無(wú)機(jī)納米材料是納米材料從物質(zhì)的類別來(lái)劃分出的一種納米材料。指其組成的主體是無(wú)機(jī)物質(zhì)。納米材料指的是納米結(jié)構(gòu)按一定方式堆積或一定基體中分散形成的宏觀材料。納米結(jié)構(gòu)為至少一維尺寸在1～100nm 區(qū)域的結(jié)構(gòu)，它包括納米粒子、納米纖維、納米薄膜、納米塊狀和納米晶等。

無(wú)機(jī)納米粒子具有很強(qiáng)的活性，使其易與環(huán)氧樹(shù)脂分子發(fā)生鍵合作用，提高了分子間的作用力，其對(duì)聚合物的增韌克服了傳統(tǒng)彈性體在增韌聚合物的同時(shí)使其剛度和強(qiáng)度降低的缺點(diǎn)，因而在環(huán)氧樹(shù)脂及其多種聚合物改性中的應(yīng)用日益廣泛。

1、納米SiO2

納米SiO2是不定型的白色粉末（指團(tuán)聚狀態(tài)），其分子結(jié)構(gòu)呈三維鏈狀，存在大量不飽和的殘鍵和不同鍵合態(tài)的羥基。它可與基材的某些基團(tuán)發(fā)生鍵合作用，從而大大改善材料的硬度和強(qiáng)度。納米SiO2顆粒尺寸小，具有較高的流動(dòng)性，當(dāng)采用適當(dāng)?shù)姆绞脚c樹(shù)脂復(fù)合時(shí)，其分布在高分子鍵的空隙中，使得復(fù)合材料的強(qiáng)度、韌性、延展性顯著提高。

2、層狀硅酸鹽粘土

層狀硅酸鹽是粘土礦物，如鈉蒙脫土、鋰蒙脫土和海泡石等可用于制備聚合物，目前研究較多并具有實(shí)際應(yīng)用前景的納米復(fù)合材料用層狀硅酸鹽、結(jié)構(gòu)單元是由一片鋁氧八面體夾在兩片硅氧四面體之間形成的層狀結(jié)構(gòu)，層間有可交換性陽(yáng)離子，如Na+、Ca2+、Mg2+等，它們中可與無(wú)機(jī)金屬離子或有機(jī)陽(yáng)離子等交換，從而修飾硅酸鹽層間表面形成具有不同性能的無(wú)機(jī)和有機(jī)粘土，這種硅酸鹽粘土以納米級(jí)微塊分散在聚合物中，形成無(wú)機(jī)/有機(jī)復(fù)合材料，其性能明顯優(yōu)于純聚合物材料，在制備聚合物/納米復(fù)合材料領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。

3、納米CaCO3

納米CaCO3材料來(lái)源易得，用納米CaCO3作為塑料填充劑可減少樹(shù)脂用量，大大降低成本，而且制品的拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率等性能指標(biāo)均有所提高，起到補(bǔ)強(qiáng)劑的作用，還可以提高塑料加工時(shí)的流變性和擠出速度，改善塑料加工性能。研究發(fā)現(xiàn)，摻加納米CaCO3后材料得以增強(qiáng)增韌，且其光透性能沒(méi)有受到影響。

4、納米TiO2

TiO2的晶體粒徑達(dá)到納米級(jí)后，其性能得到極大改善產(chǎn)生突破性的變化。將其添加于環(huán)氧樹(shù)脂中可明顯提高材料的綜合性能。

5、納米Al2O3

工業(yè)界對(duì)納米Al2O3在聚合物和環(huán)氧樹(shù)脂改性中的應(yīng)用進(jìn)行了大量的研究，將納米Al2O3粒子用作橡膠填充時(shí)可以提高其介電性、耐磨性和材料的耐高溫沖擊韌性。納米α-Al2O3與環(huán)氧樹(shù)脂的復(fù)合材料，使其模量增加，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度提高，模量達(dá)極大值。納米Al2O3與其他填料一起填充聚合物還可能產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。

6、納米ZnO

納米ZnO是常用于聚合物增韌改性主流產(chǎn)品，它用于改性環(huán)氧樹(shù)脂已相當(dāng)廣泛，但仍存在許多問(wèn)題，主要是如何解決納米粒子的團(tuán)聚，使其盡可能均勻地分散在聚合物材料體系中，以得到增強(qiáng)增韌的高性能環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料。

7、石墨烯

任小孟等研究了天然石墨（NG）、石墨烯（GNS）、膨脹石墨（EG）和氧化石墨烯（GO）4種石墨烯類材料對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的增韌和增強(qiáng)作用。不同添加劑對(duì)斷裂伸長(zhǎng)率的影響不同，石墨烯（GNS）的作用最明顯，余者較差，天然石墨（NG）不能增韌環(huán)氧樹(shù)脂。

2016年3月Haydale公司與其他公司合作，利用納米石墨烯填料/ARALDITER環(huán)氧樹(shù)脂材料首次研制成汽車殼體，并在2016JEC（巴黎復(fù)合材料展覽會(huì)）展示。與傳統(tǒng)復(fù)合材料汽車殼體相比，其強(qiáng)度更高，更環(huán)保、耐用，還具有降低增強(qiáng)纖維含量從而降低車殼重量（輕量化）的潛力。

采用無(wú)機(jī)納米粒子填充環(huán)氧樹(shù)脂使其韌性、強(qiáng)度、耐濕熱性、耐磨性等各方面都得到提高，尤其是石墨烯的出現(xiàn)，使環(huán)氧樹(shù)脂基的復(fù)合材料進(jìn)一步高性能化和多功能化，甚至產(chǎn)生許多特異的功能。隨著科技進(jìn)步，納米級(jí)粒子及表面處理技術(shù)不斷成熟，環(huán)氧樹(shù)脂、無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料將在電子元器件、食品包裝、燃料罐、汽車、航空等領(lǐng)域顯示出更廣闊的應(yīng)用前景。

來(lái)源：王慧,王秀玲,丁著明.無(wú)機(jī)納米粒子在環(huán)氧樹(shù)脂增韌改性中的應(yīng)用[J].熱固性樹(shù)脂,2018,33(06):55-65.