第四章 雜化納米復(fù)合材料

第四章雜化納米復(fù)合材料ξ1基本概念雜化納米復(fù)合材料是通過(guò)溶膠-凝膠技術(shù)制造的?；衔锶芤喝苣z凝膠熱處理氧化物溶膠-凝膠技術(shù)の概念溶膠-凝膠技術(shù)の發(fā)展歷史正硅酸乙酯水解形成的SiO2呈玻璃態(tài)。①19世紀(jì)中葉化學(xué)家、玻璃學(xué)家等分別通過(guò)溶膠-凝膠技術(shù)制備出了各自的研究對(duì)象，核化學(xué)家利用溶膠-凝膠技術(shù)制備了核燃料，避免了危險(xiǎn)粉塵的產(chǎn)生。②20世紀(jì)30～70年代③20世紀(jì)80年代溶膠-凝膠技術(shù)發(fā)展的高峰時(shí)期。發(fā)展了膠體溶膠-凝膠過(guò)程、無(wú)機(jī)聚合物溶膠-凝膠過(guò)程、復(fù)合溶膠-凝膠過(guò)程等3種主要溶膠-凝膠技術(shù)，合成了許多可工業(yè)化的溶膠-凝膠前驅(qū)體。用溶膠-凝膠技術(shù)將有機(jī)功能分子或聚合物摻入到無(wú)機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，可克服陶瓷、玻璃的缺陷，形成有機(jī)聚合物改性無(wú)機(jī)陶瓷、玻璃的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化材料。將無(wú)機(jī)組分引入到有機(jī)聚合物中，制備了無(wú)機(jī)-有機(jī)基雜化材料，可克服聚合物易老化和熱穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。

溶膠-凝膠技術(shù)の特點(diǎn)在以溶膠-凝膠技術(shù)制備納米復(fù)合材料的同時(shí)，應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到：真正做到對(duì)復(fù)合材料超細(xì)微結(jié)構(gòu)的控制、分子水平設(shè)計(jì)，并且使制備出的復(fù)合材料具有很大的重復(fù)性和可靠性，仍有大量的工作要做。以溶膠-凝膠技術(shù)制備雜化納米復(fù)合材料，應(yīng)著重基礎(chǔ)理論的研究、加強(qiáng)溶膠-凝膠過(guò)程機(jī)理的認(rèn)識(shí)，從微觀上認(rèn)識(shí)和控制溶膠-凝膠過(guò)程，從宏觀上設(shè)計(jì)和制造可重復(fù)的均一的功能性復(fù)合材料。雜化納米復(fù)合材料の前景ξ2分散體系與溶膠基本概念分散體系膠體溶膠溶液基本概念の分散體系分散質(zhì)在某個(gè)方向上的線度介于1～100nm時(shí)的分散體系。目測(cè)是均勻的，但實(shí)際是多相不均勻體系。也有的將1nm～1000nm之間的粒子歸入膠體范疇。

基本概念の膠體基本概念の溶膠分散介質(zhì)為液態(tài)牛奶、墨水、含水原油分散介質(zhì)為氣態(tài)汽車(chē)尾氣分散介質(zhì)為固態(tài)固溶膠液溶膠氣溶膠分散質(zhì)的粒子直徑＜1nm（10-9m）的分散系基本概念の溶液締合溶膠憎溶膠溶膠の主要研究領(lǐng)域分子溶膠（親液溶膠）溶膠主要研究領(lǐng)域の親液溶膠聚合物在溶液中呈分子無(wú)規(guī)線團(tuán)狀態(tài)存在，線團(tuán)與溶劑之間沒(méi)有清晰的界面。溶解分散過(guò)程是一個(gè)自發(fā)過(guò)程，整個(gè)體系是熱力學(xué)穩(wěn)定體系。分子溶膠在納米材料和雜化納米復(fù)合材料的制備中應(yīng)用較廣泛。溶膠主要研究領(lǐng)域の締合溶膠表面活性劑分子在溶液中形成膠束，進(jìn)而構(gòu)成所謂的微乳液或液晶，也是熱力學(xué)穩(wěn)定體系。溶膠主要研究領(lǐng)域の憎溶膠分散質(zhì)與分散介質(zhì)之間存在明顯界面的體系，是由微小的固體顆粒懸浮分散在液相中構(gòu)成，分散顆粒不停地進(jìn)行布朗運(yùn)動(dòng)，屬于多相熱力學(xué)不穩(wěn)定體系。溶膠の制備溶膠制備の方法溶膠制備の條件溶膠制備の條件分散質(zhì)與分散介質(zhì)具有一定的界面分散質(zhì)在分散介質(zhì)中不溶或僅有較低的溶解度分散質(zhì)在分散介質(zhì)中可溶解分散質(zhì)和分散劑沒(méi)有明顯的界面分散質(zhì)在分散介質(zhì)中僅有較小的溶解度締合溶膠憎溶膠親液溶膠凝聚法：由分子或離子凝聚而成將硫的丙酮溶液滴入90℃左右的熱水中，丙酮蒸發(fā)后，可得硫的水溶膠。松香易溶于乙醇而難溶于水，將松香的乙醇溶液滴入水中可制備松香的水溶膠。

溶膠制備方法分散法：用機(jī)械、化學(xué)等方法使固體的粒子變小可以將納米微粒在強(qiáng)力機(jī)械作用下，或在超聲波作用下，在有機(jī)化合物中可以形成溶膠。樣品管固定在變壓器油浴中。在兩個(gè)電極上通入高頻電流，使電極中間的石英片發(fā)生機(jī)械振蕩，使管中的兩個(gè)液相均勻地混合成乳狀液。光學(xué)性質(zhì)電學(xué)性質(zhì)溶膠の性質(zhì)溶膠的穩(wěn)定性為溶膠高度分散性和不均勻性的反映。當(dāng)光線入射到溶膠體系時(shí)，有部分能自由通過(guò)，另一部分被吸收、反射或散射。如果分散質(zhì)的大小在膠體范圍內(nèi)，則發(fā)生明顯的散射現(xiàn)象，這種現(xiàn)象就成為丁達(dá)爾效應(yīng)。溶膠性質(zhì)の光學(xué)性質(zhì)丁達(dá)爾效應(yīng)的解釋光線照射到粒子時(shí)反射散射丁達(dá)爾效應(yīng)就是光的散射現(xiàn)象真溶液有丁達(dá)爾效應(yīng)嗎？由于溶膠粒子大小一般不超過(guò)100nm，小于可見(jiàn)光波長(zhǎng)（400nm～700nm），因此，當(dāng)可見(jiàn)光透過(guò)溶膠時(shí)會(huì)產(chǎn)生明顯的散射作用。而對(duì)于真溶液，雖然分子或離子更小，但因散射光的強(qiáng)度隨散射粒子體積的減小而明顯減弱，因此，真溶液對(duì)光的散射作用很微弱。

所以說(shuō)，膠體能有丁達(dá)爾現(xiàn)象，而溶液沒(méi)有，可以采用丁達(dá)爾現(xiàn)象來(lái)區(qū)分膠體和溶液。

清晨，在茂密的樹(shù)林中，常?？梢钥吹綇闹θ~間透過(guò)的一道道光柱。類(lèi)似這種自然界的現(xiàn)象，也是丁達(dá)爾現(xiàn)象。這是因?yàn)樵?，霧，煙塵也是膠體，只是這膠體的分散劑是空氣，分散質(zhì)是微小的塵?；蛞旱巍?/p>

溶膠因溶質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)以及聚集狀態(tài)不同，對(duì)光的吸收也有所不同，因而使溶膠表現(xiàn)出不同的顏色。溶膠的顏色是被吸收可見(jiàn)光的補(bǔ)色光。不同溶膠的呈色情況表名稱吸收光呈色金溶膠吸收500～600nm的綠光綠色的補(bǔ)色－紅色AgCl均勻吸收白色AgBr、AgI只吸收藍(lán)光黃色或深黃色銀溶膠的顏色與粒徑大小的關(guān)系銀粒徑/nm透射光側(cè)面光10～20黃藍(lán)25～35紅暗綠35～45紅紫綠50～60藍(lán)紫黃70～80藍(lán)棕紅膠粒因帶電而具有電動(dòng)現(xiàn)象溶膠性質(zhì)の電學(xué)性質(zhì)水性介質(zhì)膠粒帶電的原因膠粒本身的電離硅溶膠在弱酸性或堿性條件下，因硅膠粒電離而荷負(fù)電膠粒的吸附膠?？晌剿越橘|(zhì)中的H+、OH-或其它離子，使膠粒帶電膠粒晶格中某原子被取代蒙脫土晶格中的Al3+可部分被Mg2+或Ca2+取代而荷負(fù)電由于界面原子的Gibbs自由能比內(nèi)部原子高，憎溶膠是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系。若無(wú)其它條件限制，溶膠傾向于自發(fā)凝聚，形成低表面能狀態(tài)。若上述過(guò)程可逆，則成為絮凝，若不可逆，則稱為凝膠。

溶膠性質(zhì)の溶膠的穩(wěn)定性

對(duì)于熱力學(xué)不穩(wěn)定的溶膠，增加體系中粒子間結(jié)合所需克服的能壘可使之在動(dòng)力學(xué)上穩(wěn)定。增加粒子間能壘的途徑：膠粒表面帶有電荷利用空間位阻效應(yīng)利用溶劑化效應(yīng)123ξ3凝膠的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)溶膠或溶液中的膠體粒子或高分子在一定條件下互相連接，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)空隙中充滿了作為分散介質(zhì)的液體，這樣一種特殊的分散體系稱作凝膠。凝膠不具有流動(dòng)性，呈半固體狀態(tài)，是一種介于固體和液體之間的形態(tài)。

隨著凝膠的形成，溶膠失去流動(dòng)性，顯示出固體的性質(zhì)（一定的幾何外形、彈性、強(qiáng)度等），但從內(nèi)部結(jié)構(gòu)看，卻與固體不一樣，存在固-液（或氣）兩相，屬于膠體分散體系，具有液體的某些性質(zhì)。凝膠の類(lèi)型剛性凝膠彈性凝膠

柔性的線型大分子所形成的凝膠，如聚乙烯醇、合成的或天然的橡膠、明膠、瓊脂等。由于組成凝膠的骨架為柔性分子，故在吸收或釋出液體時(shí)往往體積改變，表現(xiàn)出膨脹性質(zhì)。此類(lèi)凝膠經(jīng)脫液干燥后形成干膠，吸收液體后又能恢復(fù)原狀。此過(guò)程是可逆的，故又稱為可逆凝膠。凝膠類(lèi)型の彈性凝膠大多數(shù)為無(wú)機(jī)凝膠，如SiO2、TiO2、V2O5、Fe2O3等，常以水為分散體系。在吸收或釋出液體時(shí)自身體積變化很小，顯示出剛性。一旦轉(zhuǎn)變?yōu)楦赡z時(shí)，就不再吸收介質(zhì)還原為原凝膠、更無(wú)法形成產(chǎn)生此凝膠的溶膠。因此，也稱為不可逆凝膠。凝膠類(lèi)型の剛性凝膠凝膠の結(jié)構(gòu)（a）（b）（c）（d）a球形質(zhì)點(diǎn)相互聯(lián)結(jié)成串球網(wǎng)架，如SiO2、TiO2等b為板狀或棒狀質(zhì)點(diǎn)搭成網(wǎng)架，如V2O5凝膠、白土凝膠等c線性大分子構(gòu)成的凝膠，骨架中部分分子鏈排列成束，構(gòu)成局部有序的微晶區(qū)，主要包括蛋白質(zhì)類(lèi)，如明膠，合成聚合物類(lèi)，如聚甲基丙烯酸甲酯溶液等d線性大分子以化學(xué)鍵相連而形成體型結(jié)構(gòu)，如硫化橡膠凝膠の形成溶膠或溶液轉(zhuǎn)變成凝膠干凝膠吸液膨脹成凝膠凝膠の性質(zhì)化學(xué)反應(yīng)不完全性觸變性觸變性起源于分散體系內(nèi)粒子間的相互作用所形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。受外力作用時(shí)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)很容易變形消失；外力消失時(shí)，它又很容易恢復(fù)。觸變性就是切應(yīng)力作用時(shí)凝膠體系網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的可逆性變化。凝膠性質(zhì)の觸變性由于在凝膠的有序網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，物質(zhì)的擴(kuò)散途徑變得彎曲，可使擴(kuò)散反應(yīng)物的速度減慢。凝膠交聯(lián)點(diǎn)密度增加，可使結(jié)構(gòu)中的空隙變小，使反應(yīng)物的運(yùn)動(dòng)受到更大的阻礙。化學(xué)反應(yīng)局限在特定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)空隙中，造成化學(xué)反應(yīng)的不完全、不均勻。

化學(xué)反應(yīng)的這種特性，會(huì)造成復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)不均勻、組成分布不均勻等不良現(xiàn)象。凝膠性質(zhì)の化學(xué)反應(yīng)不完全性ξ4聚合物溶膠與凝膠1.聚合物溶液與膠體體系聚合物往往呈一定線團(tuán)狀態(tài)（大小介于1～1000nm）分布于分散體系中，其分散體系屬于膠體體系。問(wèn)：聚合物溶液是溶膠嗎？聚合物溶液與普通膠體的異同點(diǎn)：同：分散相膠粒的大小相當(dāng)、擴(kuò)散速率緩慢、都不能透過(guò)半透膜等；異：自動(dòng)溶解能不能體系組成均相體系多相體系粘度大小丁達(dá)爾效應(yīng)弱強(qiáng)2.聚合物凝膠是三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合物，內(nèi)部充滿液體介質(zhì)所形成的分散體系。由液體和聚合物網(wǎng)絡(luò)組成的，通常液體被聚合物網(wǎng)絡(luò)封閉其中，失去流動(dòng)性。與聚合物溶膠不同，聚合物凝膠能夠象固體一樣，具有一定的形狀。相對(duì)來(lái)講，對(duì)聚合物溶液的認(rèn)識(shí)比較成熟，而對(duì)聚合物凝膠的認(rèn)識(shí)則顯得不足，有待進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和深入研究。聚合物凝膠交聯(lián)鍵性質(zhì)化學(xué)凝膠物理凝膠凝膠的來(lái)源天然凝膠合成凝膠凝膠中液態(tài)的性質(zhì)水凝膠有機(jī)凝膠①聚合物凝膠的分類(lèi)由聚合物、溶劑（水、有機(jī)溶劑）組成。水溶性聚合物：聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇，以及上述聚合物前驅(qū)體共聚形成的共聚物等，其結(jié)構(gòu)特征：在主鏈中或側(cè)基中常含有常含有親水性官能團(tuán)。聚合物網(wǎng)絡(luò)可容納自身重量數(shù)倍～數(shù)千倍的水日本研制成功一種高分子凝膠，吸水率大6100倍依靠大分子的范德華力和氫鍵很容易形成物理型水凝膠。②聚合物凝膠的組成聚合物溶液轉(zhuǎn)化由于聚合物分子鏈較長(zhǎng)，且有柔性，因此，聚合物在較小的區(qū)域內(nèi)發(fā)生纏繞、交聯(lián)，形成聚合物團(tuán)簇，逐步地進(jìn)一步形成凝膠。溶膠粉體的溶脹天然的凝膠材料在存儲(chǔ)運(yùn)輸時(shí)都以粉體形式存在，在其使用時(shí)再溶脹膠凝得到其凝膠。③聚合物凝膠的形成3.聚合物凝膠的應(yīng)用聚合物溶膠-凝膠在納米材料、納米復(fù)合材料的制備中，具有特別的應(yīng)用意義。近年來(lái)，利用聚合物大分子模板實(shí)現(xiàn)了對(duì)以溶膠-凝膠技術(shù)制備的納米材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的調(diào)控。通過(guò)控制聚合物的溶膠-凝膠的成型條件，實(shí)現(xiàn)對(duì)納米材料以及納米復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的控制。ξ5雜化復(fù)合材料形成原理形成原理納米微粒前驅(qū)體在聚合物中形成雜化復(fù)合材料納米微粒前驅(qū)體和聚合物前驅(qū)體同步形成雜化復(fù)合材料Alkoxy:烷氧基Precursor:前驅(qū)體納米微粒前驅(qū)體在聚合物中形成雜化復(fù)合材料

（1）納米微粒前驅(qū)體的水解機(jī)理

TEOS（正硅酸乙酯）是最早用于制備納米復(fù)合材料的無(wú)機(jī)的前驅(qū)體。在聚合物存在下，硅氧烷的水解有其特殊性，主要體現(xiàn)在硅氧烷化合物與聚合物在溶劑中混合、水解和縮聚各個(gè)階段，控制好反應(yīng)條件，可以得到透明的復(fù)合的材料。溶膠-凝膠過(guò)程中的反應(yīng)階段：①水解→溶膠在催化劑的作用下，TEOS水解成可以縮聚的水解物②縮聚→凝膠TEOS的水解過(guò)程中的硅氧烷的低聚物，進(jìn)行縮聚無(wú)機(jī)空心微球的制備小知識(shí)無(wú)機(jī)空心微球在催化、藥物裝載與緩釋、涂層（顏填料、自修復(fù)）、光子晶體等方面具有潛在的重大應(yīng)用價(jià)值。在研究有機(jī)-無(wú)機(jī)納米復(fù)合微球的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)聚苯乙烯粒子可以“溶解”在一定堿濃度的醇水介質(zhì)中，發(fā)明了一步合成均勻無(wú)機(jī)空心微球的制備方法，先后制備了SiO2,TiO2,CaS,ZnO,Ag均勻空心微球，可用于包覆、隔熱涂層、自修復(fù)涂層、輕質(zhì)填料等。

除Si元素之外，還有Ti、Zr、Al、B、常見(jiàn)可水解化合物的是Si(OEt)4，其它還有CH3Si(OMe)3、Ti(OC4H9)4。①反應(yīng)階段のSi(OR)4水解形成溶膠無(wú)機(jī)物縮聚：②反應(yīng)階段の縮聚形成凝膠形成的納米微粒表面含有硅羥基、硅烷氧基，在聚合物前驅(qū)體或預(yù)聚體存在時(shí)，這些表面基團(tuán)能與官能團(tuán)反應(yīng)。納米微粒の形成樹(shù)狀聚合物小知識(shí)超支化聚合物（2）納米微粒前驅(qū)體水解、縮聚的影響因素影響因素PH值催化劑濃度溶劑偶聯(lián)劑對(duì)硅氧烷來(lái)說(shuō)，水解時(shí)PH值比縮聚時(shí)的PH值要大。

PH值比較大時(shí)，縮聚反應(yīng)速度較快，容易導(dǎo)致產(chǎn)生團(tuán)簇，進(jìn)而形成膠團(tuán)粒子化結(jié)構(gòu)，甚至造成粒子的聚集沉淀，與聚合物造成相分離，得不到納米級(jí)復(fù)合材料。①影響因素のPH值影響從反應(yīng)機(jī)理看，催化劑濃度的大小，決定了反應(yīng)初期的反應(yīng)時(shí)間。催化劑濃度大水解速度快，反應(yīng)時(shí)間短與末端活性大的聚合物相適應(yīng)與末端活性大的聚合物相適應(yīng)濃度小時(shí),與此相反②影響因素の催化劑濃度的影響常用的溶劑有水、醇、酰胺類(lèi)等，它們有的即是溶劑，又參與反應(yīng)。溶劑對(duì)于溶膠-凝膠過(guò)程中無(wú)機(jī)組分的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)也會(huì)產(chǎn)生影響。利用甲基吡咯烷酮作為懸浮介質(zhì)，納米粉體AlN的凝聚程度明顯地從微米尺寸減小到納米尺寸。

同一類(lèi)溶劑，不同的極性，對(duì)膠凝時(shí)間和納米相的大小也有不同的作用結(jié)果。③影響因素の溶劑的影響硅烷偶聯(lián)劑：RSiX3④影響因素の偶聯(lián)劑的影響能夠水解的鹵素或烷氧基可含雙鍵參與聚合反應(yīng)參與溶膠-凝膠過(guò)程中的水解與縮聚，達(dá)到共水解共縮聚的目的，提供納米相無(wú)機(jī)粒子與有機(jī)基體的結(jié)合力參與有機(jī)聚合，將有機(jī)基體和無(wú)機(jī)粒子以橋架的形式緊密連接在一起（3）雜化納米復(fù)合材料的形成納米復(fù)合材料納米微粒前軀體水解后產(chǎn)物反應(yīng)型聚合物（含低聚物）納米微粒前軀體水解后產(chǎn)物惰性聚合物①反應(yīng)型聚合物（低聚物）實(shí)現(xiàn)有機(jī)聚合物與無(wú)機(jī)相物理或化學(xué)的組合而形成復(fù)合材料的方法：有機(jī)聚合物本身就具有可參與無(wú)機(jī)納米相預(yù)聚體縮聚的功能基團(tuán)帶有硅烷、硅醇或其它功能基的有機(jī)聚合物，與金屬烷氧化合物共水解和共縮聚，形成納米相利用可聚合的硅氧烷進(jìn)行水解和縮聚，隨后在溶膠－凝膠的第二階段的在光化學(xué)或熱化學(xué)作用下，參與低聚物，共同形成聚合物網(wǎng)絡(luò)可參與硅烷氧化物水解縮聚反應(yīng)的聚合物：聚二甲基硅烷Cl-SiR2-Cl+2Na→

(SiR2)n+2NaCl聚四氫呋喃HO-(CH2CH2CH2CH2O)n-H聚醚酮聚惡唑啉聚酰亞胺等特點(diǎn)：其末端都含有特定的官能團(tuán)，可參與縮聚反應(yīng)?？蓞⑴c硅烷氧化物水解縮聚反應(yīng)的聚合物聚二甲基硅烷Cl-SiR2-Cl+2Na→

(SiR2)n+2NaCl可參與硅烷氧化物水解縮聚反應(yīng)的聚合物聚四氫呋喃HO-(CH2CH2CH2CH2O)n-H聚四氫呋喃主要用作嵌段聚氨酯或嵌段聚醚聚酯的軟鏈段。由平均分子量為1000的聚四氫呋喃制得的嵌段聚氨酯橡膠，可用作輪胎、傳動(dòng)帶、墊圈等；也可用于涂料、人造革、薄膜等。制得的嵌段聚醚聚酯為熱塑性彈性體。平均分子量為2000的聚四氫呋喃，可用以制聚氨酯彈性纖維。近年來(lái)又發(fā)現(xiàn)，由聚四氫呋喃制成的嵌段聚氨酯具有良好的抗凝血性，可用作醫(yī)用高分子材料?？蓞⑴c硅烷氧化物水解縮聚反應(yīng)的聚合物聚醚酮由4，4'-二氟二苯酮與對(duì)苯二酚所組成的聚芳醚酮熔點(diǎn)334℃，拉伸強(qiáng)度112～132MPa，拉伸模量150℃時(shí)為1.1GPa，180℃時(shí)為0.4GPa。能與玻璃纖維或碳纖維制成增強(qiáng)材料或復(fù)合材料。應(yīng)用于耐高溫結(jié)構(gòu)材料、特種涂料、耐磨材料和電絕緣材料可參與硅烷氧化物水解縮聚反應(yīng)的聚合物聚酰亞胺

形成復(fù)合材料還有別的影響因素，如：聚合物濃度、聚合物相對(duì)分子量等。聚二甲基硅烷的相對(duì)分子量和使用量對(duì)復(fù)合材料有決定性的影響，可以是柔軟的，可以是剛硬的、也可以是光學(xué)透明的。聚二甲基硅烷的使用量減少，復(fù)合材料的硬度增加，模量提高，但是材料容易起皺甚至龜裂，無(wú)法制備薄膜型鑄模材料。利用分子量分布較窄的聚二甲基硅烷并控制用量，則可以得到基本無(wú)相分離的復(fù)合材料。但是有一個(gè)缺點(diǎn)就是，容易分解。

硅氧烷水解縮聚反應(yīng)，形成了以化學(xué)鍵聯(lián)結(jié)聚合物大分子鏈的SiO2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，無(wú)機(jī)相與有機(jī)相因此存在強(qiáng)界面作用，形成納米級(jí)復(fù)合的雜化材料。納米微粒的前驅(qū)體不同，活性聚合物結(jié)構(gòu)不同，可以形成各種各樣的納米復(fù)合材料。如：納米SiO2∕聚碳酸酯、納米SiO2∕聚二甲基硅烷、納米SiO2∕聚丙烯酸酯等雜化納米復(fù)合材料。大分子鏈末端無(wú)活性基團(tuán)，不參與溶膠－凝膠體系的水解和縮聚的聚合物，主要有聚甲基丙烯酯甲酯、聚丙烯酸甲酯等聚丙烯酸酯類(lèi)，還有一些聚烯烴類(lèi)聚合物如聚苯乙烯、聚乙烯等。在復(fù)合材料中，這些聚合物與無(wú)機(jī)組分不存在主化學(xué)鍵作用，而有范德華力或氫鍵的作用，這種作用足以將互不相容的兩種組分達(dá)到分子水平或納米水平的互容程度，形成光學(xué)上透明的復(fù)合材料。②惰性聚合物優(yōu)點(diǎn)在溶膠－凝膠體系中，這類(lèi)聚合物不參與體系的反應(yīng)，僅是無(wú)機(jī)相前驅(qū)體的水解與自縮聚，因此，對(duì)烷氧化合物的水解和縮聚的控制就顯得比較簡(jiǎn)單，特別是非常容易控制水解的速度缺點(diǎn)體系的分子運(yùn)動(dòng)受到聚合物長(zhǎng)鏈的阻礙作用，會(huì)使TEOS等烷氧化合物的水解物的自縮聚受到抑制，造成水解物自縮聚不徹底。同時(shí)由于這類(lèi)聚合物的耐熱性并不高，也無(wú)法通過(guò)高溫?zé)崽幚硗瓿勺钥s聚，這種反應(yīng)的不徹底性，對(duì)納米復(fù)合材料的性能有一定程度的不利影響納米微粒前驅(qū)體和聚合物前驅(qū)體同步形成雜化復(fù)合材料氧烷化合物水解形成溶膠水解后的化合物在聚合物前驅(qū)體中形成凝膠聚合物前驅(qū)體聚合與無(wú)機(jī)水解物縮聚同時(shí)進(jìn)行有機(jī)聚合物形成連續(xù)相，無(wú)機(jī)縮聚物形成非連續(xù)相即無(wú)界面的納米相納米復(fù)合材料溶膠－凝膠法獨(dú)特の優(yōu)點(diǎn)1由于溶膠－凝膠法中所用的原料首先被分散到溶劑中而形成低粘度的溶液，因此，就可以在很短的時(shí)間內(nèi)獲得分子水平的均勻性，在形成凝膠時(shí)，反應(yīng)物之間很可能是在分子水平上被均勻地混合2由于經(jīng)過(guò)溶液反應(yīng)步驟，那么就很容易均勻定量地?fù)饺胍恍┪⒘吭?，?shí)現(xiàn)分子水平上的均勻摻雜3與固相反應(yīng)相比，化學(xué)反應(yīng)將容易進(jìn)行，而且僅需要較低的合成溫度，一般認(rèn)為溶膠一凝膠體系中組分的擴(kuò)散在納米范圍內(nèi)，而固相反應(yīng)時(shí)組分?jǐn)U散是在微米范圍內(nèi)，因此反應(yīng)容易進(jìn)行，溫度較低4選擇合適的條件可以制備各種新型材料溶膠－凝膠法の缺點(diǎn)1目前所使用的原料價(jià)格比較昂貴，有些原料為有機(jī)物，對(duì)健康有害2通常整個(gè)溶膠－凝膠過(guò)程所需時(shí)間較長(zhǎng)，常需要幾天或兒幾周3凝膠中存在大量微孔，在干燥過(guò)程中又將會(huì)逸出許多氣體及有機(jī)物，并產(chǎn)生收縮溶膠－凝膠法相關(guān)文獻(xiàn)ξ6SiO2雜化復(fù)合材料

以聚合物前驅(qū)體或其預(yù)聚體或聚合物的形式，通過(guò)溶膠-凝膠技術(shù)形成的SiO2納米雜化材料比較多，這也是溶膠-凝膠技術(shù)合成納米復(fù)合材料的成功之處。目前已知的這類(lèi)聚合物或前驅(qū)體主要有：聚二甲基硅烷、聚環(huán)氧丁烷、聚酰亞胺、聚酰胺、聚乙烯基亞胺等

這些高分子物質(zhì)與納米相無(wú)機(jī)物或存在化學(xué)作用，或是物理作用。在溶膠-凝膠技術(shù)中一般是以水解和縮聚形成的無(wú)機(jī)相組分增強(qiáng)、改善有機(jī)基體的某些性能為目的，但也有利用有機(jī)組分來(lái)改善、增強(qiáng)無(wú)機(jī)基體的某些性質(zhì)。如，對(duì)水解縮聚形成的SiO2進(jìn)行改性，以其特有的發(fā)光性賦予復(fù)合材料良好的熒光性。SiO2雜化復(fù)合材料1SiO2-聚碳酸酯雜化復(fù)合材料2SiO2-聚丙烯酸酯雜化復(fù)合材料3SiO2-橡膠雜化復(fù)合材料4SiO2-環(huán)氧樹(shù)脂雜化復(fù)合材料5SiO2-ABS雜化復(fù)合材料①SiO2-聚丙烯酸酯雜化復(fù)合材料：聚丙烯酸酯是廣泛用途的聚合物材料，通常硬度低、力學(xué)性能差。當(dāng)用無(wú)機(jī)材料對(duì)其改性時(shí)，往往因無(wú)機(jī)材料的相分離而難以奏效。溶膠-凝膠法是以無(wú)機(jī)納米相改善聚丙烯酸酯某些性質(zhì)比較好的方法，其中最典型的改性材料就是甲基丙烯酸甲酯。

甲基丙烯酸甲酯的透明性高，密度小、價(jià)格低，易于加工成型等優(yōu)點(diǎn)，是優(yōu)秀的有機(jī)光學(xué)材料，但硬度低、力學(xué)性能差，表面易劃傷，導(dǎo)致光學(xué)性能下降，從而限制了它的使用。SiO2玻璃的結(jié)構(gòu)在許多方面與高聚物有機(jī)玻璃頗相似，溶膠-凝膠法是二者結(jié)合的有效途徑。將有機(jī)玻璃基體中摻入無(wú)機(jī)納米材料，或?qū)⒂袡C(jī)功能分子或聚合物摻入無(wú)機(jī)聚合物網(wǎng)絡(luò)中，便可合成具有特殊性能的無(wú)機(jī)-