첫째, 나노 물질의 특성
나노 미터의 길이 측정의 단위이며, 1 나노 미터는 나노 물질이 1 ~ 100nm 정도의 크기 범위에 첨가제로서 정의된다. 미터 십억, 전이 영역의 클러스터의 상기 입자 크기 범위 및 거시적 인 물체를 접합하는 것이다 전형적인 중시 적 시스템. 나노 미터 범위로 물질의 입자 크기는 보통의 입자 크기는 특정 속성이 없을 때.이 때문에 같은 전자 드 Buluo과 나노 입자 상당한 길이의 많은 기능 크기 및 재질 파장은 나노 물질의 물리 화학적 특성 결과 개체는 다른 원자, 분자, 또한 육안 구조 사이에 다른 성능 등 초전도 결맞음 길이 강자성 임계치를 미세 의도된다.
(a) 나노 입자의 포괄적 인 효과
입자의 내부에있는 동안, 본래의 결정화가 나노 입자는 비정질 층을 지시 원자단 또는 표면 원자가 단락이나 장거리 질서도 아닌 원자 또는 분자로 이루어지는 분자 집합체의 작은 개수 주기적으로 배열 된 원자. 다음 특수 속성을 유도하는 것은 나노 입자의 특수 구조입니다.
1, 볼륨 효과
또한, 광 파장의 코 히어 런스 길이에 나노 입자의 작은 크기는, 파장이 초전도 전송 특성 깊이 나 크기 비교 이하인 드 Buluo, 결정 주기적 경계 조건을 의도 작은 크기의 효과.라고도 볼륨 효과 파괴, 보통 소리, 빛, 전기, 극적으로 변화 재료의 자기 열 및 촉매 특성과 비교하여 재료로 인한 무정형의 표층 부근 원자의 밀도를 감소시킨다.
2, 표면 효과
입자의 크기를 말한다 또한 인터페이스 효과라고도 표면 효과, 원자 나노 입자 표면의 원자의 총수의 비율이 증가함에 따라 급격하게 감소하고, 이러한 동일한 nanograin 트윈 경계 각종 결함 (있는데, 결함, 전위 등) 적층, 심지어 서로 다른 준 안정 상 공존이 특정 구조의 성능에서의 변화를 초래하고, 이에 의해 다수의 특정 속성을 갖지 않는 종래의 고체를 유도한다.
3, 양자 터널링
장벽을 통과하는 능력을 갖는 미세 입자는 나노 입자의 터널 효과 자화 강도 양자 터널링 효과가 그들이 배리어 시스템 육안 변경 될 수있다. 이러한 입자 크기 감소하기 때문에, 입자가 감소 원자라고도 원인.
(b) 나노 입자의 특성
나노 입자의 특성은 표면 특성과 본질 특성의 두 가지 측면에서 분석 할 수 있습니다.
많은 나노 입자는 좋은 성능 및 인해 큰 비 표면적에 대한 물리적 특성에서 저밀도 낮은 흐름 속도와 고 흡수성, 높은 혼합 성능과 낮은 압축 등의 표면 특성을 가지고 많은 나노 입자 특징으로 인해 특별한 표면 구조에, 그 표면적이 큰 관련이 나노 입자의 표면에 표면의 원자 층을 생성하고, 입자 작은는 더 큰 원자의 표면층의 두께는 원자의 내면 층으로 구성된 "가스 등 '구조 층 아니다 고도로 대칭이지만 입경 연결된 제조 방법은, 저밀도 층 구조가 화학적 및 물리적 특성, 높은 표면 에너지, 강한 흡착에서 불안정 균일 분산 나노 제조 어렵고, 특히 물리적 방법 입자, 기계적 에너지는 쉽게 입자 사이의 응집을 일으키는 표면 에너지로 변환 될 수 있습니다.
주로 다음과 같은 측면에서 나노 입자의 고유 특성 : 반응성의 증가, 높은 촉매 성능, 융점 강하는 저항 증가는 자기 강화 모두 광 흡수 특성, 발광 강도 특성이 우수한 광학 특성, 경도 및 가소성의 강도 , 높은 비열, 높은 열팽창 및 높은 확산 성.
둘째, 일반적으로 사용되는 나노 소재
이론적으로, 어떤 물질도 나노 물질로 만들어 질 수 있습니다. 산업화 된 나노 물질은 대부분 화학 합성을 기반으로하며, 물리적 방법은 현재 그래 핀 (graphene)에만 사용됩니다.
(a) 나노 - 무기 충전재
1, 나노 점토
점토는 몬모릴로나이트 (AN MMT), 아타 풀 가이트 점토합니다 (TA), 일 라이트 (illite), 세피 올 라이트, 운모 수화물, 및 오팔의 가장 일반적으로 사용 몬모릴로나이트 포함한 실리케이트 물질의 클래스에 대한 일반적인 용어이다.
(1) 몬모릴로나이트 (MMT)
몬모릴로나이트는 플라스틱 변형은 장벽에 사용될 수있는 천연 미네랄 물질의 SiO2 (함유량 72 %), (의 Al2O3 함량 14 %)의 주요 성분이다. 몬모릴로나이트 친수성 소유 성 성능 큰 수지의 상용 성이 나쁜보다 가장 좋은 수지 복합 재료를 형성하기 위해, 제 오일. 수지와의 호환성을 향상시키기 위해 소수성 개질 처리를 할 몬모릴로나이트 수 우물 층을 개재 성능을 사용 장쇄 유기 화합물 층이 개재 대해 크게 강도, 인장 강도, 굴곡 강도, 굴곡 탄성율 향상 및 충격 동안이 긍정적 나노 필러의 다양한 제조 수지, 플라스틱의 다양한 호환성을 향상 우리는 현재 나노 물질 연구의 초점이다. 현재, 성공적으로 PA6 / 몬모릴로나이트, PET / 몬모릴로나이트, PMMA / 몬모릴로나이트, PI / 몬모릴로나이트, EP / 몬모릴로나이트, PS / 몬모릴로나이트로 개발 다른 복합 재료.
(2) 아타 풀 가이트 (AT 또는 ATP)
아타 풀 가이트 점토는 나노 클레이 다양한 비금속 무기질 수화 규산 마그네슘이다. A와 같은 결정 체인 층상 구조이지만 몬모릴로나이트의 고유 층 구조, 아타 풀 가이트를 아타 풀 가이트 일반적으로 화학식 Si8Mg5O20'Al '(OH) 2 (OH2) 4.4H2O. 나노 결정 잉곳은 용이 집합체이므로 아타 펄 자이 트로 마그네슘 알루미 풍부한 미네랄의 수성 천연 섬유 결정 형태, 중합체 만 혼합 미크론 크기와 혼합하는 단계. 증분을 충전하는 역할을 비극성 중합체는 불량으로 호환성 큰 표면 실란 올기를 아타 풀 가이트, 표면. 현재 아타 풀 가이트를 채우기 전에 처리 될 플라스틱에 주로 PET 및 PA의 애플리케이션은 핵제 및 절연 재료.
(3) 일 라이트
라이트은 KAl2의 화학 구조식 'hydromuscovite'(알루미늄 (Al), 실리콘) Si3O10 '(OH) 2.nH2O. 라이트 성분 비교 공지 칼륨 알루미 운모 군 점토 광물 인 컴플렉스, 특정 구성이 특정 범위 내에서 변경되므로 적용이 제한됩니다.
시트 형상 분말 에리 증분 예로서 PVC 기입하는 이중 효과를 개질 충전제를 보강하면, 약 3 부, 인장 강도의 양으로 첨가 될 때, 충격 강도가 최대에 도달하고, 굴곡 강도, 굴곡 모두로서 모듈러스 및 열 변형 온도는 10 시간 전에 서서히 증가합니다. Illite는 플라스틱의 인성을 개선하면서 치수 안정성, 크리프 저항성, 가스 배리어 특성, 절연 특성 및 뒤틀림 저항성을 향상시킵니다.
(4) 경련
상기 화학식 1 층 점토 체인 구조 (SI12) (MG8) Ø30 (OH) 4 (OH2) 4.8H2O : 세피 올 라이트는 수화 된 마그네슘 실리케이트, 사슬 및 섬유의 전이를 갖는 적층 구조는 2이다 실리카 정사면체와 정팔면체가 마그네시아. 충전제와 일 라이트와 마찬가지로 모두 증분의 변형 이중 효과를 보강 침상 해포석. 예컨대 PVC 채우기 위해, (3)의 첨가량 좌우측 부, 인장 강도, 충격 강도가 최대 굴곡 강도가 저하되어 도달하고, 굴곡 탄성율 및 열 변형 온도는 서서히 특히 굴곡 탄성율이 급격히 증가, 부품 (10) 전에 증가 될 때.
(5) 오팔
오팔 또한 치밀한 유리 덩어리 SiO2nH2O. 오팔 외관, 색, 흰색, 하늘색 화학 성분을 갖는 단백질 토양, 비결정 또는 젤라틴 수용액 활성 실리카로 공지 다공질 회색 그것은 2.07의 상대 밀도를 가지며 더 가벼운 무기 충전제입니다.
분명히 단지 어려운 개량 작업 가득 오팔 폴리에틸렌, 충격 강도가 160 % 증가한 반면에 예컨대 HDPE 오팔 3000 메쉬 티타 네이트 커플 링제 처리 30 %, 실질적으로 평면 인장 강도. ABS 추가 또한 충격 강도를 크게 향상시킬 수 있습니다.
2, 산화 아연 나노
나노 산화 아연을 1 ~ 100 nm의 사이 (ZnO)을 입자 크기가 21 세기 새로운 고성능 미세 무기 제품이며, 이러한 비 이동성 형광 압전 흡수와 같은 다수의 특수 특성을 나타내 자외선은 광학적, 전기적, 자기 적, 성 등에의 놀라운 성능을 사용하는 능력을 산란, 가스 센서를 제조 할 수있는 형광체, 배리스터, 화상 기록 재료, 압전 재료, 배리스터, 고효율 촉매, 자성 재료와 플라스틱 막 등이다. 나노 산화 아연이 단열 재료로서 사용하고, 금속 질화물의 높은 가격, 카바이드 화합물을 사용할 수있다. 나노 산화 아연 좋은 항균 항균 효율이 매우 좋은 나노 산화 아연 98 %에 도달 할 자외선 차폐 재료.
3, 하이드 록시 아파타이트
화학식 또한, Ca10 (PO4)의 수산화 칼슘 화합물로 이루어진 하이드 록시 아파타이트 (HA) 6 (OH) 2가 하이드 록시, 인간 멜 하이드 록시 척추 뼈와 치아의 주성분 인 . 96 % 이상인 수산화 인회석 함량이 우수한 생체 적합성 인간 뼈 조직의 주요 구성 요소, 뼈 조직 복구 및 하이드 록시 아파타이트 뼈 재료를 적당량 첨가 모방 생산 용 플라스틱 재료에 더 사용이있다 : 그것은 복합 재료의 기계적 성질을 향상시키고 인간의 뼈와 일치시킬 수 있으며 복합 재료와 인체의 생리적 호환성을 향상시킬 수 있으며 심지어 인체와의 유기적 인 통합을 달성 할 수 있습니다.
4, 에어로겔
에어로젤 물질은 전류 밀도 '연기 고체'평판로 알려진 고체 낮은 상대 밀도 0.003 일 수있다 세계 알려진 인공 물질의 가장 작은 고체 형태이다. 에어로젤 새로운 광 나노 인 퓨필 고체 물질은 우수한 절연 특성을 갖는 이외에. 가장 새로운 고체 투명 절연 재료 중 가장 가볍고, 단열재로 간주되지만, 또한 감쇠 특성을, 사운드를 가지고있는 다른 탁월한 성능 광학 장치 용 절연 재료, 수퍼 커패시터 아트. 에어로겔 단열재 세 열전달 메커니즘, 즉 열 복사, 대류 및 전도 단열 표면 적응 광범위를 포함 재료.
5, 나노 탄산 칼슘
나노 탄산 칼슘이 얻어진다, 침강 탄산 칼슘, 탄화 공정 조건을 제어함으로써 탄화물 제조 공정에서 침강 탄산 칼슘 및 결정화 유도제의 첨가 제어에 속한다. 다른 나노 탄산 칼슘의 형상과 바늘의 사용 체인 나노 탄산 칼슘 구형 나노 탄산 칼슘은 얻을 수 목적 강인, 보강의 목적을 달성 할 수있는, 중공의 구형 나노 탄산 칼슘 경량 충진의 목적을 달성 할 수 시트형 나노 탄산 칼슘은 또한 복합 재료의 배리어 성을 향상시킬 수있다 이산화 티탄의 일부를 대체하기 위해 높은 은폐력을 사용할 수 있습니다.
6, 나노 이산화 규소
나노 실리카는 흄드 실리카이며 가장 중요한 첨단 기술의 초미립자 무기 신소재 중 하나입니다. 입자 크기가 작기 때문에 비 표면적이 크고 표면 흡착력이 강하고 표면 에너지가 크며 화학적 순도가 높고 분산력이 우수합니다. 내열성과 내열성이 뛰어나고 우수한 성능과 우수한 성능을 가지고 있으며, 우수한 안정성, 보강, 농축 및 틱소 트로피 (thixotropy)로 많은 분야와 분야에서 독특한 특성을 지니고 있으며 대체 할 수없는 역할을합니다. 플라스틱의 경우 백색 카본 블랙은 보강 된 카본 블랙보다 2 차적 인 충진재로서 플라스틱과 복합성 플라스틱을 형성하는데 사용되며 첨가량은 3 % ~ 5 %이며 복합 플라스틱의 성능을 향상시킬 수 있습니다. PP / 실리카 복합 시스템에서 충격 강도는 3.7kJ / m2에 이릅니다 .PP / 실리카 복합 재료로 미세 발포하면 충격 강도는 45.7kJ에 도달 할 수 있습니다. / m2.
(b) 나노 카본 재료
1, 그래 핀
그래 핀 (Graphene)은 탄소의 새로운 동소 체 (allotrope)이며, 지금까지 개발 된 모든 유형의 탄소 물질의 상이한 이성체 형태가 표 1에 나와 있습니다.
표 1 다른 탄소 재료 소개
그라 핀은 탄소 원자로 구성된 단층 구조의 신소재로, sp2 하이브리드 궤도 육각형 허니컴 구조의 탄소 원자와 단 하나의 탄소 원자로 구성된 평면 막입니다. 2 차원 재료 : 전통적인 기계적 스트립 핑법과 그라 핀의 산화 환원 생성물은 흑연과 분리되어 있으며, 현재 그라파이트를 원료로 사용하지 않고 그라 핀을 생산하는 많은 방법이 개발되어 왔으며 주로 기계적 스트리핑 방법, 산화 환원 및 산화 환원이 있습니다. 방법, 화학 기상 증착 방법, 용매 방법, 용액 방법 등은 대부분 상업 생산을 시작했습니다.
그 화학 구조에 기초하여, 그래 핀은 광 투과율이 우수한 고비 표면적, 높은 전기 전도성, 높은 열 전도성, 높은 배리어, 높은 열 안정성, 높은 자기 특성, 기계적 강도, 독특한 물리 화학적 성질들을 가지며, 변성 쉽게 대규모 생산은 최대 병목 그라 분산액은 중합체에의 분 산성을 향상시키기 위해 예를 들어,인가되는, 방법은 종종 사용 : 혼합 시트 / 복합 하이브리드 구면 분산 촉진 부가, 표면 처리 (표면 그래프트, 표면 플라즈마 처리, 계면 활성제 처리, 표면 실란 커플 링제 처리), 상용화 제의 첨가, 말레 산 무수물 및 기타 기능성 관능기 유전체 고분자 물질의 첨가는 수지와의 상용 성을 효과적으로 개선 할 수있다 섹스.
이는 그래 핀이 고통 포인트의 개발을 억제 하나는 분산 문제이지만, 액체 분산 현재 기본적으로 문제를 해결하지만, 이전에보고 된 고체 느린 진행, 전용 실험실을보고, 다른 하나는 가격 문제, 현재의 흑연 알켄의 가격은 매우 높으며 일반적인 플라스틱 개조에서는 견딜 수 없습니다.
2, 탄소 나노 튜브
카본 나노 튜브의 탄소 nantube 영어 이름, 특정 조건하에 탄소 나노 튜브의 같은 탄소수 다수 동축 중공 골재 함께 관형 구조체, 나노 미터의 직경 치수를 형성하도록 함, 마이크로 미터 정도의 축 방향 치수. 비록 탄소 나노 튜브는 탄소 재료 계열의 동종 형체 (allomorph)의 구성원이기도하지만 육각형 구조로 완벽하게 연결된 1 차원 양자 재료이기 때문에 기계적, 전기적 및 화학적 특성이 뛰어납니다. 탄소 나노 튜브는 단일 벽과 다중 벽의 두 가지 범주로 나눌 수 있는데, 현재 단일 벽 탄소 나노 튜브가 주로 사용되고있다.
표 2 다른 고강도 재료의 성능 비교
탄소 나노 튜브는 상대 밀도가 2.1이고 녹는 점이 3652-3687 ° 인 검은 냄새가없는 분말입니다. 주요 특성은 다음과 같습니다 :
(1) 고강도
탄소 나노 튜브는 그 성능 탄소 섬유와 유사한 큰 종횡비, 즉 고 강성을 갖는 이상적인 일차원 모형 재료이고, 1/6의 가중치를 갖는 계수가 높은 스틸, 강철의 100 배 강도 비철금속의 강도는 표 2와 같이 강재의 600 배입니다.
(2) 높은 전도도
P 개의 원자 상에 탄소 나노 튜브가 현저하게, 탄소 나노 튜브는 우수한 전기적 특성을 갖는 기인 공액 효과, 전자 비편 재화 π 결합 폭넓게 형성 0.09Ω.cm.의 체적 저항율은 도전성이 이론적 예측에 의존 . 지름 6nm보다 큰 경우에는 그 직경 및 벽 CNT의 나선 각도는, 도전성이 저하하며 직경이 6nm 미만이면, 탄소 나노 튜브는 우수한 전기적 특성을 갖는 일차원 양자 선으로 볼 수는 황 것으로보고되었다. 초전도 전이 온도에도 초전도 0.7nm의 직경을 갖는 탄소 나노 튜브가 1.5 × 10-4K이지만 나타낸다고 계산 초전도 분야에서 탄소 나노 튜브의 전망있다.
(3) 높은 열전도율
탄소 나노 튜브는 따라서 뛰어난 열 전달 성능, CNT의 매우 큰 종횡비 및 적합한 방향, 탄소에 의해 수직 방향으로 그 하부 열교환 성능 대향 길이 방향에 따른 고성능 열교환을 가지고 나노 튜브는 높은 이방성 열전 도성 물질을 합성 할 수있다. 또한, 카본 나노 튜브는 매우 긴 복합 재료에 탄소 나노 튜브를 도핑 미량으로, 복합체의 열전도도가 매우를 얻을 수있을 것이며, 높은 열전도율 탄소 나노 튜브의 전기 및 열 전도율의 큰 향상은 표 3에 나와 있습니다.
표 3 탄소 나노 튜브의 전도도 및 열전도도
(4) 기타 특성
탄소 나노 튜브는 또한 광학 및 수소 저장과 같은 우수한 특성을 지니고 있으며, 탄소 나노 튜브가 고분자 복합 재료, 특히 수소 연료 전지 자동차에 이상적인 보강재가되는 우수한 특성입니다.
탄소 나노 더 응용 프로그램이 최근 몇 년 동안 널리 없었다 해결되지 않기 때문에 폴리머의 분산으로, 수년에 걸쳐 개발, 탄소 나노 튜브 문제의 분산, 킬로그램 레벨 당 백위안의 처리에 상당한 감소와 결합으로 사용을하고, 해결 스퍼트 휴식. 용액 PMMA, 0.01 초 / cm의 전도도, 80MPa의 인장 강도, 24.2kJ의 충격 강도 (표면 개질 PVDF)와 4 %의 카본 나노 튜브를 배합 예, 초음파 분산 법에 대해서는 / m2.
셋째, 나노 금속 소재
최근에는 나노 실버 및 나노 구리 섬유가 개발되어 플렉서블 투명 전도성 고분자 필름의 제조에 널리 사용되고 있으며 OLED의 필수 음극 물질이되었습니다.
1, 나노 실버 와이어
일차원 섬유 금속 은나노 은선 갖는 작은 크기, 표면적, 양호한 화학적 특성 및 촉매 적 특성, 전기 전도성의 제한 길이가없는 (전형적으로 20 내지 100 nm 범위에서) 나노 미터 범위의 나노 와이어 직경, 특성, 항균성 및 생리 학적으로 적합한는 표 4에 나타낸다 구체적으로 나노 와이어를 제조하는 방법은 : 간단한 폴리올있어서, 높은 생산 효율 보낸 템플릿 이용한 다가 알콜, 광 방사선, 열 등 소프트 화학 용매, , 단점은 제품의 낮은 농도 인 저비용 제조 방법의 주류가된다. 실버 나노 와이어를 제조 할 수 있으며, 예를 들면, 투명 도전 유연한 플라스틱 필름, 특히 기본 구조는 PET 막이고, 상기 코팅 층은 나노 와이어 분산액 아크릴 표면 보호 층 인 코팅 : 기판은 지지층이고, 중간 코팅은 투명 전도 층이며, 보호 층은은으로부터 산화를 보호하고 도전성을 감소 시키는데, ITO 및 금속 메쉬 투명 도전 필름의 주요 대안이다.
표 4 3 종류의 투명 전도 막의 성능 비교
2, 나노 동선
150 ± 50 ㎚)의 직경 (크기 10 ㎛의 길이. 투명한 내마모성 등의 특성, 투명 터치 스크린 막, 도전성 및 대전 방지 코팅, 잉크 및 접착제 향상된 자기 윤활성 중합체를 첨가 높은 전도도, 마찰 감소를 갖는다 복합 재료.
결론
재료 물리학 및 기타 분야의 급속한 발전으로 나노 입자를 추가하면 수정 된 플라스틱의 훌륭한 방법이되었다,하지만 플라스틱 도로 정비 갈 길이 멀다는,로, 나노 입자 수정 플라스틱 성능의 사용을 강화하기 위해 노력을 계속 업계에서 동료에게 필요 플라스틱은 더 많은 새로운 응용 분야를 개발합니다.