摘要：隨著材料學的不斷發展，高分子材料越來越受重視，向高分子材料中加入特定的納米粒子，獲得新型改性高分子材料已經成為目前研究的重點。采用這種方法可以使高分子材料的性能變得更加優異，使其應用范圍更加廣泛。
關鍵詞：納米技術；應用；高分子材料
1、納米粒子的特點
納米顆粒是一種結構微小且主要為原子或分子構成的粒子，處于原子簇與宏觀物體之間的過渡范圍，具有表面與界面效應。該顆粒的直徑范圍為1-100nm之間，屬于膠體粒子大小的范圍，肉眼可識別的范圍在微米等級，所以人眼無法觀察到納米粒子。納米材料的具體意義是指材料在三維空間里的尺寸至少存在一維處于納米粒子直徑的范圍。我國的研究現狀表明，納米材料已經在冶金、陶瓷以及航天方面得到了廣泛的研究和應用。根據其尺寸效應，當其周期性邊界受到一定的損壞時，在光、電、磁、以及熱力學等性能方面呈現出令人震驚的神奇現象。它既不屬于典型的微觀與不屬于典型的宏觀系統，所以納米粒子具有一些新奇的物理、化學特性，根據其諸多方面的性能特點，在高分子材料中恰當地應用會使相應的高分子性能得到優化并增添其特殊的性能，性能方面得到不斷地提升，不斷加深我國高分子材料的研究層次，使納米技術所生產的產品的性能更加滿足我國科技發展的需求。
2、納米高分子材料的優勢
納米材料具有較大的比表面積(specific surface area)、小尺寸(small size)等特點，與普通材料相比具有一些新穎的特性和不可思議的特性。人們通常采用將納米粒子與聚合物結合的方法，利用納米材料的特殊性能開發新產品，用這種方法制得的聚合物材料成本低、周期短，其物理、化學性質也與普通的改性材料不同。新型納米粒子/聚合物復合材料具有特殊的體積效應(volume effect)、表面效應(surface effect)、量子效應(quantum effect)等特性。結合這些效應，改性高分子材料具有特殊的性能，使其成為一種具有廣闊應用前景的新型材料。
3、納米技術在高分子材料中的應用
3.1 納米技術在塑料中的應用
合理應用納米技術，能夠增強塑料的性能，同時也能夠開發塑料的全新性能。納米粒子有著尺寸小、透光性能強的顯著特征，可以顯著增強塑料的致密感，如在制造塑料薄膜時，通過納米技術能夠增強塑料薄膜的透明度，并優化其韌性和強度。納米技術本身有著眾多的活性中心和與基本結合的良好特點，不容易受到其他因素的作用而分開，再加上應力場的存在，往往會產生微變形區，以此來容納能量，向外傳遞應力，促使相應的沖擊能力分散，增強塑料的韌性[1]。與此同時，納米技術可大大提高塑料的抗老化能力，一般情況下，塑料長時間暴露在紫外線的環境中，很容易產生高分子鏈斷裂的情況，直接降低了塑料的使用壽命。將納米二氧化硅和二氧化鈦混合，并與塑料有機融合，能夠吸納大部分的紫外線，避免或延緩塑料的老化現象。此外，納米技術還能夠促使塑料朝著功能化的方向發展，添加抗菌能力高的納米粒子有利于增強塑料的抗菌能力，并融入納米氧化鋅以此來改善塑料的抗靜電能力。納米技術也是促使塑料工程化的有效途徑，如運用納米技術促使聚丙烯改性，不僅可以節約資金支出，更能夠優化材料的使用性能，為取得更客觀的經濟效益創造了良好的條件。
3.2 納米技術在橡膠方面的應用
在橡膠工業的生產過程中，已知在為提高產品的耐磨性以及強度而不斷努力，納米技術在橡膠改性方面取得了較為突出的成果。在生產過程中，將炭黑納米融入橡膠中，根據納米粒子的量子效應以及小尺寸的特點，可以有效改善其原擁有的性能。在應用的過程中納米粒子是扮演著補強的角色填充到橡膠中的。一般情況下橡膠以黑色為主，如果要生產其它顏色的橡膠產品，可根據需要改變注入的納米粒子，將炭黑納米粒子改為白色納米粒子，這樣便可提高橡膠的著色能力，使所生產的產品色彩更加鮮艷。雖然應用納米技術可以有效改善塑料的性能，但是在納米技術應用的過程中要有著嚴格的要求，否則不但會達不到改性的效果還會降低其原有的性能。納米粒子在注入橡膠中時，要嚴格控制所注入的納米粒子的大小。根據實驗表明，當所注入的相應納米粒子尺寸越小時，以上所提到的性能在改性中就會越好，隨著納米粒子尺寸的增大，則耐磨性以及強度會變差。在納米技術的應用過程中可將納米氧化硅添加到橡膠材料中，利用其鏈接結構特點，可以延長橡膠材料的使用壽命，使改性橡膠材料的抗衰老的性能得到有效的改善。經過改性的橡膠材料在陽光下能夠對紫外線起到反射的效果，降低紫外線對橡膠的傷害，不會出現斷裂及裂痕。為了不斷提高橡膠的強度，以及耐磨程度，在橡膠產品的生產過程中應用納米技術，根據不同納米材料所具備的特性來優化橡膠的性能，使橡膠的改性得到較為突出的效果，為我國橡膠工業的發展提供強有力的推動[2]。
3.3 納米技術在纖維方面的應用
納米復合纖維通常分為廣義和狹義區別。狹義的納米復合纖維指的是纖維直徑在納米級別的超細纖維，而廣義的納米復合纖維除狹義納米復合纖維外還包括將納米材料填充到普通纖維中進行改進當前纖維的組合纖維材料。在我國，對廣義的納米復合材料研究較多，因為其應用范圍較廣，且生產方式技術要求低于狹義的納米復合材料。在實際研究以及生產應用中，可以將具有抗菌作用的納米粒子，如銀粒子、銅粒子或鋅粒子等作為添加劑填充到纖維材料中，從而使纖維產品具有抗菌作用。在實際生活中，我們所接觸到的大部分醫療器械和醫療用品都是用抗菌納米材料制作的，應用范圍較廣。納米復合纖維材料對于紫外線的防護有一定的作用，這是因為納米粒子的尺寸小于紫外線的波長，小尺寸效應導致其對紫外線的吸收更強。因此可利用其抵抗紫外線的特性制成各種防曬防紫外線用品，例如遮陽帽、防曬服、泳衣等。在研究遠紅外技術領域，研究人員發現，將具有較高遠紅外發射率的陶瓷微粉加入到高分子聚合物中，經紡絲加工可制成遠紅外納米纖維，其中的納米粒子可以有效地吸收材料本身釋放的遠紅外射線，從而達到促進血液循環，調節新陳代謝的保溫保健功能。這種功能可以對人產生良好的保健作用，同時研究人員還發現，納米粒子可以高效地吸收電磁波，利用這一性能可以將這種納米粒子應用在國防領域，使作戰部隊處于隱身狀態。
4、結束語
納米材料作為一種很好的技術，在高分子材料中有著重要的應用，其未來前景十分廣闊，對于未來材料科學的發展有著特殊的重要現實意義。研發應用納米復合材料可以利用我國優勢的資源，對傳統的工藝進行改造，對環境保護也具有積極意義，具有巨大的市場潛力。
參考文獻：
[1]豐艷蘭,曾小飛.納米技術在高分子材料中的應用[J].科技風,2013(22):112.
[2]車劍飛. 納米氧化物表面改性與分散技術及其在高分子摩擦材料中的應用[D].南京理工大學,2005.
