無(wú)機(jī)功能材料

無(wú)機(jī)功能材料Inorganicfunctionalmaterials目錄超細(xì)及納米粉體無(wú)機(jī)抗菌材料無(wú)機(jī)多孔材料無(wú)機(jī)膜材料精細(xì)陶瓷無(wú)機(jī)功能材料展望2納米微粒納米微粒指顆粒尺寸為納米量級(jí)的超細(xì)微粒，尺寸一般為1-100nm，也稱超微顆粒。粒徑小于100納米以后，粒子表面的原子數(shù)與其體內(nèi)數(shù)目可比，例如5納米微粒，表面原子比例占百分之四十，比表面積達(dá)成180平方米/克，導(dǎo)致納米材料出現(xiàn)不同于傳統(tǒng)固體材料的小尺寸，表面和量子隧道等效應(yīng)引發(fā)的結(jié)構(gòu)和能態(tài)的變化，產(chǎn)生了許多獨(dú)特的光、電、磁、力學(xué)等物理化學(xué)特能。例如納米鐵具有磁性、原不導(dǎo)電的材料變成導(dǎo)電、特殊的遠(yuǎn)紅外線輻射、強(qiáng)紫外反射、強(qiáng)催化作用、強(qiáng)吸附性等。因此納米材料科學(xué)及工業(yè)應(yīng)用已成為國(guó)內(nèi)外跨新世紀(jì)研究開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)，并開(kāi)拓發(fā)展成為高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，在電子、化工、機(jī)械、生物醫(yī)學(xué)等工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，具有日益廣泛發(fā)展的應(yīng)用前景。超細(xì)及納米粉體納米二氧化鈦是金紅石型白色疏松粉末，屏蔽紫外線作用強(qiáng)，有良好的分散性和耐候性。可用于化妝品、功能纖維、塑料、涂料、油漆等領(lǐng)域，作為紫外線屏蔽劑，防止紫外線的侵害。也可用于高檔汽車面漆，具有隨角異色效應(yīng)。目前，制備納米TiO2的方法很多，基本上可歸納為物理法和化學(xué)法。物理法又稱為機(jī)械粉碎法，對(duì)粉碎設(shè)備要求很高；化學(xué)法又可分為氣相法（CVD）、液相法和固相法。超細(xì)及納米粉體納米二氧化鈦①氣相水解法TiCl4（g）+2H2（g）+O2（g）→TiO2（s）+4HCl（g）②硫酸氧鈦溶液中和法TiSO4+2H2O→TiO(OH)2+H2SO4TiO(OH)2→TiO2+2H2O③膠體化學(xué)法主要是將金屬醇鹽或無(wú)機(jī)鹽經(jīng)水解直接形成溶膠或經(jīng)解凝形成溶膠，然后使溶質(zhì)聚合凝膠化，再將凝膠干燥，焙燒去除有機(jī)成分，最后得到無(wú)機(jī)材料。該法工藝簡(jiǎn)單，易于操作，是目前用得比較多的方法④水熱合成法以水或有機(jī)溶劑作溶媒，在內(nèi)襯耐腐蝕材料的密閉高壓釜中加入納米二氧化鈦的前驅(qū)體，按一定升溫速度加熱，待高壓釜達(dá)所需溫度值，恒溫一段時(shí)間，卸壓后經(jīng)洗滌、干燥即可得納米TiO2。超細(xì)及納米微粒納米二氧化鈦生產(chǎn)工藝相對(duì)于傳統(tǒng)的氧化鐵粉，超細(xì)氧化鐵粉由于粒子細(xì)化，其體積和表面積有很大變化，具有明顯的體積效應(yīng)和表面效應(yīng)，在光學(xué)、磁學(xué)、電學(xué)、模量、阻透性等方面性能大為改善，具有更優(yōu)良的耐候性、耐光性、紫外線吸收和屏蔽效應(yīng)和特殊的電、磁、光以及催化、吸附和化學(xué)反應(yīng)性等。因此，超細(xì)鐵粉在生物醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)、電子信息材料、軍事、環(huán)境保護(hù)等方面有非常廣泛的用途。超細(xì)及納米微粒超細(xì)氧化鐵粉①液相法②固相法固相法包括機(jī)械粉碎法，固相化學(xué)反應(yīng)法和熱分解法。機(jī)械粉碎法是使用粉碎機(jī)，依靠機(jī)械力的作用使物料細(xì)化。固相反應(yīng)法是將Fe(NO)3·9H2O或FeCl3·6H2O與NaOH按照一定比例充分混合后進(jìn)行燒結(jié)，由于固相反應(yīng)中擴(kuò)散非常緩慢，而且首先生成無(wú)定形的FeOOH，表面包覆著NaCl等阻止長(zhǎng)大或團(tuán)聚，故可得到納米級(jí)的粒子。③氣相法氣相法是直接利用氣體或者通過(guò)各種手段將物質(zhì)變成氣體，使之在氣體狀態(tài)下發(fā)生物理變化或化學(xué)反應(yīng)，最后在冷卻過(guò)程中凝聚長(zhǎng)大形成納米微粒的方法。超細(xì)及納米微粒超細(xì)氧化鐵粉制備方法納米三氧化二鋁晶相穩(wěn)定、硬度高、尺寸穩(wěn)定性好，可廣泛應(yīng)用于各種塑料、橡膠、陶瓷產(chǎn)品的補(bǔ)強(qiáng)增韌，特別是提高陶瓷的致密性、光潔度、冷熱疲勞性、斷裂韌性、抗蠕變性能和高分子材料產(chǎn)品的耐磨性能尤為顯著。由于納米三氧化二鋁也是性能優(yōu)異的遠(yuǎn)紅外發(fā)射材料，作為遠(yuǎn)紅外發(fā)射和保溫材料被應(yīng)用于化纖產(chǎn)品和高壓鈉燈中。此外，α相氧化鋁電阻率高，具有良好的絕緣性能，可應(yīng)用于YGA激光晶的主要配件和集成電路基板中。超細(xì)及納米微粒納米氧化鋁粉①機(jī)械化學(xué)法

機(jī)械化學(xué)法是將鋁粉與其他金屬氧化物在球磨條件下進(jìn)行固相反應(yīng)生成氧化鋁粉末②溶膠凝膠法溶膠凝膠法采用有機(jī)醇鹽或者無(wú)機(jī)鹽在液相中均勻分布成溶膠，然后加入水使之發(fā)生反應(yīng)，在一定溫度和ｐＨ值等條件下生成凝膠。待凝膠干燥后，在不同溫度下煅燒而得到所需粉體③氣沉淀法Al（OH）3是兩性氧化物，可以通過(guò)調(diào)節(jié)酸堿度來(lái)促使存在于溶液中的Al離子反應(yīng)生成Al（OH）3，沉淀。對(duì)一些可溶性鋁鹽，如AlCl3、Al（NO3）3等，可通過(guò)加人堿性物質(zhì)調(diào)整溶液ｐＨ值來(lái)產(chǎn)生Al（OH）3沉淀。再通過(guò)對(duì)Al（OH）3熱處理可以得到氧化鋁.超細(xì)及納米微粒納米氧化鋁粉制備納米二氧化硅是極其重要的高科技超微細(xì)無(wú)機(jī)新材料之一，因其粒徑很小，比表面積大，表面吸附力強(qiáng)，表面能大，化學(xué)純度高、分散性能好、熱阻、電阻等方面具有特異的性能，以其優(yōu)越的穩(wěn)定性、補(bǔ)強(qiáng)性、增稠性和觸變性，在眾多學(xué)科及領(lǐng)域內(nèi)獨(dú)具特性，有著不可取代的作用。納米二氧化硅俗稱“超微細(xì)白炭黑”，廣泛用于各行業(yè)作為添加劑、催化劑載體，石油化工，脫色劑，消光劑，橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑，塑料充填劑，油墨增稠劑，金屬軟性磨光劑，絕緣絕熱填充劑，高級(jí)日用化妝品填料及噴涂材料、醫(yī)藥、環(huán)保等各種領(lǐng)域。超細(xì)及納米微粒納米二氧化硅①物理法

物理法一般指機(jī)械粉碎法。利用超級(jí)氣流粉碎機(jī)或高能球磨機(jī)將SiO2,的聚集體粉碎可獲得粒徑1～5微米的超細(xì)產(chǎn)品。該法工藝簡(jiǎn)單但易帶入雜質(zhì).粉料特性難以控制，制備效率低且粒徑分布較寬。②化學(xué)法與物理法相比較。化學(xué)法可制得純凈且粒徑分布均勻的超細(xì)SiO2顆粒?；瘜W(xué)法包括化學(xué)氣相沉積(CVD)法、液相法、離子交換法、沉淀法和溶膠凝膠(Sol-Gel)法等但主要的生產(chǎn)方法還是以四氯化硅為原料的氣相法.Ti酸鈉和無(wú)機(jī)酸為原料的沉淀法和以硅酸醋等為原料的溶膠凝膠法。超細(xì)及納米微粒納米二氧化硅制備精細(xì)陶瓷精細(xì)陶瓷

采用高度精選或人工合成的原料，保持精確的化學(xué)組成，經(jīng)嚴(yán)格的、精確控制的工藝方法，達(dá)到設(shè)計(jì)要求的顯微結(jié)構(gòu)和精確的尺寸精度，獲得高新技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)異性能的陶瓷材料。（１）產(chǎn)品原料全都是在原子、分子水平上分離、精制的高純度的人造原料。（２）在制備工藝上，精細(xì)陶瓷要有精密的成型工藝，制品的成型與燒結(jié)等加工過(guò)程均需精確的控制。（３）產(chǎn)品具有完全可控制的顯微結(jié)構(gòu)，以確保產(chǎn)品應(yīng)用于高技術(shù)領(lǐng)域。精細(xì)陶瓷具有多種特殊的性質(zhì)，如高強(qiáng)度、高硬度、耐磨耐蝕，同時(shí)在磁、電、熱、聲光、生物工程等各方面有特殊功能，因而使其在高溫、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、航天、醫(yī)學(xué)工程各方面得到廣泛應(yīng)用。精細(xì)陶瓷精細(xì)陶特點(diǎn)精細(xì)陶瓷的制造工藝：原料粉體的調(diào)整成型燒結(jié)加工成品1.精細(xì)陶瓷粉體的制備（１）機(jī)械法滾動(dòng)球磨、振動(dòng)球磨、攪動(dòng)（高能）球磨、氣流粉碎等（２）合成法固相合成法、液相合成法、氣相合成法（氣相熱分解法、蒸發(fā)凝聚法）2.成型（1）注漿法（2）壓制法（3）可塑法3.精細(xì)陶瓷的燒結(jié)是指生坯在高溫加熱時(shí)發(fā)生一系列物理化學(xué)變化（水的蒸發(fā)，硅酸鹽分解，有機(jī)物及碳化物的氣化，晶體轉(zhuǎn)型及熔化），并使生坯體積收縮，強(qiáng)度、密度增加，最終形成致密、堅(jiān)硬的具有某種顯微結(jié)構(gòu)燒結(jié)體的過(guò)程。精細(xì)陶瓷精細(xì)陶瓷精細(xì)陶瓷分類：結(jié)構(gòu)陶瓷、功能陶瓷精細(xì)功能陶瓷導(dǎo)電陶瓷介電鐵電陶瓷氣敏陶瓷和濕敏陶瓷鐵氧體生物陶瓷高溫超導(dǎo)陶瓷精細(xì)陶瓷展望精細(xì)陶瓷是今年來(lái)出現(xiàn)的一種性能優(yōu)異的新型工業(yè)材料，由于它資源豐富、應(yīng)用廣泛，因此發(fā)展迅速，有人預(yù)言，精細(xì)陶瓷將成為21世紀(jì)材料工業(yè)的基礎(chǔ)。目前，世界上對(duì)精細(xì)陶瓷研究成績(jī)最突出的是日本，其次是美國(guó)、德國(guó)、加拿大和意大利等，許多國(guó)家都已將精細(xì)陶瓷的研究列入國(guó)家的重點(diǎn)計(jì)劃。用精細(xì)陶瓷制作的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)部件可大大延長(zhǎng)使用壽命，省卻了冷卻系統(tǒng)，節(jié)能13%，且可使排氣溫度上升，回收廢氣熱能，使熱效率從30%提高到40%~48%，并能減少汽車的重量，降低價(jià)格。當(dāng)前，精細(xì)陶瓷的研究一方面在于提高其專用性能，擴(kuò)大應(yīng)用范圍，另一方面至關(guān)重要的是進(jìn)行高純度物質(zhì)超微粉體的生產(chǎn)工藝研究。因?yàn)楫?dāng)物質(zhì)逐步微細(xì)化到1~100nm顆粒范圍時(shí)，就成為超微顆粒，這時(shí)它在性能上出現(xiàn)與原固體顆粒完全不同的行為，成為“物質(zhì)的新?tīng)顟B(tài)”，表現(xiàn)在磁性、電阻性、對(duì)光的反射性、溶劑中的分散性及化學(xué)反應(yīng)性都與原物質(zhì)有很大的差異。中國(guó)的陶瓷制造有著悠久的歷史，但對(duì)精細(xì)陶瓷的研究起步較晚，與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還有很大的差距。目前許多科研單位、大專院校已開(kāi)始了這方面的研究，可以相信，經(jīng)過(guò)努力這種差距將會(huì)逐漸縮小?？咕鷦╝nti-bacterialagents）指能夠在一定時(shí)間內(nèi)，使某些微生物（細(xì)菌、真菌、酵母菌、藻類及病毒等）的生長(zhǎng)或繁殖保持在必要水平以下的化學(xué)物質(zhì)?？咕鷦┦蔷哂幸志蜌⒕阅艿奈镔|(zhì)或產(chǎn)品無(wú)機(jī)抗菌材料抗菌劑有機(jī)抗菌劑；無(wú)機(jī)抗菌劑；天然抗菌劑。有抗菌防霉作用；長(zhǎng)效；安全?？咕鷦┓诸惪咕鷦┨攸c(diǎn)無(wú)機(jī)抗菌材料有機(jī)抗菌劑（季胺鹽、雙胍類、酚類、噻唑類、咪唑類、醛等）殺菌作用、防霉作用快耐溫較差安全性較差穩(wěn)定性差（UV）短效無(wú)機(jī)抗菌劑（Ag、Cu、Zn系）安全耐熱問(wèn)題：變色、昂貴天然抗菌劑（殼聚糖）銀系無(wú)機(jī)抗菌劑銀的抗菌作用與自身的化合價(jià)態(tài)有關(guān)。這種能力按下列順序遞減：Ag3+>Ag2+>Ag+高價(jià)態(tài)銀的還原勢(shì)極高，能使其周圍的空間產(chǎn)生原子氧，具有抗菌作用。Ag+可強(qiáng)烈吸引細(xì)菌體內(nèi)酶蛋白的巰基，并迅速結(jié)合，使以此為必要基的酶喪失活性，致使細(xì)菌死亡，其機(jī)理簡(jiǎn)示如下；

無(wú)機(jī)抗菌材料無(wú)機(jī)抗菌劑的抗菌機(jī)理

當(dāng)菌體被殺滅后，新Ag+又游離出來(lái)與其他菌落接觸，進(jìn)行新一輪殺滅。周而復(fù)始。據(jù)測(cè)定：當(dāng)水中含銀離子為0.05mg／L時(shí)，就能完全殺滅大腸桿菌等繁殖菌，并可保持在長(zhǎng)達(dá)90天內(nèi)不再有新的菌叢繁衍。在開(kāi)發(fā)銀系抗菌劑時(shí)，可采用物理吸附或離子交換等方法，將銀粒子固定在沸石、磷酸鹽等多孔材料中。光催化半導(dǎo)體抗菌劑納米二氧化鈦、納米氧化鋅等光催化殺菌劑，通常表現(xiàn)出超過(guò)傳統(tǒng)抗菌劑(即僅能殺滅細(xì)菌本身)的性能。經(jīng)確認(rèn)，光催化殺菌劑能有效殺火的菌類有：大腸菌、綠膿菌、黃球菌等，這一類粉體抗菌的效果就超越了比表面積增大所致的范疇。對(duì)于納米半導(dǎo)體．當(dāng)粒子細(xì)化到納米級(jí)時(shí)，光生電子和空穴的氧化還原能力增強(qiáng)，受陽(yáng)光和紫外線的照射時(shí)．納米二氧化鈦和納米氧化鋅等抗菌劑在有水分和空氣存在的體系中能自行分解并釋放出自由運(yùn)動(dòng)的電子(e-)，同時(shí)留下帶正電的空穴(h+)，其主要反應(yīng)為：ZnO/TiO2+hv→e-+h+e-+O2→·O2-h++H2O→·OH+H+生成的帶羥基的自由基·OH和超氧化物陰離子自由基·O2-都非常活潑，化學(xué)活性極強(qiáng)，能與多種有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)(包括細(xì)菌內(nèi)的有機(jī)物及其分泌的毒素)．從而將細(xì)菌、殘骸和毒素一起殺滅，達(dá)到消除之目的

無(wú)機(jī)抗菌材料無(wú)機(jī)抗菌劑的抗菌機(jī)理無(wú)機(jī)抗菌材料抗菌制品家電制品冰箱、洗衣機(jī)、電飯煲、電視機(jī)、電話機(jī)、照相機(jī)、攝象機(jī)、通風(fēng)機(jī)、衣服干燥機(jī)、傳真機(jī)、洗碗干燥機(jī)、加濕器、凈水器、飲水機(jī)、切削器、換氣扇、電源開(kāi)關(guān)、遙控器廚房用品餐（飲、茶、酒）具、盆、勺、筷子、刀、菜板、餐盤、保溫瓶殼、洗鍋刷皮革制品鞋、服裝、皮椅、內(nèi)襯、表帶、皮手套、吊帶、腰帶無(wú)機(jī)抗菌材料抗菌冰箱1432重點(diǎn)抗菌零部件1-內(nèi)膽2-門襯3-門封條4-門把手無(wú)機(jī)抗菌材料抗菌纖維及其織物無(wú)機(jī)抗菌材料抗菌產(chǎn)品市場(chǎng)和商機(jī)1996199719981999日本250400-1000（7000萬(wàn)美元）中國(guó)0040150（120萬(wàn)美元）日本3.5--7.4（60億美元）中國(guó)00-0.12（1億美元）抗菌劑（噸）抗菌制品（萬(wàn)噸）20002005中國(guó)200500中國(guó)-400億元多孔材料的重要特征是孔的種類和屬性，具體包括孔道與窗口的大小尺寸和形狀、孔道維數(shù)、孔道走向、孔壁組成等性質(zhì)，可以按照不同標(biāo)準(zhǔn)來(lái)劃分多孔材料的類型。如按孔道結(jié)構(gòu)可以劃分為一維（1-dimensional）孔道結(jié)構(gòu)、二維（2-dimensional）孔道結(jié)構(gòu)、三維（3-dimensional）孔道結(jié)構(gòu)等；按孔道走向可以劃分為直形（straight）孔道，彎形（curved）孔道等；按孔壁組成可分為非金屬無(wú)機(jī)材料，金屬無(wú)機(jī)材料，有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化材料等。無(wú)機(jī)多孔材料無(wú)機(jī)多孔材料分類a沸石分子篩沸石分子篩是結(jié)晶鋁硅酸金屬鹽的水合物，其化學(xué)通式為：Mx/m[(AlO2)x·(SiO2)y]·zH2O。M代表陽(yáng)離子，m表示其價(jià)態(tài)數(shù)，z表示水合數(shù)，x和y是整數(shù)。沸石分子篩活化后，水分子被除去，余下的原子形成籠形結(jié)構(gòu)，孔徑為3～10Å。分子篩晶體中有許多一定大小的空穴，空穴之間有許多同直徑的孔（也稱“窗口”）相連。由于分子篩能將比其孔徑小的分子吸附到空穴內(nèi)部，而把