論納米材料在裝飾中的應(yīng)用2

1、論納米材料在裝飾中的應(yīng)用姓名：楊珊珊（九州職業(yè)技術(shù)學(xué)院裝藝10班，徐州221116）摘要:納米技術(shù)作為一門新興的技術(shù)，在多個(gè)領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用，尤其是極大地推動了新型建材的發(fā)展，介紹了納米技術(shù)在新型建筑涂料、復(fù)合水泥、自潔玻璃、陶瓷、防護(hù)材料等方面的應(yīng)用，通過論述可知，納米材料在新型建材領(lǐng)域具有很好的發(fā)展應(yīng)用前景。 關(guān)鍵詞:納米技術(shù)；新型建材；應(yīng)用；前景一、納米涂料的應(yīng)用通常傳統(tǒng)的涂料都存在懸浮穩(wěn)定性差，耐老化、耐洗刷性差，光潔度不夠等缺陷。而納米涂料則能較好的解決這一問題，納米涂料具有下述優(yōu)越的性能:(1)具有很好的伸縮性，能夠彌蓋墻體細(xì)小裂縫，具有對微裂縫的自修復(fù)作用。(2)具有很好的

2、防水性，抗異物粘附、沾污性能，抗堿、耐沖刷性。(3)具有除臭、殺菌、防塵以及隔熱保溫性能。(4)納米涂料的色澤鮮艷柔和，手感柔和，漆膜平整，改善建筑的外觀等。雖然國內(nèi)外對納米涂料的研究還處在初步階段，但是已在工程上得到了較廣泛的應(yīng)用，如北京納美公司生產(chǎn)的納米系列涂料已大量應(yīng)用于北京建欣苑、建東苑等住宅區(qū)的外墻粉刷，效果良好。在首體改造工程中，使用納米涂料1700噸，涂刷6萬平方米。復(fù)旦大學(xué)教育部先進(jìn)涂料工程研究中心的專家已研發(fā)出了“透明隔熱玻璃涂料”。二、光學(xué)應(yīng)用納米復(fù)合涂料 納米粒子的粒徑遠(yuǎn)小于可見光的波長400750nm,具有透過作用,從而保證了納米復(fù)合涂料具有較高的透明性。納米

3、粒子對紫外線具有較強(qiáng)的吸收作用。在外墻建筑涂料中添加TiO2、SiO2等納米粒子以提高耐候性,在汽車面漆中添加TiO2以提高汽車涂料的耐老化性等。納米SiO2是無定型白色粉末(指其團(tuán)聚體),表面存在不飽和的殘鍵及不同鍵合狀態(tài)的羥基,其分子狀態(tài)呈三維鏈狀結(jié)構(gòu)5。一般來講,納米粒子表面氫鍵會在外部剪切力消除后迅速復(fù)原,使其結(jié)構(gòu)迅速重組。這種依賴時(shí)間與外力作用而回復(fù)原狀的剪切力弱化反應(yīng),稱為“觸變性”。觸變性是納米二氧化硅改善傳統(tǒng)涂料各項(xiàng)性能的主要因素。徐國財(cái)?shù)热?通過納米微粒填充法,將納米二氧化硅摻雜到紫外光固化涂料中。實(shí)驗(yàn)表明,納米二氧化硅減弱了紫外光固化涂料吸收UV輻照的強(qiáng)度,從而降低了光固化

4、涂料的固化速度,但可明顯提高紫外光固化涂料的硬度和附著力。特別是金紅石型超細(xì)TiO2在汽車面漆中還可起到效應(yīng)顏料作用,與其它片狀效應(yīng)顏料如鋁粉顏料或珠光顏料并用時(shí),會產(chǎn)生伴有乳光的隨角異色性,可用于豪華轎車面漆,這是目前納米TiO2的最大用途,也是國外納米材料在涂料中應(yīng)用最為成功的例子之一9。納米氧化鋅由于尺寸小,比表面積大,表面的鍵態(tài)與顆粒內(nèi)部的不同,表面原子配位不全等,導(dǎo)致表面的活性位置增多,加大了反應(yīng)接觸面,因此,納米氧化鋅也是一種很好的光催化劑。在紫外光照射下,它能分解有機(jī)物質(zhì),起抗菌和除臭作用。具有這一性質(zhì)的光催化劑可用于環(huán)保涂料中,納米ZnO加入涂料可顯著提高涂料的耐人工老化能力。

5、三、納米自潔抗菌涂料 光的照射可以引起TiO2表面在納米區(qū)域形成親水性及親油性兩相共存奇妙的超雙親性。如將國內(nèi)已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)的納米抗菌粉用于涂料中,可制得納米殺菌涂料,涂覆于建材產(chǎn)品,如衛(wèi)生潔具、室內(nèi)空間、用具、醫(yī)院手術(shù)間和病房的墻面、地面等,起到殺菌、保潔作用。納米TiO2顆粒在波長小于400nm的光照下,能吸收高于其禁帶寬度的短波光輻射,產(chǎn)生電子躍遷,使價(jià)帶電子被激發(fā)到導(dǎo)帶,并形成電子-空穴對,將能量傳遞到周圍介質(zhì),誘導(dǎo)光化學(xué)反應(yīng),從而具有光催化性能。 納米ZnO也是一種高效殺菌劑,納米氧化鋅在紫外線照射下,在水和空氣(氧氣)中能自行分解出帶負(fù)電的電子(e-),同時(shí)留下帶正電的空穴(h+)

6、,這種空穴可以激活空氣中的氧變?yōu)榛钚匝?有極強(qiáng)的化學(xué)活性,能與多種有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)(包括細(xì)菌內(nèi)的有機(jī)物),從而把大多數(shù)病菌和病毒殺死。西北大學(xué)曾進(jìn)行過納米氧化鋅的定量殺菌試驗(yàn),在5min內(nèi)納米氧化鋅的濃度為1%時(shí),金黃色葡萄球菌的殺滅率為98.86%,大腸桿菌的殺滅率為99.93%。所以在化妝品中添加納米氧化鋅既能屏蔽紫外線防曬,又能抗菌除臭。四、納米水泥的應(yīng)用普通水泥混凝土因其剛性較大而柔性較小，同時(shí)其自身也存在一些固有的缺陷，使其在使用過程中不可避免地產(chǎn)生開裂并破壞。為了解決這一問題就必須加速對具有特殊性能混凝土的研發(fā)，而納米混凝土就能有效的解決這樣問題，納米混凝土，與普通混凝土相比，納

7、米混凝土的強(qiáng)度、硬度、抗老化性、耐久性等性能均有顯著提高，同時(shí)還具有防水、吸聲、吸收電磁波等性能，因而可用于一些特殊的建筑設(shè)施中(如國防設(shè)施)。通常在普通混凝土中加入納米礦粉(納米級SiO2、納米級CaCO3)或者納米金屬粉末已達(dá)到納米混凝土的性能，而且通過改變納米材料的摻量還能配置出防水砂漿等。目前開發(fā)研制的納米水泥材料包括納米防水復(fù)合水泥，納米敏感水泥、納米環(huán)保復(fù)合水泥以及納米隱身復(fù)合水泥。納米防水水泥是通過在水泥中添加XPM水泥外加劑的納米材料而制成的，該納米外加劑摻入水泥后，可以加快水泥誘導(dǎo)期和加速期的水化反應(yīng)，改善水泥凝固的三維結(jié)構(gòu)，同時(shí)提高水泥石的密實(shí)度，增強(qiáng)了防水性能。納米敏感水

8、泥是在水泥中加入對周圍環(huán)境變化十分敏感的納米材料，從而達(dá)到改善水泥制品溫敏、濕敏、氣敏、力敏等性能。根據(jù)添加的敏感材料的不同可將納米敏感水泥用于化工廠的建設(shè)、高速路面的鋪設(shè)等。納米環(huán)保復(fù)合水泥是利用納米材料的光催化功能，從而使水泥制品具有殺菌、除臭以及表面自清潔等功能。通常是選用TiO2作為納米添加劑。納米隱身復(fù)合材料是通過使用具有吸收電磁波功能的納米材料(納米金屬粉居多)，在電磁波照射時(shí)，納米材料的表面效應(yīng)使得原子與電子運(yùn)動加劇，促使電子能轉(zhuǎn)化為熱能，加強(qiáng)對電磁波的吸收，從何使材料能夠在很寬的頻帶范圍內(nèi)避開雷達(dá)、紅外光的偵查，這一材料常用于軍事國防建筑等。五、納米礦粉在水泥混凝土中的應(yīng)用 納

9、米礦粉如納米SiO2、納米CaCO3和納米硅粉等不但可以填充水泥的空隙,提高混凝土的流動度,更重要的是可改善混凝土中水泥石與骨料的界面結(jié)構(gòu),使混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B性與耐久性均得以提高。 有研究報(bào)道,當(dāng)納米材料的添加量為水泥用量的1%3%,并在高速混合機(jī)中與其他混合料進(jìn)行混合后,制備的納米復(fù)合水泥結(jié)構(gòu)材料在7d和28d齡期的水泥硬化強(qiáng)度,比未添加納米材料提高約50%,而且韌性、耐久性等性能也得到較大的改善。李穎等人15研究了硅灰和納米級SiO2對水泥漿體需水量的影響。研究表明,當(dāng)納米級SiO2摻量達(dá)到水泥用量的8%時(shí),水泥漿體的需水量增大一倍。同時(shí),研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)將水泥用量8%和10%進(jìn)行復(fù)合添加時(shí)

10、,納米級SiO2的小球體填充于硅灰顆粒之間,與硅灰形成很好的顆粒級配結(jié)構(gòu)。當(dāng)兩者同時(shí)添加且納米級SiO2為l%和硅灰為9%時(shí),需水量并未雙倍增加,可見兩者的交互作用十分明顯。六、納米玻璃的應(yīng)用普通玻璃在使用過程中會吸附空氣中的有機(jī)物，形成難以清洗的有機(jī)污垢，同時(shí)，水在玻璃上易形成水霧，影響可見度和反光度。而通過在平板玻璃的兩面鍍制一層TiO2納米薄膜形成的納米玻璃，則能有效的解決上述缺陷，同時(shí)TiO2光催化劑在陽光作用下，可以分解甲醛、氨氣等有害氣體。此外納米玻璃具有非常好的透光性以及機(jī)構(gòu)強(qiáng)度。將這種玻璃用作屏幕玻璃、大廈玻璃、住宅玻璃等可免去麻煩的人工清洗過程。七、納米技術(shù)在陶瓷材料中的應(yīng)用

11、陶瓷因其具有較好的耐高溫以及抗腐蝕性以及良好的外觀性能而在工程界得到了廣泛的應(yīng)用(如鋪貼墻面的瓷磚)，但是陶瓷易發(fā)生脆性破壞，因而在使用過程中也受到了一定的限制。使用納米材料開發(fā)研制的納米陶瓷則具有良好的塑性性能，能夠吸收一定量的外來能量。在陶瓷基中加入納米級的金屬碳化物纖維可以大大提高陶瓷的強(qiáng)度，同時(shí)具有良好的抗燒蝕性，火箭噴氣口的耐高溫材料就選用納米金屬陶瓷作為耐高溫材料。用納米SiC、Si3N、ZnO、SiO2、TiO2、A12O3等制成的陶瓷材料具有高硬度、高韌性、高強(qiáng)度、耐磨性、低溫超塑性、抗冷熱疲勞等性能優(yōu)點(diǎn)。納米陶瓷將作為防腐、耐熱、耐磨的新材料在更大的范圍內(nèi)改變材料的力學(xué)性質(zhì)，

12、具有非常廣闊的應(yīng)用。八、納米技術(shù)在防護(hù)材料中的應(yīng)用通常是在膠料中加入炭黑等以提高材料的防水性能，但這種材料的耐腐蝕性以及耐侯性較差，易老化，研制具有高強(qiáng)、耐腐蝕、抗老化性能的防水材料也是工程界一直在積極研究的問題，納米防水材料能夠很好滿足上述要求，北京建筑科學(xué)研究院就成功的研制了具有較好耐老化性能的納米防水卷材，該類防水卷材具有很好的強(qiáng)度、韌性、抗老化性以及光穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性等。納米防水卷材具有叫廣泛的應(yīng)用前景，如建筑頂面、地下室、衛(wèi)生間、水利堤壩以及防潛工程等。九、納米保溫材料隨著我國推行節(jié)能減排的方針，工程界也越來越注重建筑的保溫節(jié)能性能，我國目前使用的比較多的仍是聚氨酯、石棉等傳統(tǒng)隔熱保

13、溫材料，這些材料在使用過程中容易產(chǎn)生一些對人體有害的物質(zhì)，如石棉與纖維制品含有致癌物質(zhì)，聚氨酯泡沫燃燒后釋放有毒氣體，而通過使用納米材料開發(fā)研制的保溫材料則能避免這些弊端，如以無機(jī)硅酸鹽為基料，經(jīng)高溫高壓納米功能材料改性而成的保溫材料不僅具有很好的保溫效果，同時(shí)對人體也無損害，是一種綠色環(huán)保保溫材料。公務(wù)員之家十、納米技術(shù)在其粘合劑以及密封材料和潤滑劑方面的應(yīng)用對于一些在深海中作業(yè)的結(jié)構(gòu)以及其他特殊環(huán)境下工作的構(gòu)件，它們對結(jié)構(gòu)的密封性的要求非常高，已超過了普通粘合劑和密封劑所能滿足的范圍。國外通過在普通粘合劑和密封膠中添加納米SiO2等添加劑，使粘合劑的粘結(jié)效果和密封膠的密封性能都大大提高。其

14、工作機(jī)理是在納米SiO2的表面包覆一層有機(jī)材料，使之具有永久性，將它添加到密封膠中很快形成一種硅石結(jié)構(gòu)，即納米SiO2形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的膠體流動，提高粘接效果，由于顆粒尺寸小，更增加了膠的密封性。大型建材機(jī)械等主機(jī)工作時(shí)的噪聲達(dá)到上百分貝，用納米材料制成的潤滑劑，既能在物體表面形成半永久性的固態(tài)膜，產(chǎn)生根好的潤滑作用，大大降低噪聲，又能延長裝備使用壽命，具有非常好的應(yīng)用前景。十一、納米技術(shù)在其它方面的應(yīng)用 建筑鋼材也是現(xiàn)代土木工程中應(yīng)用較廣泛的工程材料之一,也在向高強(qiáng)輕質(zhì)方向發(fā)展,特別是利用納米技術(shù)開發(fā)自身防火和防腐的鋼材,必將促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)更快的發(fā)展。 在玻璃、瓷磚等建筑材料表面

15、采用超雙親界面材料技術(shù)后,水滴或油滴與表面的接觸角接近于零,從而實(shí)現(xiàn)自清潔及防霧效果,使作為外墻使用的玻璃、陶瓷等建筑材料也能像荷花一樣出污泥而不染,這是納米界面材料技術(shù)賦予傳統(tǒng)建材的神奇效果。 利用納米材料可以提高塑料(高分子材料)的強(qiáng)度,同時(shí)還能起到增韌作用。納米材料的問世,為新型增強(qiáng)塑料的合成提供了新的機(jī)遇,為傳統(tǒng)增強(qiáng)塑料的改性提供了一條新的途徑。把分散好的納米顆粒均勻地添加到樹脂材料中,可達(dá)到全面改善增強(qiáng)塑料性能的目的。通過加入納米材料,能夠明顯提高塑料的強(qiáng)度和延伸率,提高耐磨性和改善材料表面的光潔度,提高抗老化性能。 十二、結(jié)語納米技術(shù)作為一門新興的學(xué)科，被譽(yù)為二十一世紀(jì)最具有發(fā)展前景的技術(shù)，是對未來經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展產(chǎn)生重大影響的一種關(guān)鍵性前沿技術(shù)。納米技術(shù)在建筑材料方面的應(yīng)用前景非常廣闊，納米技術(shù)不僅會推動建材新產(chǎn)品的開發(fā)，還將為改善人們的生活環(huán)境，提高生活質(zhì)量做出不可估量的貢獻(xiàn)。納米功能材料已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，目前研究開發(fā)工作正處于剛剛起步階段，還有很多問題還未很好的解決，需要將進(jìn)一步加速對納米材料的研究以及推廣應(yīng)用。納米材料將成為21世紀(jì)新型建筑材料的發(fā)展新方向，相信在不久的將來，我們將跨入一個(gè)全新的材料時(shí)代納米材料時(shí)代。參考文件1張立德.納米材料M.北京:化工出版社，2002.2宋小杰.納米材料和納