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、新規(guī)律和應(yīng)用領(lǐng)域。與我們熟悉傳統(tǒng)的相比，納米材料和器件具有顯著的維數(shù)效應(yīng)和尺寸效應(yīng)。近幾年來(lái)，在納米材料制造方面做了大量的研究工作，在納米粒子粉材的制造，以及材料結(jié)構(gòu)和特性測(cè)量、表征上取得了顯著成果[2～7]。接下來(lái)深入到納米線、納米管和納米帶的研究[8～14]，出現(xiàn)了一些成功有效的制造方法，發(fā)現(xiàn)了一些驚人的結(jié)構(gòu)和特性。在此基礎(chǔ)上，發(fā)展了納米復(fù)合材料的研究，展現(xiàn)了非常有希望的應(yīng)用前景[15～17]。近來(lái)人們?cè)诩{米科技初期成果的基礎(chǔ)上挑戰(zhàn)某些產(chǎn)品的傳統(tǒng)加工技術(shù)，比如Al組件的快速加工。

T.B.Sercombe等人報(bào)道了快速加工鋁(Al)組件的新方法[18]，這個(gè)方法的主要特征是用快速成型技術(shù)先形成樹(shù)脂鍵合件，然后在氮?dú)夥罩蟹纸馄滏I和第二次滲入鋁合金。在熱處理過(guò)程中，鋁與氮反應(yīng)形成氮化鋁骨架，在滲透過(guò)程中得到剛體結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)制造工藝相比，這個(gè)過(guò)程是簡(jiǎn)單的快速的，可以制造任何復(fù)雜組件，包括聚合物、陶瓷、金屬。圖1是過(guò)程示意和原型樣品，(a)是尼龍巾鑲嵌鋁粒子的SEM像，中心有結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的是Mg粒子，白色是Al粒子，加入少量的Mg是為還原氧化鋁，它將不是鑄件中的成分。在尼龍被燒去時(shí)，這個(gè)結(jié)構(gòu)基本保持不變。(b)是氮化物骨架，圍繞Al粒子的一些環(huán)狀結(jié)構(gòu)的光學(xué)顯微鏡像，再滲入Al時(shí)將形成密實(shí)結(jié)構(gòu)。(c)是燒結(jié)的氮化鋁和滲鋁組件，小柱的厚為0.5mm其密度和強(qiáng)度都達(dá)到了傳統(tǒng)鑄造技術(shù)的水平。他們還制作了公斤重量多種結(jié)構(gòu)的樣品。這是一種冶金技術(shù)的探索，開(kāi)辟了一種新的冶金和制造技術(shù)途徑。

2納米材料的完美定律

描述材料結(jié)構(gòu)的常用術(shù)語(yǔ)是原子結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)。原子結(jié)構(gòu)的主要參量是晶格常數(shù)、鍵長(zhǎng)、鍵角；電子結(jié)構(gòu)的主要參量是能帶、量子態(tài)、分布函數(shù)。對(duì)于我們熟悉的宏觀體系，這些參量多是確定的常數(shù)，但對(duì)于納米體系，多數(shù)參量隨著原子數(shù)量的改變而變化。這是納米材料和器件的典型特征，它決定了納米材料的多樣性。其中有個(gè)重要規(guī)律，我們稱之為納米材料的完美定律，用簡(jiǎn)單語(yǔ)言表述：“存在是完美的，完美的才能存在”。它包括了納米晶粒的魔數(shù)規(guī)則，即含有13、55、147…等數(shù)量原子的原子團(tuán)是穩(wěn)定的，對(duì)于富勒烯碳60和碳70存在的幾率最大，而對(duì)于碳59或碳71等結(jié)構(gòu)體系根本不存在。這就是為什么斯莫利(Smmolley)他們當(dāng)初能在大量的富勒烯中首先發(fā)現(xiàn)碳60和碳70，從而獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。對(duì)于一維納米結(jié)構(gòu)，包括納米管和納米線，存在類似的規(guī)則?？梢阅Ｐ蜕险J(rèn)為是由殼層構(gòu)成的，每個(gè)殼層中更精細(xì)的結(jié)構(gòu)稱為股，每一股是一條原子鏈，中心為1股包裹殼層為7股的表示為7-1結(jié)構(gòu)，再外殼層為11股的，表示為11-7-1結(jié)構(gòu)，等等，構(gòu)成最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，這是一維納米結(jié)構(gòu)的魔數(shù)規(guī)則。對(duì)二維納米膜存在類似的缺陷熔化規(guī)則，即不容許存在很多缺陷，一旦超過(guò)臨界值，缺陷自發(fā)產(chǎn)生，完全破壞二維晶態(tài)結(jié)構(gòu)。上述這些低維結(jié)構(gòu)特征是完美定律的具體表述，進(jìn)步普遍表述理論是正在研究中的課題。

完美定律是我們討論涂層材料的出發(fā)點(diǎn)，因?yàn)榧{米材料有更多的人造品格，是大自然很少存在或者不存在的，需要人工大量制造。在制造過(guò)程中，方法簡(jiǎn)單、產(chǎn)額高、成本低是最有競(jìng)爭(zhēng)力的?？梢韵胂?，制造成本很高的材料和器件能有市場(chǎng)，一定是不計(jì)成本的特殊需要，有政治背景或短期的社會(huì)需求。因此在我們探索納米材料制造時(shí)，首先考慮的應(yīng)是滿足完美定律的技術(shù)，如用甲烷電弧法制備納米金剛石粉技術(shù)[1]，電化學(xué)沉積法制備金屬納米線陣列技術(shù)[19]，以及電爐燒結(jié)法制造氧化物納米帶技術(shù)[20]等等。

3涂層納米材料將給我們帶來(lái)什么?

涂層納米材料是納米科技領(lǐng)域具有代表的材料，或是低維納米材料的有序堆積結(jié)構(gòu)，或者是低維納米材料填充的復(fù)合結(jié)構(gòu)。兩者都比傳統(tǒng)材料有驚人的結(jié)構(gòu)和特性。如新型高效光電池[21]、各向異性結(jié)構(gòu)材料[19]、新型面光源材料[22]等，這里舉例介紹基于熱電效應(yīng)的新型納米熱電變換材料。

熱電效應(yīng)器件的代表是熱電偶，即利用不同導(dǎo)體接觸的溫差電現(xiàn)象進(jìn)行溫度測(cè)量的器件。基于熱電效應(yīng)可以制成兩類器件：熱產(chǎn)生電和電產(chǎn)生溫差。前者可以用于制造焦電器件，即用熱直接發(fā)電，如將焦電材料涂于內(nèi)燃機(jī)缸表面，利用缸體溫度高于環(huán)境幾百度的溫差發(fā)電，將余熱變作電能回收。后者可以做成電致冷器件。這類的直接熱電變換器件具有無(wú)污染，沒(méi)有活動(dòng)部件，長(zhǎng)壽命，高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，但塊體材料制成器件的效率低，限制了它的應(yīng)用。納米科技興起以后，人們探索利用納米晶或納米線結(jié)構(gòu)能否解決熱電效應(yīng)的效率問(wèn)題。認(rèn)為用量子點(diǎn)超晶格材料有希望顯著提高熱電器件的效率，這是由于納米材料顯著的能級(jí)分裂，有利于載流子的共振輸運(yùn)和降低晶格熱傳導(dǎo)，從而提高了器件的效率。T.C.Harman等人[23]報(bào)告了量子點(diǎn)超晶格結(jié)構(gòu)的熱-電效應(yīng)器件，他們制備了PbSeTe／PbTe量子點(diǎn)超晶格(QDSL)結(jié)構(gòu)，用其制造了熱電器件(Thermo-electrics，TE)，圖2(a)是納米超晶格TE致冷器件的結(jié)構(gòu)和電路圖，(b)電流-溫度曲線。將TE超晶格材料，其寬11mm，長(zhǎng)5mm，厚0.104mm，n-型的TE片，一端置于熱槽，另一端置于冷槽，為了減小冷槽熱傳導(dǎo)而形成這同結(jié)接觸，用一根細(xì)金屬線與熱槽連接。當(dāng)如圖2(a)所示加電流源時(shí)，將致冷降溫。對(duì)于這種納米線超晶格結(jié)構(gòu)，由于量子限制效應(yīng)，發(fā)生間隔很大的能級(jí)分裂，從而得到很高的熱電轉(zhuǎn)換效率。圖2(b)是TE器件的電流-溫度曲線，實(shí)驗(yàn)點(diǎn)標(biāo)明為熱與冷端溫差(T)與電流(I)關(guān)系，電流坐標(biāo)表示相應(yīng)通過(guò)器件的電流?！鰹闊岫藴囟萒h與電流I的關(guān)系，其溫度對(duì)于流過(guò)器件的電流不敏感。為冷端溫度Tc與電流I的關(guān)系，其溫度對(duì)于電流是敏感的。圖中A是測(cè)得的最大溫差，43.7K，B是塊體(Bi，Sb)2(Se，Te)3固溶合金TE材料最大溫差，30.8K。從圖中可以看出，在較大電流時(shí)，冷端溫度趨于飽和。采用這種致冷器件由室溫降至一般冰箱的冷凍溫度是可能的。

電熱效應(yīng)的逆過(guò)程的應(yīng)用就是焦電器件，即利用熱源與環(huán)境的溫差發(fā)電。對(duì)于內(nèi)燃機(jī)、鍋爐、致冷器高溫?zé)岫说仍O(shè)備的熱壁，涂上超晶格納米結(jié)構(gòu)涂層，利用剩余熱能發(fā)電，將是人們利用納米材料和組裝技術(shù)研究的重要課題。

類似面致冷、取暖，面光源，面環(huán)境監(jiān)測(cè)等涂層功能材料，將給家電產(chǎn)業(yè)帶來(lái)革命性的影響，將會(huì)極大地改變?nèi)祟惖纳罘绞胶陀^念。

4含鐵碳納米管薄膜場(chǎng)發(fā)射

碳納米管陣列或含碳納米管涂層場(chǎng)發(fā)射被廣泛研究，以其為場(chǎng)發(fā)射陰極做成了平板顯示器。研究結(jié)果表明碳管的前端有較強(qiáng)的場(chǎng)發(fā)射能力，因此碳管涂層膜中多數(shù)碳管是平放在基底上的，場(chǎng)電子發(fā)射能力很差。我們制備了含有鐵(Fe)納米粒子的碳納米管，它的側(cè)向有更大的場(chǎng)發(fā)射能力，有利于用涂層法制造平板場(chǎng)發(fā)射陰極。圖3(a)是含鐵粒子碳納米的TEM像，碳管外形發(fā)生顯著改變。(b)是碳管場(chǎng)發(fā)射I-V特性曲線，I是CVD生長(zhǎng)的豎直排列碳納米管的場(chǎng)發(fā)射曲線，II是含鐵粒子碳納米管豎直陣列的場(chǎng)發(fā)射曲線，III是含粒子碳納米管躺在基底上的場(chǎng)發(fā)射曲線，有最強(qiáng)的場(chǎng)發(fā)射能力。根據(jù)此結(jié)果，將含鐵的碳納米管用作涂層場(chǎng)發(fā)射陰極，有利于研制平板顯示器。

5電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系和軟凝聚態(tài)物質(zhì)

上面所講到的涂層納米功能材料和器件是當(dāng)今國(guó)際上研究的熱門課題，會(huì)很快取得重要成果，甚至有新產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)。當(dāng)我們?cè)谟懻撨@個(gè)納米科技中的重要方向時(shí)，不能不考慮更深層的理論問(wèn)題和更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展前景。這就涉及到物理學(xué)的重要理論問(wèn)題，即電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系(electronstrongcorrelationsystem)與軟凝聚態(tài)物質(zhì)(softcondensationmatter)。

在量子力學(xué)出現(xiàn)之前，金屬材料電導(dǎo)的來(lái)源是個(gè)謎，20世紀(jì)初量子力學(xué)誕生后，解決了金屬導(dǎo)電問(wèn)題?；贐loch假設(shè)：晶體中原子的外層電子，適應(yīng)晶格周期調(diào)整它們的波長(zhǎng)，在整個(gè)晶體中傳播；電子-電子間沒(méi)有相互作用。這是量子力學(xué)的簡(jiǎn)化模型，沒(méi)有考慮電子間的相互作用，特別是在局域態(tài)電子的強(qiáng)相互作用。2003年又有人提出了金屬導(dǎo)電問(wèn)題，Phillips和他的同事以“難以琢磨的Bose金屬”為題重新討論了金屬導(dǎo)電問(wèn)題[24]。當(dāng)計(jì)入電子間的相互作用時(shí)，可能產(chǎn)生的多體態(tài)，超導(dǎo)和巨磁阻就是這種狀態(tài)。晶體中的缺陷破壞了完善導(dǎo)體，導(dǎo)致電子局域化。電子與核作用的等效結(jié)果表現(xiàn)為電子間的吸引作用，導(dǎo)致電荷載流子為Cooper對(duì)。但這個(gè)對(duì)的形成，不是超導(dǎo)的充分條件。當(dāng)所有Cooper對(duì)都成為單量子態(tài)時(shí)，才能觀察到超導(dǎo)性。這樣，對(duì)于費(fèi)米子由于包利(Paulii)不相容原則，不可能產(chǎn)生宏觀上的單量子態(tài)。Cooper對(duì)的旋轉(zhuǎn)半徑小于通常兩個(gè)電子相互作用的空間，成為Bose子。宏觀上呈現(xiàn)單量子態(tài)，Bose子的相干防止了局域量子化。在局域化電子范圍內(nèi)，超導(dǎo)性可能認(rèn)為是玻色-愛(ài)因斯坦凝聚，這個(gè)觀點(diǎn)現(xiàn)今被很多人接受。從20世紀(jì)初至今，對(duì)于基本粒子的量子統(tǒng)計(jì)有兩種，一是Fermi統(tǒng)計(jì)，遵從Paulii不相容原理，即每個(gè)能量量子態(tài)上只能容納自旋不同的2個(gè)電子，而B(niǎo)ose子則不受這個(gè)限制。在凝聚態(tài)物質(zhì)中有兩個(gè)基態(tài)：即共有化Bose子呈現(xiàn)超導(dǎo)態(tài)，局域化Bose子呈現(xiàn)絕緣態(tài)。然而，在幾個(gè)薄合金膜的實(shí)驗(yàn)中，觀察到金屬相，破壞了超導(dǎo)體和絕緣體之間直接轉(zhuǎn)換。經(jīng)分析認(rèn)為這是玻色金屬態(tài)，參與導(dǎo)電的是Bose子。推斷這個(gè)金屬相可能是渦流玻璃態(tài)，這個(gè)現(xiàn)象在銅氧化物超導(dǎo)體中得到了驗(yàn)證。

軟凝聚態(tài)物質(zhì)研究的對(duì)象是原子、分子間不僅存在短程作用力，而且存在長(zhǎng)程作用力，表觀上呈現(xiàn)的粘稠物質(zhì)形態(tài)，稱為軟凝聚態(tài)。至今，人類對(duì)于晶體和原子存在強(qiáng)相互作用的固體已經(jīng)知道得相當(dāng)透徹了，但對(duì)軟凝聚態(tài)的很多科學(xué)問(wèn)題還沒(méi)有深入研究，21世紀(jì)以來(lái)，引起了科學(xué)家的極大興趣。軟凝聚態(tài)物質(zhì)包括流體、離子液體、復(fù)合流體、液晶、固體電解、離子導(dǎo)體、有機(jī)粘稠體、有機(jī)柔性材料、有機(jī)復(fù)合體，以及生物活體功能材料等。這其中的液晶由于在顯示器件上的很大市場(chǎng)需求，是被研究得相當(dāng)清楚的一種。其他軟凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)和特性的科學(xué)問(wèn)題和應(yīng)用前景是目前被關(guān)注的研究課題。這其中主要有：微流體閥和泵、納米模板、納米陣列透鏡、有機(jī)半導(dǎo)體、有機(jī)陶瓷、流體類導(dǎo)體、表面敏感材料、親水疏水表面、有機(jī)晶體、生物材料(人造骨和牙齒)、柔性集成器件，以及他們的復(fù)合，統(tǒng)稱為分子調(diào)控材料(materialsofmolecularmanipulation)。其主要特征是原子結(jié)構(gòu)的多變性和柔性，研究材料的設(shè)計(jì)、制造、結(jié)構(gòu)和特性的測(cè)量、表征，追求特殊功能；理論上探討原子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定體系，光、電、熱、機(jī)械特性，以及載流子及其輸運(yùn)。關(guān)于軟凝聚態(tài)物質(zhì)，有些早已為人類所用，電解液、液晶等，但對(duì)其理論研究處于初期階段?？茖W(xué)的發(fā)展和應(yīng)用的需求促進(jìn)深入的理論研究，判斷體系穩(wěn)定存在的依據(jù)是自由能最小，體系自由能可表示為F=E-TS，其中S是熵。對(duì)于軟凝聚態(tài)物質(zhì)體系，S是重要參量。其中更多的缺陷，原子、分子運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜行為，更多的電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)，不再是單粒子統(tǒng)計(jì)所能描述，需要研究粒子間存在相互作用的統(tǒng)計(jì)理論。多樣性是這個(gè)體系的突出特征，因此其理論涉及廣泛、復(fù)雜問(wèn)題。

物理學(xué)是探索物態(tài)結(jié)構(gòu)與特性的基礎(chǔ)學(xué)科，是認(rèn)識(shí)自然和發(fā)展科技的基礎(chǔ)，其中以原子間有較強(qiáng)作用的稠密物質(zhì)體系為主要研究對(duì)象的凝聚態(tài)物理近些年有了迅速進(jìn)展，研究范圍不斷擴(kuò)大，從固體結(jié)構(gòu)、相變、光電磁特性擴(kuò)展到液晶、復(fù)雜流體、聚合物和生物體結(jié)構(gòu)等。幾乎每一二十年就有新物質(zhì)狀態(tài)被發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)了人類對(duì)自然的認(rèn)識(shí)和對(duì)其規(guī)律把握能力，推動(dòng)了科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展。21世紀(jì)仍有一些老的科學(xué)問(wèn)題需要深入研究，一些新科學(xué)問(wèn)題已提到人們的面前。特別是低維量子限域體系和極端條件下的基本物理問(wèn)題。20世紀(jì)80年代出現(xiàn)的介觀物理，后來(lái)發(fā)展成為納米科技所涉及的學(xué)科領(lǐng)域。與宏觀體系和原子體系相比，低維量子限域體系，還有很多物理問(wèn)題有待解決，人們熟悉的宏觀體系得到的規(guī)則和結(jié)論有些不再有效，適用于低維量子限域體系的處理方法和理論需要探索，特別是將涉及到多層次多系統(tǒng)問(wèn)題的描述和表征，將會(huì)有更多的新現(xiàn)象、新效應(yīng)、新規(guī)律被發(fā)現(xiàn)。在納米尺度，研究原子、分子組裝、測(cè)量、表征，涉及有機(jī)材料、無(wú)機(jī)／有機(jī)復(fù)合材料和生物材料，這將大大的擴(kuò)展了物理學(xué)研究的范圍和深度。涉及的重大科學(xué)前沿問(wèn)題和重點(diǎn)發(fā)展方向有①?gòu)?qiáng)關(guān)聯(lián)和軟凝聚態(tài)物質(zhì)，及其他新奇特性凝聚態(tài)物質(zhì)；②低維量子限域體系的結(jié)構(gòu)和量子特性，包括納米尺度功能材料和器件結(jié)構(gòu)和特性；③粒子物理，描述物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)和基本相互作用的粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型和有關(guān)問(wèn)題，以及復(fù)雜系統(tǒng)物理；④極端條件下的物理問(wèn)題，探索高能過(guò)程、核結(jié)構(gòu)、等離子體、新物理現(xiàn)象和核物質(zhì)新形態(tài)等；⑤生命活動(dòng)中的物理問(wèn)題，物理學(xué)的基本規(guī)律、概念、技術(shù)引入生命科學(xué)中，研究生物大分子體系特征、DNA、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能等，其研究關(guān)鍵將在于定量化和系統(tǒng)性，必然是多學(xué)科的交叉發(fā)展，成為未來(lái)科學(xué)的重要領(lǐng)域。

6結(jié)論

本文討論了納米線涂層的結(jié)構(gòu)和特性，重點(diǎn)是納米線的復(fù)合涂層和其電學(xué)特性、光電特性。其中包括制造技術(shù)新觀念，納米材料的完美定律，納米涂層的熱-電效應(yīng)，碳納米管的側(cè)向場(chǎng)發(fā)射，以及電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系和軟凝聚態(tài)物質(zhì)，展示了涂層科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展前景。

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納米涂料范文第5篇

關(guān)鍵詞：納米材料;巖土工程;地質(zhì)工程;進(jìn)展

中圖分類號(hào)：F407.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

納米材料是當(dāng)今材料科學(xué)研究的前沿，通過(guò)對(duì)納米材料在地質(zhì)與巖土工程應(yīng)用研究現(xiàn)狀總結(jié)，未來(lái)還需要對(duì)納米材料的性能、機(jī)理、應(yīng)用進(jìn)行深入的研究，并將其用于巖土與地質(zhì)工程領(lǐng)域建筑材料的改性，實(shí)現(xiàn)納米材料的實(shí)際工程應(yīng)用，這對(duì)于利用納米材料研發(fā)高性能新型建筑材料具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

1納米材料在巖土工程中的應(yīng)用

1.1水泥土

水泥土作為一種經(jīng)濟(jì)的工程材料，被廣泛應(yīng)用在交通、建筑、海洋、礦物等領(lǐng)域.為了提高水泥土的工程性能，國(guó)內(nèi)外已有學(xué)者和技術(shù)人員將納米材料作為新材料用于水泥性。王立峰等(2002)將納米硅基氧化物作為水泥土的外加劑，進(jìn)行了三軸試驗(yàn)，探討了納來(lái)水泥土抗壓強(qiáng)度的影響因素及其變化規(guī)律，提出納米硅基氧化物可以顯著提高復(fù)合納米材料水泥土的抗壓強(qiáng)度。朱向榮等(2003)選取納米硅作為水泥土的外摻劑，認(rèn)為納米硅對(duì)水泥土強(qiáng)度及變形模量的增強(qiáng)作用明顯，影響納米硅水泥土強(qiáng)度大小的因素依次為:水泥摻量、納米硅摻量和土的含水量。李剛(2003)等發(fā)現(xiàn)摻納米材料A12O3能提高水泥土強(qiáng)度，摻納米材料TiO2則降低水泥土強(qiáng)度;影響納米鋁水泥土強(qiáng)度大小的因素依次為:水泥摻量、土的含水量、納米硅摻量和水灰比。王文軍等(2004)對(duì)納米礦粉水泥土固化機(jī)理及損傷特性進(jìn)行了研究，試驗(yàn)結(jié)果表明，水泥土的固化機(jī)理為水泥水化物的膠結(jié)作用、粘土顆粒中的離子交換效應(yīng)和“二次反應(yīng)”、納米硅粉的火山灰效應(yīng)、納米硅粉的填充效應(yīng)及納米硅粉的膠結(jié)作用。曾慶軍等(2007)分析了納米硅粉水泥土的抗腐蝕性能，提出硫酸鹽腐蝕環(huán)境能加速納米硅粉和水泥水化產(chǎn)物的二次水化反應(yīng)，大幅提高水泥土的強(qiáng)度，適量納米硅粉能顯著提高水泥土的抗腐蝕性能。

1.2混凝土

隨著2l世紀(jì)混凝土工程的大型化、工程環(huán)境的超復(fù)雜化以及應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，人們對(duì)混凝土材料提出了更高的要求，具有高強(qiáng)、高耐久性、高流動(dòng)性和體積穩(wěn)定性的高性能混凝土和高功能混凝土是今后混凝土材料科學(xué)發(fā)展的重點(diǎn)和方向。巴恒靜等(2003)將納米纖維材料及活性球形摻合料復(fù)合應(yīng)用于高性能混凝土，發(fā)現(xiàn)納米纖維材料改善了體系顆粒級(jí)配及二級(jí)界面顯微結(jié)構(gòu)，增加了密實(shí)度;天然納米纖維材料可以提高其抗彎強(qiáng)度達(dá)50%，抗壓強(qiáng)度21%，能夠提高混凝土抗凍性、抗?jié)B性。杜應(yīng)吉等(2005)利用納米微粉的高化學(xué)活性和微粒性，通過(guò)混凝土耐久性試驗(yàn)研究，研制出新型混凝性劑，當(dāng)納米微粉的摻量為1～3g/kg時(shí)，混凝土的抗?jié)B等級(jí)提高30%，抗凍等級(jí)提高50%。仲曉林等(2006)研究了納米粘土材料對(duì)混凝土的水化作用機(jī)理，在一定摻量時(shí)，在水化混凝土中摻納米粘土材料可提高水化混凝土的流動(dòng)度、抗壓強(qiáng)度和抗?jié)B、抗凍融性。

1.3土國(guó)內(nèi)外有部分學(xué)者將納米材料直接摻入土中，研究土體強(qiáng)度與變形。王文軍等(2004)對(duì)納米硅粉與黏性土的作用進(jìn)行了分析，表明納米硅粉對(duì)土體含水率的影響不明顯，但能夠提高土體的液限指數(shù)，認(rèn)為納米硅粉與土中水只發(fā)生物理變化，納米硅粉能提高土體抗壓強(qiáng)度，其加固機(jī)理為:(1)納米硅粉對(duì)水分子的吸附作用;(2)納米硅粉對(duì)土顆粒的膠結(jié)作用;(3)納米硅粉對(duì)孔隙的坡充作用。宋杰等(2010)討論了不同納米材料對(duì)土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響，加入百分含量相同但類型不同的納米材料時(shí)，各土樣在達(dá)到最大軸向應(yīng)變之前產(chǎn)生相同變形所需的壓力從小到大依次為:原狀土，納米A12O3，納米ZnO，納米SiO2，加入1.5%的納米SiO2時(shí)，土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度最大。

2納米材料在地質(zhì)工程中的應(yīng)用

唐孝威等(1991)提出對(duì)納米地質(zhì)和納米天文的研究，認(rèn)為在大的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中常常會(huì)產(chǎn)生巨大的應(yīng)力，在滑動(dòng)形成的斷層帶上，巖石被磨得非常細(xì)小，形成納米粒級(jí)的微粒，這些超糜棱巖化的物質(zhì)可以提供有關(guān)斷裂帶內(nèi)部的信息。劉岫峰(1995)介紹了納米物質(zhì)和納米科學(xué)技術(shù)概貌，指出了有待研究與開(kāi)發(fā)的納米地質(zhì)領(lǐng)域，明確提出了納米地質(zhì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容和研究方法，闡述了發(fā)展納米地質(zhì)學(xué)的戰(zhàn)略意義和高層決策建議。孫巖等(2008)針對(duì)巖石中納米粒子層的成因有著不同的觀點(diǎn)，傾向于剪切摩擦的主導(dǎo)作用，納米粒子層可稱謂摩擦———粘性薄層帶。王焰新等(2011)闡述了研究地質(zhì)儲(chǔ)存納米尺度流體CO2的重要性，認(rèn)為CO2流體－巖石相互作用是地質(zhì)儲(chǔ)存的核心科學(xué)問(wèn)題，其直接影響CO2灌注效率、儲(chǔ)存容量和效率、儲(chǔ)存安全性和穩(wěn)定性，尋找、制備天然微納巖礦用于經(jīng)濟(jì)高效地捕獲、儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)化CO2，推動(dòng)CO2減排理論和技術(shù)的發(fā)展。

由于地質(zhì)因素引起巖溶土洞、地裂縫、地面塌陷等，對(duì)工程的安全使用有影響。不僅要查明不良地質(zhì)現(xiàn)象的類型、范圍、活動(dòng)性、影響因素、發(fā)生機(jī)理及對(duì)工程的影響和評(píng)價(jià)，還應(yīng)采取的預(yù)防和治理的措施。注漿加固除險(xiǎn)是解決地質(zhì)災(zāi)害的有效手段之一，納米材料可以作為添加劑改性注漿材料。陳蘭云等(2004)應(yīng)用微硅粉水泥漿材處理基礎(chǔ)的不均勻沉降。陳曉彥等(2010)分析了聚硅納米材料的增注機(jī)理，室內(nèi)測(cè)試了多批聚硅納米材料的增注效果，發(fā)現(xiàn)聚硅納米材料對(duì)提高巖心滲透率具有明顯效果，能有效改變巖心的潤(rùn)濕性，使其從親水變?yōu)橛H油，從而降低水相流動(dòng)阻力，起到降壓增注作用。陳勇剛(2010)將XPM納米灌注材料應(yīng)用于井巷工程中，認(rèn)為加入XPM納米灌注材料的漿液膠凝時(shí)間比原雙液漿注入后的膠凝時(shí)間提前3～5天，其強(qiáng)度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出后者。

納米材料特殊的吸附特性在地質(zhì)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)樣品中痕量元素的分離和富集、資源綜合利用研究和礦產(chǎn)資源開(kāi)采利用過(guò)程中的污染控制，采用如納米二氧化鈦、納米氧化鈰、納米氧化鋯、碳納米管等納米材料。

3結(jié)語(yǔ)

納米材料可顯著改善巖土工程材料的顆粒微級(jí)配，減少堆積空隙，在水化初期作為結(jié)晶核，加快水化速度，提升早期強(qiáng)度，改變材料的微觀孔結(jié)構(gòu)和分布，降低硬化后孔隙率，改善骨料與漿體間的過(guò)渡區(qū)，提高強(qiáng)度、增強(qiáng)耐久性;同時(shí)，部分納米材料性價(jià)比低，分散性不佳，對(duì)后期強(qiáng)度作用不強(qiáng)，相關(guān)增強(qiáng)作用機(jī)理研究不夠明晰;而且納米材料在天然土中的研究還處于起步階段，納米材料與土之間的作用機(jī)理等許多問(wèn)題有待探究;這些都限制了納米材料在巖土與地質(zhì)工程中的應(yīng)用。

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