纳米材料的应用及制备

尹雨悦，王福春*，王万坤，陈志博，杨丽

(贵州理工学院材料与冶金工程学院，贵州贵阳550003)[摘要]纳米材料被誉为“21世纪最有前途的材料”。“纳米材料”一词在人们的口中、生活中越来越流行、普遍，本文总结及分析了纳米材料的应用领域及制备方法，让人们更加了解纳米材料以及纳米材料与日常生活的紧密联系。[关键词]纳米材料；应用领域；制备方法[中图分类号]TQ[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2019)18-0075-01ApplicationandPreparationofNanomaterials

YinYuyue,WangFuchun*,WangWankun,ChenZhibo,YangLi(SchoolofMaterialsandMetallurgicalEngineeringGuizhouInstituteofTechnology,Guiyang550003,China)Abstract:Nanomaterialsareknownas“themostpromisingmaterialsofthe21stcentury.”Theterm“nanomaterials”isbecomingmoreandmorepopular.Thispaperanalyzesandsummarizestheapplicationfieldsofnanomaterialsandthecurrentpreparationmethodsofnanomaterials,aimingtomakepeoplemoreunderstandthecloseconnectionbetweennanomaterialsandthedailylife.Keywords:nanomaterials；application；preparation1引言

纳米材料的发现始于20世纪80年代初期，其特殊的结构层次使得其拥有四大效应：表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应以及宏观量子隧道效应，从而使其具有优于同组分的晶态或非晶态的性质，如熔点降低、体积小、巨大的比表面积、特殊的比热、力学、电学、光学、热学、磁学、强烈的化学活性、催化和超导特性，使得纳米材料在生物医学、环境、建筑、食品、农业、家电、化学化工、军事、航空航天等领域具有重要的应用价值。但纳米材料的制备问题是当前制约纳米材料发展的最大问题，因此研究其制备方法无疑是一个长期话题。2纳米材料、纳米技术的应用领域

近年，纳米材料因其自身优势，越来越受到各个领域青睐。通过查阅相关文献，简单总结了纳米材料在以下几个领域的应用。2.1应用于生物医学领域利用纳米颗粒的极高传感灵敏效应对疾病进行早期诊断；纳米材料可提高药物的吸收利用度、可提高药物作用的靶向性、可建立新的给药途径(多肽类药物)；制成的纳米机器人可注入人体血管中可对人体进行健康检查、疏通脑血管中的血栓、消除心脏动脉脂肪沉积物；利用纳米材料制作纳米生物相容性器官等[1]。2.2应用于食品领域纳米材料和技术在食品中应用最广泛的便是食品添加剂。使用最普遍的食品添加剂是由纳米尺寸的初级粒子组成的聚合物——二氧化硅，目前正在将铁纳米粒子作为一种促进健康的食品添加剂来研究。其在食品中另一个重要的应用在于食品接触材料的应用中，这些应用包括食品包装、储存盒、炊具、餐具。在接触材料中加入纳米材料能够增加食品的存储时间和保持产品新鲜[2]。2.3应用于建筑领域建材行业是地球环境污染最大的行业之一，所以为减少地球环境负荷，开发环保型纳米建筑材料无疑是一个可行之举。无机纳米涂覆材料打破了有机涂料的困境，无机涂料原子间结合能更大、化学稳定性好、抗老化性能优、强度和硬度均比水泥的大，抗污性好，防火、耐热、防腐蚀性能好等。具有空气净化功能的纳米材料也广受青睐，它可净化甲醛、苯等有毒有害挥发物。除开发环保型纳米建筑材料，我们也可利用纳米技术对现有建筑材料进行改性[3]。2.4应用于纺织领域纳米材料和技术在纺织领域也大有作为。一些合成纤维因为染色困难而不能作为服装面料，但只要在这些纤维合成的过程中添加少量的能与染料发生反应的功能性纳米材料，就可增加纤维的染色位置从而改善纤维的染色性能。利用纳米材料的表面效应可制造抗紫外、杀菌、防臭的纤维，这种面料即可用于手术服、护士服、日光伞等。除此，自清洁纳米材料也具有杀菌、防辐射、[收稿日期][基金项目][作者简介]防霉的优势，这将改变人们使用洗涤剂洗衣习惯，这种材料也可用于车玻璃、眼镜片上。将纳米光敏染料植入纤维中，由此纤维制成的衣物可如同变色龙一般，具有可调节成与周边环境一致的隐蔽色功能等[4]。2.5应用于军事领域和其他领域一样，纳米技术和材料在军事中也将发挥不可估量的作用。与传统武器相比，纳米武器具有装备系统超微型化、高度智能化、便于大量使用的特点。纳米技术使武器的体积、重量大大减小；量子器件不仅工作速度快，信息获取能力也大大提高；微型武器成本也将低得多[5]。2.6应用于催化领域纳米粒子表面原子密度大，表面活性中心多，作为催化剂其催化活性和选择性都会加大，用于反应中便于难以进行的反应顺利进行。如使用纳米镍粉催化火箭燃料，可提高燃烧效率达100倍以上[5]。2.7应用于环保领域如今环境污染是一个亟需解决的问题，在空气净化和水体净化中引入纳米材料，不单单是其拥有细微的颗粒尺寸，同时纳米微粒表面形态与粒径大小有密切关系，粒径越小粒子表面越粗糙。在环保领域还将出现功能独特的纳米膜，这种膜能够探测到由化学和生物制剂造成的污染，并能对这些制剂进行过滤，从源头上消除污染[5-6]。3纳米材料的制备方法

物理方法：真空冷凝法、物理粉碎法、机械球磨法、非晶晶化法、等离子体沉积法和溅射法。化学方法：气相沉积法、沉淀法、水热合成法、溶胶凝胶法、微乳液法。这其中的制备方法不乏操作简单、成本低的，可制备出纯度高、结晶组织好、分散性好的产物的方法，但或多或少都有它们的局限[5]。由于纳米材料的制备问题是当前制约纳米材料发展的最大的问题，所以提出利用微波合成来制备纳米材料，从而解决这个问题。微波加热法：微波加热是材料在电磁场中由介质损耗而引起的体加热。物质的加热过程与物质内部分子的极化有密切关系。当对某一样品施加微波时，在电磁场的作用下，样品内微观粒子产生4种类型的介电极化，即电子极化、原子极化、取向极化(分子永久偶极的重新取向)和空间电荷极化(自由电荷的重新排布)。由于前2种极化的弛豫时间远小于微波交变电场的振动周期，微波场不会引起前2种的极化。而后2种极化时间刚好与微波的频率吻合，故可产生介电加热，即通过微观粒子这2种极化过程将微波能转变为热能。这种方法具有其他方法尤其是传统合成技术不可比拟的优点，可以方便、快捷、高效地制备高纯粒度分布均匀的纳米材料。(下转74页)2019-07-17贵州理工学院大学生创新创业训练计划项目，项目编号：201714440313尹雨悦(1998-)，女，贵州赫章人，贵州理工学院材料与冶金工程学院新能源材料与器件专业本科生，主要研究方向为纳米材料制备与应用。*为通讯作者。·74·广东化工www.gdchem.com2019年第18期第46卷总第404期4登记剂型

现有水稻田登记农药产品共涉及有效成分210余种，其中杀虫剂73种，杀菌剂69种，除草剂种，生长调节剂19种。排名前10的有效成分主要有以下几种(表1)。表1水稻田登记农药有效成分排名Tab.1Ricefieldregistrationpesticideactiveingredientranking数量排名123456710杀虫剂吡虫啉毒死蜱阿维菌素噻嗪酮吡蚜酮磷异丙威杀虫单噻虫嗪呋虫胺杀菌剂三环唑多菌灵井冈霉素己唑醇苯醚甲环唑噻呋酰胺嘧菌酯咪鲜胺戊唑醇稻瘟灵除草剂苄嘧磺隆氰氟草酯丁草胺吡嘧磺隆丙草胺五氟磺草胺二氯喹啉酸苯噻酰草胺乙草胺灭草松生长调节剂多效唑赤霉酸乙烯利芸苔素内酯吲哚乙酸-----毒、对环境友好、易降解等方向发展，农药剂型正向着水基化、颗粒化、低毒化、多功能化方向发展。农药剂型加工的目的是提高药效，降低使用毒性，降低环境污染，延缓抗性发展等。由于新农药的开发周期较长，投入资金较多，在这样的前提下，开发环境友好的新型制剂更显得尤为重要。新型农药制剂的开发不仅要考虑药效和环境安全，还要考虑以下几点：(1)我国现在农田种植正在向着规模化、集中化方向发展，无人机施药也逐渐兴起，新剂型要考虑适合无人机机载机械的喷洒；(2)由于经济的发展，劳动力大量流入城市，农民更希望施药变得更省时省力，撒施的颗粒剂、泡腾片剂等剂型将会被广泛接受；(3)国家现在大力推行农作物减肥减药增产，未来水肥药一体化的滴灌技术有着巨大的应用空间，滴灌技术将会带动部分剂型的研发。总之，无论新农药的开发，还是新剂型的研发，安全环保是未来农药发展的必然趋势，也是农业可持续发展的一项基本保证。参考文献

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随着国家农药管理的规范和人们健康、环保意识的增强，以后农药及其制剂的研发不仅仅要考虑药效、抗药性等基本问题，还要考虑环保性和安全性。一些剧毒、高毒农药正在逐渐被禁用、限用，乳油、粉剂等一些容易造成安全隐患的传统剂型也在逐步减少登记数量，悬浮剂、水分散粒剂等一些环境友好型剂型登记数量在逐步增加。目前新农药的研发朝着高度选择性、对人畜低(本文文献格式：盛佳联，杨晓云，徐汉虹．2019年我国水稻田农药登记最新情况[J]．广东化工，2019，46(18)：73-74)(上接第66页)烯之中。良好的填料分散性也带来了优异的力学性能。当改性碳纳米管添加量达到0.5wt%时，对比纯HDPE，复合材料的模量几乎翻倍，而断裂伸长率仍维持在较好的水准，具有很好的使用价值。参考文献

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本文成功的使用聚多巴胺作为多壁碳纳米管的表面改性试剂，并且利用改性的碳纳米管制备了高密度聚乙烯的纳米复合材料。扫面电镜结果显示，改性之后的碳纳米管均匀的分散在聚乙(上接第75页)(本文文献格式：诸昌武，殷明，刘熠．新型高强度聚乙烯/多壁碳纳米管纳米复合材料的制备[J]．广东化工，2019，46(18)：65-66)参考文献

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