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纳米技术的应用
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一、纳米涂料的应用

  通常传统的涂料都存在悬浮稳定性差,耐老化、耐洗刷性差,光洁度不够等缺陷。而纳米涂料则能较好的解决这一问题,纳米涂料具有下述优越的性能:(1)具有很好的伸缩性,能够弥盖墙体细小裂缝,具有对微裂缝的自修复作用。(2)具有很好的防水性,抗异物粘附、沾污性能,抗碱、耐冲刷性。(3)具有除臭、杀菌、防尘以及隔热保温性能。(4)纳米涂料的色泽鲜艳柔和,手感柔和,漆膜平整,改善建筑的外观等。

  虽然国内外对纳米涂料的研究还处在初步阶段,但是已在工程上得到了较广泛的应用,如北京纳美公司生产的纳米系列涂料已大量应用于北京建欣苑、建东苑等住宅区的外墙粉刷,效果良好。在首体改造工程中,使用纳米涂料1700吨,涂刷6万平方米。复旦大学教育部先进涂料工程研究中心的专家已研发出了“透明隔热玻璃涂料"。

  二、纳米水泥的应用

  普通水泥混凝土因其刚性较大而柔性较小,同时其自身也存在一些固有的缺陷,使其在使用过程中不可避免地产生开裂并破坏。为了解决这一问题就必须加速对具有特殊性能混凝土的研发,而纳米混凝土就能有效的解决这样问题,纳米混凝土,与普通混凝土相比,纳米混凝土的强度、硬度、抗老化性、耐久性等性能均有显著提高,同时还具有防水、吸声、吸收电磁波等性能,因而可用于一些特殊的建筑设施中(如国防设施)。通常在普通混凝土中加入纳米矿粉(纳米级SiO2、纳米级CaCO3)或者纳米金属粉末已达到纳米混凝土的性能,而且通过改变纳米材料的掺量还能配置出防水砂浆等。目前开发研制的纳米水泥材料包括纳米防水复合水泥,纳米敏感水泥、纳米环保复合水泥以及纳米隐身复合水泥。

  纳米防水水泥是通过在水泥中添加XPM水泥外加剂的纳米材料而制成的,该纳米外加剂掺入水泥后,可以加快水泥诱导期和加速期的水化反应,改善水泥凝固的三维结构,同时提高水泥石的密实度,增强了防水性能。

  纳米敏感水泥是在水泥中加入对周围环境变化十分敏感的纳米材料,从而达到改善水泥制品温敏、湿敏、气敏、力敏等性能。根据添加的敏感材料的不同可将纳米敏感水泥用于化工厂的建设、高速路面的铺设等。

  纳米环保复合水泥是利用纳米材料的光催化功能,从而使水泥制品具有杀菌、除臭以及表面自清洁等功能。通常是选用TiO2作为纳米添加剂。

  纳米隐身复合材料是通过使用具有吸收电磁波功能的纳米材料(纳米金属粉居多),在电磁波照射时,纳米材料的表面效应使得原子与电子运动加剧,促使电子能转化为热能,加强对电磁波的吸收,从何使材料能够在很宽的频带范围内避开雷达、红外光的侦查,这一材料常用于军事国防建筑等。

  三、纳米玻璃的应用

  普通玻璃在使用过程中会吸附空气中的有机物,形成难以清洗的有机污垢,同时,水在玻璃上易形成水雾,影响可见度和反光度。而通过在平板玻璃的两面镀制一层TiO2纳米薄膜形成的纳米玻璃,则能有效的解决上述缺陷,同时TiO2光催化剂在阳光作用下,可以分解甲醛、氨气等有害气体。此外纳米玻璃具有非常好的透光性以及机构强度。将这种玻璃用作屏幕玻璃、大厦玻璃、住宅玻璃等可免去麻烦的人工清洗过程。

  四、纳米陶瓷材料

  普通的陶瓷材料都是通过高温高压使各种颗粒融合在一起制成的,纳米材料因粒径小、熔点低以及相变温度低等特征,添加纳米颗粒使常规陶瓷的综合性能得到改善。纳米陶瓷具有优良的室温和高温力学性能,抗弯强度,断裂韧性均有显著提高。故在低温低压下就可作为原料制备质地致密、性能优异的纳米陶瓷,它具有坚硬、耐磨、耐高温及耐腐蚀的性能。比如把纳米氧化铝与二氧化锆进行混合, 已获得高韧性的陶瓷材料,烧结温度可降低100℃。此外,纳米陶瓷的高磁化率、高矫顽力、低饱和磁矩、低磁耗以及光吸收效应等,都将成为材料开拓应用的一个崭新领域。纳米粉体也可使陶瓷改性,因为纳米颗粒表面积大,扩散速度快,因而烧结时致密化速度快,烧结温度低。在粗晶粉体中加入纳米Al2O3 可提高Al2O3的致密度和耐热疲劳性;把Al2O3与ZrO2纳米粉混合后,可得到高韧性的陶瓷材料,并使烧结温度降低100℃。

  五、磁性材料

  磁记录是信息储存与处理的重要手段,随着信息化的高速发展,要求记录密度日益提高。磁性纳米材料因具有单磁畴结构,矫顽力很高,故用它作磁记录材料可以提高信噪比,改善图象质量。高矫顽力的强磁性纳米材料还可以、磁性票证及磁性钥匙等。由于纳米材料的磁化过程完全由旋转磁化进行,即使不磁化也是*性磁体,因此可用作永磁性材料。磁流体是将强磁性纳米粒子稳定地分散于水或油等分散介质中所形成的分散体系,它在通常的重力场和磁场作用下不发生凝聚和沉降。磁流体具有液体的流动性和磁体的磁性,在工业废液处理方面有一定的实用价值。


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