高分子材料与纳米技术

目录

摘要 (1)

Abstract (2)

1纳米科技发展态势和特点 (3)

2高分子材料与纳米技术概况 (3)

2.1几种高分子基纳米复合材料的制备方法及概述 (5)

2.1.1 插层复合法 (5)

2.1.2原位复合法 (6)

2.1.3溶胶-凝胶法 (7)

2.1.4LB膜法 (8)

2.1.5微乳液聚合法 (8)

3 高分子纳米复合材料的应用 (8)

4高分子基纳米复合材料的应用简介 (9)

4.1高性能工程塑料 (9)

4.2电子产品材料 (10)

4.3其他应用简介 (11)

参考文献 (12)

致谢 (13)

纳米技术与高分子材料

摘要：纳米技术正全力推动着化学工业未来的发展。随着一些纳米技术的工业产品问世以及所显示出的诱人前景，现在“纳米技术”已经成为家喻户晓的名词。纳米技术能在＜100nm的水平上合成、处理和表征物质，这是一个涉及多门学科的广阔领域，它包含有：纳米材料、纳米生物技术、纳米电子学和纳米系统，如纳米电子机械系统、和分子机械等。在世界范围内, 高分子材料的制品属於最年轻的材料．它不仅遍及各个工业领域, 而且已进入所有的家庭, 其产量已有超过金属材料的趋势, 將是21世纪最活跃的材料支柱．高分子材料在我们身边随处可见。高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料。

关键词：纳米技术，高分子材料，复合材料，发展

Nanotechnology and Polymer materials Abstract:Nanotechnology are trying their best to push chemical industrial future development. With some of nanometer technology industrial product appearance and shown tempting prospects, now "nanotechnology" has become a household nouns. Nanotechnology can in < 100nm level synthesis, processing and characterization of material, this is a broad field involving the multi-discipline, it contains: nano materials and nano biotechnology, nanoelectronics and nano system ，such as nanospheres electronic mechanical system, and the molecular machinery, etc. Worldwide, polymer products belong to the youngest material. It not only in many industrial fields, and has entered all the family, its production has been more than metal materials trend will is the 21st century the most active material pillar. Polymer materials in our side can be seen everywhere. Polymer materials according to characteristics into rubber, fiber, plastic, polymer adhesives, polymer coating and polymer matrix composites

Key words:Nanotechnology,Polymer materials, composite materials, development

1 纳米科技发展态势和特点

科学界普遍认为，纳米技术是21世纪经济增长的一台主要的发动机，其作用可使微电子学在20世纪后半叶对世界的影响相形见绌，纳米技术将给医学、制造业、材料和信息通信等行业带来革命性的变革。因此，近几年来，纳米科技受到了世界各国尤其是发达国家的极大青睐，并引发了越来越激烈的竞争。

由于纳米技术对国家未来经济、社会发展及国防安全具有重要意义，世界各国(地区)纷纷将纳米技术的研发作为21世纪技术创新的主要驱动器，相继制定了发展战略和计划，以指导和推进本国纳米科技的发展。目前，世界上已有50多个国家制定了国家级的纳米技术计划。一些国家虽然没有专项的纳米技术计划，但其他计划中也往往包含了纳米技术相关的研发。

众所周知，为了抢占纳米科技的先机，美国早在2000年就率先制定了国家级的纳米技术计划(NNI)，其宗旨是整合联邦各机构的力量，加强其在开展纳米尺度的科学、工程和技术开发工作方面的协调。2003年11月，美国国会又通过了《21世纪纳米技术研究开发法案》，这标志着纳米技术已成为联邦的重大研发计划，从基础研究、应用研究到研究中心、基础设施的建立以及人才的培养等全面展开。

曰本政府将纳米技术视为“曰本经济复兴”的关键。第二期科学技术基本计划将生命科学、信息通信、环境技术和纳米技术作为4大重点研发领域，并制定了多项措施确保这些领域所需战略资源(人才、资金、设备)的落实。之后，曰本科技界较为彻底地贯彻了这一方针，积极推进从基础性到实用性的研发，同时跨省厅重点推进能有效促进经济发展和加强国际竞争力的研发。

欧盟在2002～2007年实施的第六个框架计划也对纳米技术给予了空前的重视。该计划将纳米技术作为一个最优先的领域，有13亿欧元专门用于纳米技术和纳米科学、以知识为基础的多功能材料、新生产工艺和设备等方面的研究。欧盟委员会还力图制定欧洲的纳米技术战略，目前已确定了促进欧洲纳米技术发展的5个关键措施：增加研发投入，形成势头；加强研发基础设施；从质和量方面扩大人才资源；重视工业创新，将知识转化为产品和服务；考虑社会因素，趋利

避险。另外，包括德国、法国、爱尔兰和英国在内的多数欧盟国家还制定了各自的纳米技术研发计划。

意识到纳米技术将会给人类社会带来巨大的影响，韩国、中国台湾等新兴工业化经济体，为了保持竞争优势，也纷纷制定纳米科技发展战略。韩国政府2001年制定了《促进纳米技术10年计划》，2002年颁布了新的《促进纳米技术开发法》，随后的2003年又颁布了《纳米技术开发实施规则》。韩国政府的政策目标是融合信息技术、生物技术和纳米技术3个主要技术领域，以提升前沿技术和基础技术的水平；到2010年10年计划结束时，韩国纳米技术研发要达到与美国和曰本等领先国家的水平，进入世界前5位的行列。

中国台湾自1999年开始，相继制定了《纳米材料尖端研究计划》、《纳米科技研究计划》，这些计划以人才和核心设施建设为基础，以追求“学术卓越”和“纳米科技产业化”为目标，意在引领台湾知识经济的发展，建立产业竞争优势。综合国力和科技实力较强的发展中国家为了迎头赶上发达国家纳米科技发展的势头，也制定了自己的纳米科技发展战略。中国政府在2001年7月就发布了《国家纳米科技发展纲要》，并先后建立了国家纳米科技指导协调委员会、国家纳米科学中心和纳米技术专门委员会。目前正在制定中的国家中长期科技发展纲要将明确中国纳米科技发展的路线图，确定中国在目前和中长期的研发任务，以便在国家层面上进行指导与协调，集中力量、发挥优势，争取在几个方面取得重要突破。鉴于未来最有可能的技术浪潮是纳米技术，南非科技部正在制定一项国家纳米技术战略，可望在2005年度执行。印对箕府也通过加大对从事材料科学研究的科研机构和项目的支持力度，加强材料科学中具有广泛应用前景的纳米技术的研究和开发。

2 高分子材料与纳米技术概况

高分子材料：以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合. 纳米科学与技术，有时简称为纳米技术，是研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。

1981年扫描隧道显微镜发明后，诞生了一门以0.1到100纳米长度为研究分子世界，它的最终目标是直接以原子或分子来构造具有特定功能的产品。因此，纳米技术其实就是一种用单个原子、分子射程物质的技术。纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。纳米科学与技术主要包括：纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等。这七个相对独立又相互渗透的学科和纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征这三个研究领域。纳米材料的制备和研究是整个纳米科技的基础。其中，纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论基础，而纳米电子学是纳米技术最重要的内容。高分子基纳米复合材料，是指用具有纳米尺寸的其他材料与高分子材料以各种方式复合成型的一种新型复合材料。从广义上来说，高分子基纳米复合材料，只要其组分中的某一相，至少有一维的尺寸处在纳米尺度范围，就可以将其视为高分子基纳米复合材料。

综上所述纳米技术与高分子材料的有机结合则为高分子纳米复合材料。这也是世界各国发展研究的必要趋势。

2.1 几种高分子基纳米复合材料的制备方法及概述

2.1.1插层复合法

插层复合法是制备高分子基纳米复合材料的一种重要方法。许多无机化合物，如硅酸盐类粘土、磷酸盐类、石墨、金属氧化物、二硫化物等具有典型的层状结构作为主体，将有机高聚物作为客体插入主体的层间，从而可以制备高分子基纳米复合材料。插层复合法可分为三类：

2.1.1.1插层聚合法

插层聚合法是先将高分子物单体分散、插入到层状无机物（硅酸盐等）片层中（一般是将单体和层状无机物分别溶解到某一溶剂中），然后单体在外加条件（如氧化剂、光、热等）下发生原位聚合。利用聚合时放出的大量热量，克服硅酸盐片层间的库仑力而使其剥离，从而使纳米尺度硅酸盐片层与高分子物基体以化学键的方式结合。1987年，日本首先利用插层复合法制备尼龙6/粘土纳米复

合材料(NCH)。中国科学院化学研究所对尼龙6/蒙脱土体系进行了研究，并首创了“一步法”复合方法，即将蒙脱土层间阳离子交换、单体插入层间以及单体聚合在同一步中完成。

2.1.1.2溶液插层法

溶液插层法是高分子链在溶液中借助于溶剂而插层进入无机物层间，然后挥发除去溶剂。该方法需要合适的溶剂来同时溶解高分子和分散粘土，而且大量的溶剂不易回收，对环境不利。如在溶液中聚环氧乙烷、聚四氢呋喃、聚己内酯等很容易嵌入到层状硅酸盐和V2O5凝胶中。Furuichi等用疏水性绿土（SAN）（季胺盐交换处理）与聚丙稀（PP）的甲苯溶液共混，经加热可以获得PP/SAN纳米复合材料。Ruiz-Hitzky等将聚环氧乙烷（PEO）与不同交换性阳离子的蒙脱上混合搅拌，合成了新的具有二维结构的高分子基纳米复合材料。

2.1.1.3溶体插层法

溶体插层法是将高分子物加热到熔融状态下，在静止或剪切力的作用下直接插入片层间，制得高分子基纳米复合材料。对大多数很重要的高分子来说，因找不到合适的单体来插层或找不到合适的溶剂来同时溶解高分子和分散料，因此上述两种方式都有其局限性，采用熔体插层法即能很方便的实现。实验表明，溶体插层法、溶液插层法和插层聚合法所得到的复合材料具有相同的结构。由于熔体插层法是美国Cornell大学的Vaia和Giannelis等首先采用的一种创新方法。他们通过熔体插层法制备了PS/粘土、 PEO/粘土高分子基纳米复合材料。

2.1.1.4原位复合法

原位复合法是将热致液晶高分子物与热塑性树脂进行熔融共混，用挤塑或注塑方法进行加工。由于液晶分子有易于自发取向的特点，液晶微区沿外力方向取向形成微纤结构，在熔体冷却时这种微纤结构被原位固定下来，故称原位复合。只有当材料的微区尺寸在100nm以下时才能归属于纳米复合材料的范畴。中科院广州化学所黎学东等详细概述了原位成纤复合材料的成纤原理、流变性能、力学性能、形态分布、结晶行为以及影响形态性能的因素。原位复合材料的研究开发进展很快，ICE公司的LCP/PA合金、Hoechst Celanese公司的LCP/PA12和40%

玻纤增强的LCP/PPS合金等均已商品化。原位聚合是可使刚性分子链均匀分散的一种复合新途径。在柔性聚合物（或其单体）中溶解刚直棒聚合物均匀地分散在高分子机体中而形成原位分子复合材料，这种方法称为原位聚合法。钱人元等将吡咯单体溶胀、扩散到柔性链聚合物基体中，以一定的引发剂使吡咯单体在机体中原位就地聚合，制得了既具有一定的导电性，又提高了基体材料力学性能的原位复合材料。Lindsey等以微量交联的聚乙稀醇（PVA）作基体，用电化学方法就地使吡咯单体聚合，形成增强微纤，得到PPY/PVA原位分子复合材料。张晟卯等人采用原位聚合法合成了TiO2/聚丙稀酸丁酯纳米复合薄膜材料。这种纳米符合薄膜有望在某些工况条件下作为新型特种润滑材料而获得应用。贾志杰等将纯化的碳纳米管与已酰胺，氨基乙酸一起放入反应器混合，在一定条件下进行聚合反应，制得尼龙6/碳纳米管复合材料与纯商品尼龙6以一定比例共混。结果表明制得的纳米复合材料性能优越。

2.2.2溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法是使用烷氧金属或金属盐等前驱物（水溶性盐或油溶性醇盐）溶于水或有机溶剂中形成均质溶液，溶质发生水解反应形成纳米级粒子并形成溶胶，溶胶经蒸发干燥转变为凝胶。如果条件控制得当，在凝胶形成与干燥过程中聚合物不发生相分离，即可获得高分子基纳米复合材料。近年来，利用金属烷氧化物的溶胶-凝胶反应与聚合反应巧妙的组合，制备高分子基纳米复合材料已成为材料科学新的热点。溶胶-凝胶法可以分为以下几种情况：（1）前驱物溶解在预形成的高分子物溶液中，在酸、碱或某些盐催化作用下，让前驱物水解，形成半互穿网络；（2）前驱物和高分子物单体溶解在溶剂中，让水解和单体聚合同时进行，这一方法可使一些完全不溶的高分子物靠原位生成而均匀地插入无机网络中。如果单体未交联则形成半互穿网络，单机交联则形成完全互穿网络；（3）在以上的高分子物或单体中可以引入能与无机组分形成化学键的基团，增加有机与无机组分之间的相互作用。该方法反应条件温和，分散均匀。孙蓉等任采用溶胶-凝胶法合成了粒径为40~60nm油酸修饰二氧化钛纳米微粒。牛新书等人以钛酸四丁酯和硝酸钇为原料，采用溶胶-凝胶法制备了掺杂不同量Y的TiO2纳米材料。杜宏伟等人用钛酸丁酯作前驱物，N-甲基

2.2.3纳米粒子直接分散法

该方法是将纳米粒子直接分散于高分子基质来制备高分子基纳米复合材料，其中高分子基质多选用具有优异性能的功能材料。该方法的优点是通过控制条件获得高分散、小微粒的纳米复合材料。缺点是粒子易发生团聚，难于均匀分散。通常在纳米粒子的表面覆盖一层单分子层活性剂，从而可防止纳米粒子本身的凝聚。

2.2.4 LB膜法

LB膜法是利用具有疏水端和亲水端的两亲性分子在气-液界面的定向性质，来制备高分子基纳米复合材料。目前利用LB膜法制备的高分子基纳米复合材料，主要有两种方法：一种是利用含金属离子的LB膜，通过与H2S等进行化学反应获得；另一种是已制备的纳米粒子直接进行LB膜组装。用LB膜法制备的纳米复合材料，除具有纳米粒子特有的量子尺寸效应，还具有LB膜分子层次有序、膜厚可控、易于组装等优点。如果改变纳米粒子的种类及制备条件，那么可以改变所得到材料的光电性能。从而使得该类材料在微电子学、光电子学、非线性光学和传感器等领域得到了广泛的应用。

2.2.5微乳液聚合法

在FeCL3水溶液/甲苯/甲基丙稀酸的微乳体系中，搅拌、回流2h，得到包覆有甲基丙稀酸，粒径为1.9~2.7nm的Fe2O3，然后加入适量交联剂二乙稀基苯和引发剂偶氮二异丁腈。将微乳液加热到70°C并维持7h，然后用甲醇将聚合物/Fe2O3凝胶沉淀出来，制备成有机-无机复合膜材料。成国祥等确定了水/Span85-Tween60/环已烷反映微乳液体系的适宜条件，如表面活性剂含量、HLB 值和溶水量值：进而在其中进行丙稀酰胺聚合反应和AgCl、ZnS沉淀反应，制备了大小比较均一、形状规则而平均粒径约为20nm的AgCl/PAM、ZnS/PAM无机/有机纳米复合微粒。

3 高分子纳米复合材料的应用

由于高分子纳米复合材料既能发挥纳米粒子自身的小尺寸纳米效应，又能通过与高分子基体材料的相互协同作用，创造新的功能；既有高分子材料本身易加

工、稳定性好的特点，有可以使纳米粒子所特有的催化、光、电、磁、生物等特殊性质得以充分发挥。因此，虽然高分子纳米复合材料发展的历史并不长，但是已经在不同领域获得广泛应用。见下表：

高分子纳米复合材料的应用领域

纳米复合材料性能纳米材料用途

催化性能高性能高分子催化剂

力学性能增强、增韧高分子材料

磁学性能高密度磁记录、磁储存、吸波隐形材料

电学性能导电浆料、绝缘浆料、非线性电阻、静电屏蔽、电磁屏蔽材料

光学性能光吸收材料、隐身材料、光通讯材料、非线性光学材料、光记录材料、

光显示材料、光电子材料

热学性能低温烧结材料、耐高温材料

敏感性能压敏材料、湿敏材料

其他性能仿生材料、生物活性材料、环保材料、耐磨材料、减摩材料、高介电材料等4 高分子基纳米复合材料的应用简介

4.1高性能工程塑料

高分子物与硅酸盐形成高分子基纳米复合材料后，由于其纳米粒子的表面与界面效应使得复合材料具有高耐热性、高强度、高模量和低的膨胀系数，但密度仅为一般复合材料的65%~75%，因此可作为高性能工程塑料，广泛应用于航空、汽车等行业。高分子物加入层状无机物实现纳米复合后，能使机械性能大大提高。PA6中仅加入4W1%的粘土，因为实现了纳米复合，拉伸强度提高了50%，拉伸模量提高近100%，而且冲击强度基本不降低。不仅强度、模量提高幅度大，而且克服了一般复合材料强度、模量提高伴随任性下降的问题。热变形温度提高约90°C，热膨胀减少。日本丰田公司已将它用于制造汽车部件，如皮带罩等。4.2电子产品材料

利用不同电学特性的高分子物（如绝缘高分子物、高聚物电解质、导电高聚

物）与不同电学特性的层状无机物（如绝缘体、半导体等）制得的高分子基纳米复合材料具有多种新的电性能，可以作为各种电气、电子及光电子产品材料。PEO/Na4蒙脱土或PEO/Li4蒙脱土的导电率与PEO盐电解质接近，但热稳定性更好，在更宽的温度范围保持良好的离子导电，而且还克服了PEO盐电解质存在的形成离子对问题，可用于固体电池中作高聚物电解质。PEO与电子导电型层状无机物复合（PEO/V2O5xerogel）。成为离子电子混合导电材料，开拓了新的使用领域。对导电高分子物聚苯胺、聚吡咯与各类层状硅酸盐、磷酸盐、过度金属氧化物形成的高分子基纳米复合材料也已展开了许多研究，材料表现出各种导电性能。绝缘高分子物PS/MoS2纳米复合材料的各向异性电学特性也非常引人关注。Niwa等以PVC为基体，用电导率在10-1~10s?cm-1之间。

4.3其他应用简介

4.3.1解决微机械领域里的润滑问题

计算机微型化和微机械的发展，对薄膜材料提出了越来越高的要求。都要求对微机械提供超精细和纳米级的保护和润滑。利用LB膜法制备高分子基纳米超薄复合膜,是解决超薄润滑问题一条可行的途径。

4.3.2高效催化材料

以高分子物/半导体微粒纳米复合材料作催化剂，可提高半导体微粒的光催化活性。Krishnan等采用高分子物原位合成纳米颗粒的方法，将Nafion树脂用Cd离子交换后暴露于H2S气体中，制得纳米复合催化剂。

4.3.3改进聚合物加工性能

超高分子量聚乙稀的加工流动性很差，熔体流动指数为零。所以不能采用常用的热塑性塑料加工方法来进行挤出或注射成型，而采用原位复合技术制得的液晶聚合物与其共混。液晶聚合物刚性棒状分子在加工过程中，在外力作用下发生取向而生成微纤，微纤易于平行滑动，因而带动基体分子一起滑动，高效地增加了材料的加工流动性。因此可以采用常用的加工设备进行挤出、注射成型。4.3.4高性能复合材料

利用纳米粒子的表面与界面效应、量子效应等特性引起的一系列特异的声、光、热、电等性能，可以制得具有特殊功能的高分子基纳米符合材料。例如：金

属等纳米粒子与高分子物形成的复合材料，能吸收和衰减电磁波、减少反射和散射，在电磁隐身方面有着重要的应用。某些生物类物质，例如蛋白质，可以封存到孔状的Sol-Gel玻璃中，而形成生物凝胶体，可以控制生物反应，在生物技术、酶工程中有着重要的用途。

4.3.5高效润滑剂

华中科技大学关文超等利用C60合成的纳米复合材料作为高效润滑剂。张彦保等用聚合法合成的PS纳米微球和具有核壳结构的PS/PMMA纳米微球作润滑油添加剂，在四球试验机上研究了它的摩擦学行为，结果表明聚合物纳米微球具有良好的减磨抗摩性能。

4.3.6包装材料

高分子基纳米复合材料的隔阻性能比纯高聚物及一般共混物都有显著提高。利用这一性能，可以将这种材料用作包装材料。美国康耐尔大学等重点关心此方面特性，用作包装材料。利用这一特性，日本宇部工业集团与丰田也开发了包装材料。

4.3.7电致发光材料

Colvin等对电致发光材料进行了研究，他们用纳米CdSe与聚苯撑乙烯（PPV）制得一种有机-无机复合发光装置，随着纳米颗粒大小的改变，发光的颜色可以在红色到黄色间变化（量子尺寸效应）。

伴随着纳米科技的发展，纳米材料独特的表面界面效应; 小尺寸效应及量子尺寸效应和聚合物密度小, 耐腐蚀、易加工等优良特性有机的结合，形成了一类新型功能高分子材料。据美国 BRG Townend 咨询公司的调研报告介绍：2001年全球塑料添加剂消费总量约798.4万吨。总产值达146亿美元，其中功能型助剂约占80％。足以说明功能高分子材料在塑料产业中的重要地位。新材料、新技术的不断涌现既是推动塑料产业持续发展的动力，又象一块磁石在吸引着企业家的眼球，是他们寻求新的投资方向的风向标。

参考文献：

[1] 张立德.牟季美.纳米材料科学.沈阳：辽宁科学技术出版社，1994

[2] 牟季美.张立德.赵铁男等.物理学报.1994,43（6）：1000

[3] 韩高荣.钟敏.赵高凌.功能材料与器件学报，2002,8（4）：421

[4] 曾戎，章明秋，曾汉民。宇航材料工艺，1999

[5] 欧玉春。高分子材料与工程，1998

[6] 赵文元，王亦军，功能高分子材料，化学工业出版社。2008

致谢

随着我的毕业设计的完成，我的大学生活也就此结束了。由此我也进入了人生的下一个阶段，在接下来的人生道路中会有很多的挫折，但是一切都是靠自己的奋斗和拼搏来换取成功。非常感谢姚志光老师、白剑臣老师在我大学的最后学习阶段——毕业设计阶段给自己的指导，从最初的定题，到资料收集，到写作、修改，到论文定稿，他们给了我耐心的指导和无私的帮助。为了指导我们的毕业论文，他们放弃了自己的休息时间，这种无私奉献的敬业精神令人钦佩，在此我向他们表示我诚挚的谢意。同时，感谢所有任课老师和所有同学在这两年半年来给自己的指导和帮助，是他们教会了我专业知识，教会了我如何学习，教会了我如何做人。正是由于他们，我才能在各方面取得显著的进步，在此向他们表示我由衷的谢意，并祝所有的老师培养出越来越多的优秀人才，桃李满天下！

汪静远

2010年11月20日

高分子材料与工程专业考研学校选择

高分子材料与工程专业考研学校选择作者：admin 更新时间：2009-3-9 20:25:14 在全国高校中在高分子领域领先： 工科： 偏合成的：浙江大学（国内高分子鼻祖，尤其在合成方面）、华东理工、北京化工大学、清华大学； 偏加工和应用的：四川大学、华南理工大学、东华大学（原中国纺织大学）、上海交通大学理科：偏合成的：北京大学（好像北大遥遥领先，其他象南开、南京大学明显差一些）；偏性能形态研究的：中科院北化所（明显领先）、南京大学、复旦大学、北京大学（上述为网上摘录，不一定全面）简单评述下 浙江大学是出高分子院士最多的学校。 北京大学合成做的好，特别是高分子液晶。 复旦大学的研究偏向理论研究，有杨玉良和江明两位院士，实力不凡。上海交通大学也有新评上一个高分子方面的院士：颜德岳， 华南理工和北京化工大学研究领域较广，在橡胶、塑料、纤维方面做的都不错。华南理工大学有3位中科院院士程镕时、姜中宏生、曹镛、长江学者特聘教授2人、珠江学者特聘教授2人、博士生导师43人），副教授、副研究员和高级工程师67人；高分子加工实力很强的。在全国排前3名。 四川大学有高分子材料工程国家重点实验室，主要是做塑料的加工改性，实力虽有下滑，但仍然很强，毕竟其根基很厚。 东华大学的研究重点在纤维方面，建有纤维素改性国家重点实验室。 中科院长春应化所和中科院北京化学研究所共同建有高分子化学与物理国家重点实验室。长春应化所在一直是在做合成方面比较强。化学所在前两年还有个工程塑料国家重点实验室，不过现在降格为中科院的重点实验室了。所以化学所的合成和加工做的都还不错。 青岛科技大学在高分子方面主要的特色是其橡胶，2003年建成了教育部橡塑工程重点实验室，也是多年来对青岛科技大学研究工作的肯定。 研究生的方向很多，大的方面大概一下几个：树脂合成（环氧，丙烯酸，聚苯，聚酯等每个方向都很多）；塑料/纤维加工（加工工艺川大最强的，模具和机械华南理工及北化都不错）；生物医用高分子（华东理工等）；高分子理论及表征（中科院化学所及南京大学最强）；液晶高分子（吉大，北大，北科大等）；导电高分子（化学所等）；纳米高分子（化学所）；碳纤维/碳纳米（北化，清华）；有机硅（化学所）等等 而在珠三角这一带，华南理工中山大学都是不错选择，有志在高分子领域深入了解的同学可以报读。 下面附有2009年华南理工大学科学与工程学院硕士招生目录及初复试科目材料高分子材料与工程专业考研学校选择 作者：admin 更新时间：2009-3-9 20:25:14 高分子化学与物理专业设置如下研究方向 01 高分子物理、02高分子合成与高分子化学、03 功能高分子、04高分子结构与性能、05天然高分子与生物医用高分子、06环境友好高分子 09年初试科目：①101政治② 201英语③629物理化学(一) ④865有机化学复试：复试笔试科目：979高分子化学与物理 材料物理与化学专业设置如下研究方向： 01 、高分子光电材料与器件物理、02 金属材料表面物理化学、03 生态环境材料、04功能材料制备、结构与性能、05纳米材料与纳米技术、06纳米材料与新型能源材料、07非线性

纳米技术发展史

纳米技术发展史 【摘要】纳米技术是21世纪科技发展的制高点，是新工业革命的主导技术，它将引起一场各个领域生产方式的变革，也将改变未来人们的生活方式和工作方式，使得我们有必要认识一下纳米技术的发展史。纳米技术的发展史是一个很长的过程，同时也是一个广泛应用的过程。 【关键词】发展纳米技术纳米材料 纳米技术基本概念 纳米技术是以纳米科学为基础，研究结构尺度在0.1～100nm范围内材料的性质及其应用，制造新材料、新器件、研究新工艺的方法和手 段。纳米技术以物理、化学的微观研究理论为 基础，以当代精密仪器和先进的分析技术为手 段，是现代科学(混沌物理、量子力学、介观物 理、分子生物学)和现代技术(计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术)相结合的产物。在纳米领域，各传统学科之间的界限变得模糊，各学科高度交叉和融合。 纳米技术包含下列四个主要方面： 1、纳米材料：当物质到纳米尺度以后，大约是在0.1—100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。如果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。

过去，人们只注意原子、分子或者宇宙空间，常常忽略这个中间领域，而这个领域实际上大量存在于 自然界，只是以前没有认识到这个尺度 范围的性能。第一个真正认识到它的性 能并引用纳米概念的是日本科学家，他 们在20世纪70年代用蒸发法制备超微离子，并通过研究它的性能发现：一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电、也不导热。磁性材料也是如此，象铁钴合金，把它做成大约20—30纳米大小，磁畴就变成单磁畴，它的磁性要比原来高1000倍。80年代中期，人们就正式把这类材料命名为纳米材料。2、纳米动力学，主要是微机械和微电机，或总称为微型电动机械系统,用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统，特种电子设备、医疗和诊断仪器等.用的是一种类似于集成电器设计和制造的新工艺。特点是部件很小，刻蚀的深度往往要求数十至数百微米，而宽度误差很小。这种工艺还可用于制作三相电动机，用于超快速离心机或陀螺仪等。在研究方面还要相应地检测准原子尺度的微变形和微摩擦等。虽然它们目前尚未真正进入纳米尺度，但有很大的潜在科学价值和经济价值。3、纳米生物学和纳米药物学，如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定dna的粒子，在二氧化硅表面的叉指形电极做生物分子间互作用的试验，磷脂和脂肪酸双层平面生物膜，dna的精细结构等。有了纳米技术，还可用自组装方法在细胞内放入零件或组件使构成新的材料。新的药物，

纳米材料的制备技术及其特点

纳米材料的制备技术及其特点 一纳米材料的性能 广义地说,纳米材料是指其中任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料。当小粒子尺寸加入纳米量级时,其本身具有体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等。从而使其具有奇异的力学、电学、光学、热学、化学活性、催化和超导特性,使纳米材料在各种领域具有重要的应用价值。通常材料的性能与其颗粒尺寸的关系极为密切。当晶粒尺寸减小时, 晶界相的相对体积将增加,其占整个晶体的体积比例增大,这时,晶界相对晶体整体性能的影响作用就非常显著。此外,由于界面原子排列的无序状态,界面原子键合的不饱和性能都将引起材料物理性能上的变化。研究证实,当材料晶粒尺寸小到纳米级时,表现出许多与一般材料截然不同的性能,如高硬度、高强度和陶瓷超塑性以及特殊的比热、扩散、光学、电学、磁学、力学、烧结等性能。而这些特性主要是由其表面效应、体积效应、久保效应等引起的。由于纳米粒子有极高的表面能和扩散率,粒子间能充分接近,从而范德华力得以充分发挥,使得纳米粒子之间、纳米粒子与其他粒子之间的相互作用异常激烈,这种作用提供了一系列特殊的吸附、催化、螯合、烧结等性能。 二纳米材料的制备方法

纳米材料从制备手段来分,一般可归纳为物理方法和化学方法。 1 物理制备方法 物理制备纳米材料的方法有: 粉碎法、高能球磨法[4]、惰性气体蒸发法、溅射法、等离子体法等。 粉碎法是通过机械粉碎或电火花爆炸而得到纳米级颗粒。 高能球磨法是利用球磨机的转动或振动,使硬球对原料进行强烈的撞击,研磨和搅拌,将金属或合金粉碎为纳米级颗粒。高能球磨法可以将相图上几乎不互溶的几种元素制成纳米固溶体,为发展新材料开辟了新途径。 惰性气体凝聚- 蒸发法是在一充满惰性气体的超高真空室中,将蒸发源加热蒸发,产生原子雾,原子雾再与惰性气体原子碰撞失去能量,骤冷后形成纳米颗粒。由于颗粒的形成是在很高的温度下完成的,因此可以得到的颗粒很细(可以小于10nm) ,而且颗粒的团、凝聚等形态特征可以得到良好的控制。 溅射技术是采用高能粒子撞击靶材料表面的原子或分子交换能量或动量,使得靶材表面的原子或分子从靶材表面飞出后沉积到基片上形成纳米材料。常用的有阴极溅射、直流磁控溅射、射频磁控溅射、离子束溅射以及电子回旋共振辅助反应磁控溅射等技术。 等离子体法的基本原理是利用在惰性气氛或反应性气氛中

高分子材料科学基础B卷答案

【高分子材料科学基础】课程试题（B卷）【半开卷】 姓名____________ 学号 _______________专业及班级_______________________ 本试卷共有五道大题， 一?填空题（每空1分，共30分） 1.材料按化学组成分类，可分为金属材料、无机材料和高分子材料三类。 2.高分子材料按大分子主链结构可分为碳链高分子材料、杂链高分子材料和元素______ 材料 3.20世纪70年代人们把能源、信息和材料归纳为现代物质文明的三大支柱。 4.原子的排列可分为三个等级，第一种是无序排列，第二种是短程有序而长程无序，第三种是长程有序。 5.从几何学的角度，结构缺陷可分为点缺陷、线缺陷、面缺陷及体缺陷。 6.由低分子单体合成聚合物的反应称为聚合反应。 7.由于单体单元排列方式的不同，可构成不同类型的共聚物，可分为四种类型无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物。 8.高强度、耐高温、耐老化的高分子材料是当前高分子材料的重要研究课题。 9.大分子链形态的基本类型包括：伸直链、折叠链、螺旋形链、无规线团。 10.聚合物晶态结构的基本模型有两种：一种是缨状胶束模型，另一种是折叠链模型。 11在室温下，塑料处于玻璃态，玻璃化温度是非晶态塑料使用的上线温度二点则是结晶聚合物使用的上线温度，对于橡胶，玻璃化温度是其使用的下限温度。 12橡胶制品的主要原料是生胶、再生胶以及配合剂。 13.酚醛树脂是由苯酚和甲醛两种物质合成的。

'、NiMi 10 1 04 5 1（第2页 5 10 =40000 10 5 14.丁苯橡胶是由丁二烯和苯乙烯两种原料合成的。 15?聚酰胺类的习惯名称为尼龙。 16.聚对苯二甲酸乙二酯的商品名为涤纶。 17.聚丙烯腈的商品名为腈纶。 二?名词解释（共10小题，每题2分，共20分） 1.引发剂：引发剂是容易分解成自由基的化合物，分子结构上具有弱键，在热能或辐射能的作用下，沿弱键均裂成自由基。 2.笼蔽效应：引发剂分解成初始自由基后，必须扩散出溶剂所形成的“笼子”才能引发单体聚合，这时会有部分初始自由基在扩散出“笼子”之前因相互复合而失去引发单体聚合的能力，这就成为笼蔽效应。 3.诱导分解：诱导分解实际上是自由基向引发剂的转移反应，其结果使引发剂效率降低。 4.热固性塑料：是由单体直接形成网状聚合物或通过交联线型预聚体而形成，一旦形成交联聚合物，受热后不能再恢复到可塑状态。 5.连锁聚合：活性中心引发单体，迅速连锁增长的聚合。烯类单体的加聚反应大部分属于连锁聚合。连锁聚合需活性中心，根据活性中心的不同可分为自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合。 6.体形缩聚：在缩聚反应中，单体分子多于两个官能团时，则能形成支化或交联等非线型结构的产物，此类反应称体型缩聚反应。 7.凝胶点：体形缩聚初期为线型产物，当达到一定程度时，体系粘度突然增大，出现不溶不熔且具有弹性的凝胶一一体型产物（即凝胶化现象或凝胶化作用），这时的P称凝胶点Pc。 8.自动加速现象：随着聚合反应进行，聚合速率不但没有降低，反而迅速增加，这种反常的动力学行为称为自动加速现象。 9.应力松弛：在温度、应变恒定的条件下，材料的内应力随时间延长而逐渐减小的现象称为应力松弛。 10.乳液聚合：是单体在水中分散成乳液状而进行的聚合，体系由单体、水、水溶性引发剂、水溶性乳化剂组成。 四?计算题（共5小题，1，2, 3题每题5分，4题10分共25分） 1.设一聚合物样品，其中分子量为104的分子有10 mol,分子量为105的分子有5 mol,求分子 Mn

纳米材料综述要点

纳米材料综述 一、基本定义 1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着 纳米科学技术的正式诞生。 1、纳米 纳米是一种长度单位，1纳米=1×10-9米，即1米的十亿分之一，单位符 号为 nm。 2、纳米技术 纳米技术是在单个原子、分子层次上对物质的种类、数量和结构形态进行 精确的观测、识别和控制的技术，是在纳米尺度范围内研究物质的特性和 相互作用，并利用这些特性制造具有特定功能产品的多学科交叉的高新技 术。其最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子、分子，制造出 具有特定功能的产品。 纳米技术的发展大致可以划分为3个阶段： 第一阶段(1990年即在召开“Nano 1”以前主要是在实验室探索各种纳米粉体的制备手段，合成纳米块体(包括薄膜，研究评估表征的方法，探索纳米材料的特殊性能。研究对象一般局限于纳米晶或纳米相材料。 第二阶段 (1990年～1994年人们关注的热点是设计纳米复合材料： ?纳米微粒与纳米微粒复合(0-0复合， ?纳米微粒与常规块体复合(0-3复合， ?纳米复合薄膜(0-2复合。 第三阶段(从1994年至今纳米组装体系研究。它的基本内涵是以纳米颗粒 以及纳米丝、管等为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系的研究。 3、纳米材料 材料基本构成单元的尺寸在纳米范围即1~100纳米或者由他们形成的材料就称为纳米 材料。纳米材料和宏观材料迥然不同，它具有奇特的光学、电学、磁学、热学和力学等方面的性质。

图1 纳米颗粒材料SEM图 二、纳米材料的基本性质 由于纳米材料是由相当于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小单元组成，也正因为这样，纳米材料具有了一些区别于相同化学元素形成的其他物质材料特殊的物理或是化学特性例如：其力学特性、电学特性、磁学特性、热学特性等，这些特性在当前飞速发展的各个科技领域内得到了应用。科学家们和工程技术人员利用纳米材料的特殊性质解决了很多技术难题，可以说纳米材料特性促进了科技进步和发展。 1、力学性质 高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低，位错滑移和增殖符合Frank-Reed模型，其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大，增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大，所以纳米材料中位错滑移和增殖不会发生，这就是纳米晶强化效应。金属陶瓷作为刀具材料已有50多年历史，由于金属陶瓷的混合烧结和晶粒粗大的原因其力学强度一直难以有大的提高。应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时，其韧性、强度、硬度大幅提高，使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油钻探等恶劣环境下使用。 2、热学性质 纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值，这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。例如Cr-Cr2O3颗粒膜对太阳光有强烈的吸收作用，从而有效地将太阳光能转换为热能。 3、电学性质 由于晶界面上原子体积分数增大，纳米材料的电阻高于同类粗晶材料，甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变（SIMIT）。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点，有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。2001年用碳纳米管制成的纳米晶体管，表现出很好的晶体三极管放大特性。并根据低温下碳纳米管的三极管放大特性，成

纳米材料用在哪方面

纳米技术是新世纪一项重要的技术，为多个行业带来了深远影响。纳米技术包含几个方面：纳米电子学，纳米生物学，纳米药物学，纳米动力学，以及纳米材料。其中，纳米材料主要集中在纳米功能性材料的生产，性能的检测。其独特性使它应用很广，那么，纳米材料用在哪方面呢 1、特殊性能材料的生产 材料科学领域无疑会是纳米材料的重要应用领域。高熔点材料的烧结纳米材料的小尺寸效应（即体积效应）使得其在低温下烧结就可获得质地优异的烧结体（如SiC、WC、BC等），且不用添加剂仍能保持其良好的性能。另一方面，由于纳米材料具有烧结温度低、流动性大、渗透力强、烧结收缩大等烧结特性，所以它又可作为烧结过程的活化剂使用，以加快烧结过程、缩短烧结时间、降低烧结温度。例如普通钨粉需在3 000℃高温时烧结，而当掺入%%的纳米镍粉后，烧结成形温度可降低到1200℃-1311℃。复合材料的烧结由于不同材料的熔点和相变温度各不相同，所以把它们烧结成复合材料是比较困难的。 纳米材料的小尺寸效应和表面效应，不仅使其熔点降低，且相变温度也降低了，从而在低温下就能进行固相反应，获得烧结性能好的复合材料。纳米陶瓷材料的制备通常的陶瓷是借助于高温高压使各种颗粒融合在一起制成的。由于纳米材料粒径非常小、熔点低、相变温度低，故在低温低压下就可用它们作原料生产出质地致密、性能优异的纳米陶瓷。纳米陶瓷具有塑性强、硬度高、耐高温、耐腐蚀、耐磨的性能，它还具有高磁化率、高矫顽力、低饱和磁矩、低磁耗以及光吸收效应，这些都将成为材料开拓应用的一个崭新领域，并将会对高技术和新材料的开发产生重要作用。 2、生物医学中的纳米技术应用 从蛋白质、DNA、RNA到病毒，都在1-100nm的尺度范围，从而纳米结构也

纳米技术的应用与前景

纳米技术的应用与前景 纳米技术作为一种高新科技，我认为其本质不亚于当年的电子与半导体科技，有着我们未所发掘到潜能与实用价值，在这个世代，各种技术的发展迅速，随着纳米技术的进一步发展，可以作为一种催化剂，促使各行各业的迅猛发展。 纳米技术是近年来出现的一门高新技术。“纳米”主要是指在纳米（一种长度计量单位，等于1/1000,000,000米）尺度附近的物质，其表现出来的特殊性能用于不同领域而称之为“纳米技术”，其具体定义见词条“纳米科技”。 纳米技术目前已成功用于许多领域，包括医学、药学、化学及生物检测、制造业、光学以及国防等等。本词条为纳米技术应用的总纲，包括如下领域： 1、纳米技术在新材料中的应用 2、纳米技术在微电子、电力等领域中的应用 3、纳米技术在制造业中的应用 4、纳米技术在生物、医药学中的应用 5、纳米技术在化学、环境监测中的应用 6、纳米技术在能源、交通等领域的应用 尽管从理论到实践是一个相当困难的过程，但纳米技术已经证明，可以利用扫描隧道电子显微镜等工具移动原子个体，使它们形成在自然界中永远不可能存在的排列方式，如IBM 公司的标志图案、比例为百亿分之一的世界地图、或一把琴弦只有50纳米粗的亚显微吉他。纳米材料的应用有着诱人的技术潜力，它的应用范围包括从制造工业、航天工业到医学领域等。美国全国科学基金会曾发表声明说：“当我们进入21世纪时，纳米技术将对世界人民的健康、财富和安全产生重大的影响，至少如同20世纪的抗生素、集成电路和人造聚合物那样。”科学家们预计，纳米技术在新世纪中的应用前景广阔，已经涵盖了材料、测量、机械、电子、光学、化学、生物等众多领域，信息技术与纳米技术的关系已密不可分。 从纳米科技发展的历史来看，人们早在1861年建立所谓肢体化学时即开始了对纳米肢体的研究。但真正对纳米进行独立的研究，则是1959年，这一年，著名美国物理学家、诺贝尔奖金获得者德·费曼在美国物理学年会上作了一次报告。他在报告中认为，能够用宏观的机器来制造比其体积小的机器，而这较小的机器又可制作更小的机器，这样一步步达到分子程度。费曼还幻想在原子和分子水平上操纵和控制物质。 在70年代末，美国MIT（麻省理工大学）的W.R.Cannon等人发明了激光气相法合成数十纳米尺寸的硅基陶瓷粉末。80年代初，德国物理学家H.Gleiter等人用气体冷凝发制备了具有清洁表面的纳米颗粒，并在超真空条件下原位压制了多晶纳米固体。现在看来，这些研究都属于纳米材料的初步探索。 科学家预言，尺寸为分子般大小、厚度只有一根头发丝的几百万分之一的纳米机械装置将在今后数年内投入使用。学术实验室和工业实验室的研究人员在开发分子马达、自组装材料等纳米机械部件方面取得了飞速进展。纳米机器具有可以操纵分子的微型“手指”和指挥这些手指如何工作、如何寻找所需原材料的微型电脑。这种手指完全可以由碳纳米管制成，碳纳米管是1991年发现的一种类似头发的碳分子，其强度是钢的100倍，直径只有头发的五万分之一。美国康奈尔大学的研究人员利用有机物和无机物组件开发出一个分子大小的马达，一些人称之为纳米技术领域的“T型发动机”。 纳米科技中具有主导或牵头作用的是纳米电子学，因为它是微电子学发展的下一代。纳米电子学是来自电子工业，是纳米技术发展的一个主要动力。纳米电子学立足于最新的物理理论和最先进的工艺手段，按照全新的理念来构造电子系统，并开发物质潜在的储存和处理

纳米科技与纳米技术

纳米技术 1510700224 韦甜甜纳米技术(nanotechnology)是用单个原子、分子制造物质的科学技术，也称毫微技术，研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。 1981年扫描隧道显微镜发明后，诞生了一门以0.1到100纳米长度为研究分子世界，它的最终目标是直接以原子或分子来构造具有特定功能的产品。因此，纳米技术其实就是一种用单个原子、分子射程物质的技术。 利用纳米技术将氙原子排成IBM纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。纳米科学与技术主要包括：纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等。这七个相对独立又相互渗透的学科和纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征这三个研究领域。纳米材料的制备和研究是整个纳米科技的基础。其中，纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论基础，而纳米电子学是纳米技术最重要的内容。 在我国，纳米技术早已融入到大众的生活了，包括很多涂料、纤维材料、燃料、高分子合成和纺织品加工处理技术等等。其实纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。 纳米技术内容 1、纳米材料 当物质到纳米尺度以后，大约是在0.1—100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。 如果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。 过去，人们只注意原子、分子或者宇宙空间，常常忽略这个中间领域，而这个领域实际上大量存在于自然界，只是以前没有认识到这个尺度范围的性能。第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家，他们在20世纪70年代用蒸发法制备超微离子，并通过研究它的性能发现：一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电、也不导热。磁性材料也是如此，像铁钴合金，把它做成大约20—30纳米大小，磁畴就变成单磁畴，它的磁性要比原来高1000倍。80年代中期，人们就正式把这类材料命名为纳米材料。 为什么磁畴变成单磁畴，磁性要比原来提高1000倍呢？这是因为，磁畴中的单个原子排列的并不是很规则，而单原子中间是一个原子核，外则是电子绕其旋转的电子，这是形成磁性的原因。但是，变成单磁畴后，单个原子排列的很规则，对外显示了强大磁性。 这一特性，主要用于制造微特电机。如果将技术发展到一定的时候，用于制造磁悬浮，可以制造出速度更快、更稳定、更节约能源的高速度列车。 2、纳米动力学 主要是微机械和微电机，或总称为微型电动机械系统（MEMS),用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统，特种电子设备、医疗和诊断仪器等.

纳米科技的发展及未来的发展方向

纳米科技的发展及未来的发展方向 论文 理学院 08光信息科学与技术 张箐 0836017

纳米科技的发展及未来的发展方向 一：纳米科技的起源： 纳米是长度度量单位，一纳米为十亿分之一米。纳米科技这一初始概念是已故美国著名物理学家、诺贝尔物理学奖得主费恩曼(R．Feynman)于1959年在美国加州理工学院作题为“在低部还有很大空间”的讲演中提出的。费恩曼指出：如果人类能够在原子或分子尺度上来加工材料、制备装置，则将会有许多激动人心的新发现。他还强调：人们需要新型的微型化仪器来操纵纳米结构并测定其性质。费恩曼憧憬说：试想，如果有一天，人们可以按自己的意志来安排一个个原子，将会产生怎样的奇怪现象。 与所有的天才假想一样，费恩曼的科学思想起初并未被接受。然而科技的迅猛发展很快证明了费恩曼是正确的。继费恩曼之后，许多科学家又尽情发挥想像力，从不同角度继续编织纳米技术的神奇梦想。 纳米科技的迅速发展是在1980年代末1990年代初。1980年代初，宾尼希(C．Binnig)和罗雷尔(H．Rohrer)等人发明了费恩曼所期望的纳米科技研究的重要仪器－－扫描隧穿显微镜(scanning tunneling microscopy，STM)。STM 不仅以极高的分辨率揭示出了“可见”的原子、分子微观世界，同时也为操纵原子、分子提供了有力工具，从而为人类进入纳米世界打开了一扇更加宽广的大门。 与此同时，纳米尺度上的多学科交叉迅速形成了一个有广泛学科内容和潜在应用前景的研究领域。1990年，纳米技术获得了重大突破。美国IBM公司阿尔马登研究中心（Almaden Research Center）的科学家使用STM把35个氙原子移动到各自的位置，组成了“IBM”三个字母，这三个字母加起来不到3纳米长。 1990年7月，第一届国际纳米科学技术大会和第五届国际扫描隧穿显微

高分子材料与工程

高分子材料与工程 高分子材料与工程行业调研 ? 报告简介 ? 调研目的 ? 行业介绍 ? 报告内容 ? 报告分析 报告人:3337宿舍张文皓秦冰洋翟金晓宋建平 3338宿舍刘增辉张元帅孟涛马保刚 1报告简介: 主要内容：高分子材料与工程专业 __ 2调研目的：

通过调查，了解高分子材料与工程专业现状和前景，就业方向， 岗位要求等情况。 3行业简介 培养目标 高分子材料与工程专业”：是培养具备高分子材料与工程等方面 的知识，能在高分子材料的合成改性和加工成型等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才的学科。 专业特色 的计算机应用能力和语言表达能力；身心健康并富有创新精神的 高素质研究应用型专门人才。 4报告内容 ⑴从业领域

可到石油化工、电子电器、建材、汽车、包装、航空航天、军工、轻纺及医药等系统的科研（设计）院所、企业从事塑料、橡胶、化纤、涂料、粘合剂、复合材料的合成、加工、应用、生产技术管理和市场开发等工作，以及为高新技术领域研究开发高性能材料、功能材料、生物医用材料、光电材料、精细高分子材料和其它特种高分子材料，也可到高等院校从事教学、科研工作。⑵ __ ①截止到 xx年12月24日，324030位高分子材料与工程专业毕业生的平均薪资为4994元，其中应届毕业生工资3568元，0-2年工资4242元，10年以上工资1000元，3-5年工资5331元，6-7年工资6818元，8-10年工资7685元。 高分子材料与工程专业招聘要求 针对高分子材料与工程专业，招聘企业给出的工资面议最多，占比75%；不限工作经验要求的最多，占比62%；大专学历要求的最多，占比25%。 高分子材料与工程专业就业方向 高分子材料与工程专业学生毕业后可在各种材料的制备、加工成型、材料结构与性能等领域从事科学研究与教学、技术开发、工艺和

纳米技术与未来生活

纳米技术与未来生活 “正像七十年代微电子技术引发了信息革命一样，纳米科学技术将成 为下世纪信息时代的核心。” ——IBM的首席科学家Amotro ●纳米技术的起源与发展 1959年，著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后甚至可以根据人类的意愿，逐个排列原子或分子，制造超晶态产品，这是关于纳米技术最早的梦想。 七十年代，科学家开始从不同角度提出有关纳米技术的构想，1974年，科学家唐尼古奇最早使用纳米技术（Nano-technology）一词描述精密机械加工。1982年，科学家发明观察纳米结构的重要工具－－扫描隧道显微镜（STM），揭示了一个可直接探测的原子、分子世界，对当时称为“介观物理”（Mesoscopic Physics）的研究和发展产生了积极的促进作用。并且，只有在介观体系中才显得那么重要的表面和界面问题也开始发展成为科学。1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着纳米科学技术的正式诞生。 ●纳米与纳米技术 所谓纳米，它仅仅是一个长度单位，一个纳米相当于十亿分之一米，是人类毛发直径的一万分之一，是可见光最短波长的四百分之一。如果做一个纳米的小球，把它放在一个乒乓球上，就好像把乒乓球放在地球上。纳米一个比微观尺度（原子大小为0.1纳米）大，又比宏观尺度（光学显微镜分辨极限的微米尺度）小的世界。这个世界里的研究工作是从基础物理学对这个尺度上的结构（纳米结构——Nano-structure）所表现出的奇异特性开始的。如果考察电子通过纳米圆环所组成电路，它的行为将不遵守欧姆定律，而表现出彼此之间的关联性（AB效应）。在这个尺度上的物质，表面原子或分子占了相当大的比例，已经无法区分它们是长程有序（晶态）、短程有序（液态），还是完全无序（气态）了，而成为物质的一种新的状态——纳米态。并且，人们很早就注意到这种纳米态的性质不主要取决于其体内的原子或分子，而是主要取决于表面或界面上分子排列的状态。由于它们具有量子力学上的强关联性而表现出完全不同于宏观和微观世界的介观性质，这就是纳米材料。 而通常讲的纳米科技就是对待这样一个数量级的微观世界的科学技术。其精髓是从对原子分子的精确控制出发，构建具有全新分子、全新排列形式的人造结构。也就是说，纳米技术希望能够操纵一个一个原子、一个一个分子，并用这种办法来做成一些材料和器件。1959年，加州理工学院的一位教授就提出了这样一种设想：做一种万能制造机，一面放上各样的分子、原子，另一面想出来什么东西，就通过原子的组排，轻松实现。而从原理上讲，利用纳米技术，是有可能的。可见纳米技术的神奇了。 作为纳米技术，本身它并不神秘，实际上从微米技术到纳米技术，应该说啊是科学发展的一个自然的结果。我们现在生活在微米时代。在微米时代，我们用计算机，录像机、电视，都是微米技术的结晶。比如奔腾芯片已经做到了0.17-0.18个微米，相当于几百个纳米。也就是说，从尺度上来讲，微米技术已经逐渐进入到纳米尺度。所以从某种意义上讲，从诶米科技到纳米科技是科学发展的必然结果。 然而，纳米技术不仅仅是微米技术的简单延伸，实际上纳米技术是建立在人们对纳米世

纳米材料与技术思考题2016

纳米材料导论复习题(2016) 一、填空： 1.纳米尺度是指 2.纳米科学是研究纳米尺度内原子、分子和其他类型物质的科学 3.纳米技术是在纳米尺度范围内对原子、分子等进行的技术 4.当材料的某一维、二维或三维方向上的尺度达到纳米范围尺寸时，可将此类材料称为 5.一维纳米材料中电子在个方向受到约束，仅能在个方向自由运动，即电子在 个方向的能量已量子化一维纳米材料是在纳米碳管发现后才得到广泛关注的，又称为 6.1997年以前关于Au、Cu、Pd纳米晶样品的弹性模量值明显偏低，其主要原因是 7.纳米材料热力学上的不稳定性表现在和两个方面 8.纳米材料具有高比例的内界面，包括、等 9.根据原料的不同，溶胶-凝胶法可分为： 10.隧穿过程发生的条件为. 11.磁性液体由三部分组成：、和 12.随着半导体粒子尺寸的减小，其带隙增加，相应的吸收光谱和荧光光谱将向方向移动，即 13.光致发光指在照射下被激发到高能级激发态的电子重新跃入低能级被空穴捕获而发光的微观过程仅在激发过程中发射的光为在激发停止后还继续发射一定时间的光为

14.根据碳纳米管中碳六边形沿轴向的不同取向，可将其分成三种结构：、和 15.STM成像的两种模式是和. 二、简答题：（每题5分，总共45分） 1、简述纳米材料科技的研究方法有哪些？ 2、纳米材料的分类？ 3、纳米颗粒与微细颗粒及原子团簇的区别？ 4、简述PVD制粉原理 5、纳米材料的电导（电阻）有什么不同于粗晶材料电导的特点？ 6、请分别从能带变化和晶体结构来说明蓝移现象 7、在化妆品中加入纳米微粒能起到防晒作用的基本原理是什么？ 8、解释纳米材料熔点降低现象 9、AFM针尖状况对图像有何影响？画简图说明 1. 纳米科学技术 (Nano-ST):20世纪80年代末期刚刚诞生并正在崛起的新科技，是研究在千万分之一米10–7)到十亿分之一米(10–9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的科学；同时在这一尺度范

10080011-高分子材料与工程专业实验

高分子材料与工程专业实验教学大纲 Experiments of Po1ymer Science & Engineering 课程编号：10080011 课程性质：专业核心课 适用专业：高分子材料与工程专业 先修课：高分子化学、高分子物理、高聚物成型加工原理 后续课：毕业论文 总学分：2.5学分 教学目的和基本要求：本课程是高分子材料专业和复合材料专业的专业实验课程，通过对一些典型的高分子的合成及材料性能的测试的训练，掌握本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合的基本原理和特点，掌握高分子材料热、力学基本性能的测试方法和原理，以及测试设备的基本结构和使用步骤。熟悉通用高分子的基本性能，并能够在此基础上进一步设计对不同高分子材料基本性能的方法。 实验名称与学时安排 实验一、甲基丙烯酸甲酯的本体浇注聚合 实验性质：综合性实验 实验内容：通过本体聚合的方法制得聚甲基丙烯酸甲酯。 实验目的与要求： 1．过本实验了解本体聚合的基本原理和特点，并着重了解聚合温度对产品质量的影响。 2．掌握有机玻璃制造的技术。要求所制得的产品透明、无气泡、平整。 实验二、丙烯酰胺的溶液聚合及其水处理实验 实验性质：综合性实验 实验内容：用溶液聚合的方法制得聚丙烯酰胺，并进行水处理实验。 实验目的与要求： 1．通过本实验了解溶液聚合的原理及优缺点。 2．了解产物的分子量与引发剂用量、分子量调节剂及温度的关系。 3．了解用高分子絮凝剂进行水处理的基本原理和方法。

实验三、苯乙烯悬浮聚合 实验性质：综合性实验 实验内容：用悬浮聚合的方法制得珠状聚苯乙烯。 实验目的与要求： 通过本实验了解和掌握有关悬浮聚合的特点及操作方法。要求制得颗粒大小较均匀的无色透明珠状聚合物。 实验四、醋酸乙烯乳液聚合 实验性质：综合性实验 实验内容：制备聚醋酸乙烯乳液。 实验目的与要求： 1．掌握聚醋酸乙烯乳液的制备方法及反应原理。 2．了解聚醋酸乙烯乳液聚合“实际体系”与典型的乳液聚合体系的差别。 实验五、环氧树酯的合成和应用 实验性质：综合性实验 实验内容：通过环氧氯丙烷与双酚A缩聚制取环氧树酯，了解环氧树脂的使用方法和性能。 实验目的与要求： 1．制备低分子量的环氧树脂。 2．环氧树脂的浇铸实验。 3．环氧树脂的粘接实验。 实验六、酚醛树脂的制备 实验性质：综合性实验 实验内容：制备热固性酚醛树脂。 实验目的与要求： 熟悉和掌握热固性酚醛树脂的合成方法和固化过程。 实验七、聚合物的差热分析 实验性质：设计性实验 实验内容：用DTA、DSC测定聚合物的T g，T c，T m，X0。 实验目的与要求： 1．掌握DTA、DSC的基本原理。 2．学会用DTA、DSC测定聚合物的T g，T c，T m，X0。 实验八、聚合物的热重分析 实验性质：设计性实验 实验内容：用TGA测定聚合物的T d。 实验目的与要求： 1．掌握热重分析的实验技术。 2．从热谱图求出聚合物的热分解温度T d。 实验九、塑料耐热性实验 实验性质：设计性实验 实验内容：用维卡软化点测定仪测定高聚物热变形温度及软化点。 实验目的与要求： 1．掌握高聚物热变形温度及软化点测定方法。 2．了解热变形试验机的使用方法。 实验十、粘度法测定聚合物的分子量

纳米材料及其应用前景

纳米材料及其应用前景 摘要:21世纪，纳米技术、纳米材料在科技领域将扮演重要角色。纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术之一。本文简要地概述了纳米材料的基本特性以及其在力学、磁学、电学、热学等方面的主要应用，并简单展望了纳米材料的应用前景。 关键词：纳米材料；功能；应用； 一、纳米材料的基本特性 所谓纳米材料是指材料基本构成单元的尺寸在纳米范围即1~100纳米或者由他们形成的材料。由于纳米材料是由相当于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小单元组成，也正因为这样，纳米材料具有了一些区别于相同化学元素形成的其他物质材料特殊的物理或是化学特性例如：其力学特性、电学特性、磁学特性、热学特性等，这些特性在当前飞速发展的各个科技领域内得到了应用。科学家们和工程技术人员利用纳米材料的特殊性质解决了很多技术难题，可以说纳米材料特性促进了科技进步和发展。 1、力学性质 高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低，位错滑移和增 殖符合Frank-Reed模型，其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大，增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大，所以纳米材料中位错滑移和 增殖不会发生，这就是纳米晶强化效应。金属陶瓷作为刀具材料已有50 多年历史，由于金属陶瓷的混合烧结和晶粒粗大的原因其力学强度一直 难以有大的提高。应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时，其韧性、 强度、硬度大幅提高，使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。 使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油 钻探等恶劣环境下使用。 2、热学性质 纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值，这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用 变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面 有其广泛的应用前景。例如Cr-Cr2O3颗粒膜对太阳光有强烈的吸收作 用，从而有效地将太阳光能转换为热能。 3、电学性质 由于晶界面上原子体积分数增大，纳米材料的电阻高于同类粗晶材料，甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变（SIMIT）。利用纳米粒子的 隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点，有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体 器件。2001年用碳纳米管制成的纳米晶体管，表现出很好的晶体三极管 放大特性。并根据低温下碳纳米管的三极管放大特性，成功研制出了室 温下的单电子晶体管。随着单电子晶体管研究的深入进展，已经成功研 制出由碳纳米管组成的逻辑电路。

高分子材料工程技术专业

高分子材料工程技术专业（中德技术学院）人才培养方案 一、专业代码、名称 530602，高分子材料工程技术（专科） 二、培养目标 培养具有良好的思想道德品质和强烈的社会责任感，具备国际视野、科学素养和人文素养，掌握高分子材料工程技术专业的基础知识和专业知识、橡塑材料加工与测试的基本技能，能在橡胶工业、塑料工业及高分子复合材料、功能智能高分子材料等各部门从事橡塑制品及复合材料等结构设计、配方设计、加工成型、模具设计及产品制造、工艺管理的工程技术人才。 三、培养要求 本专业要求学生掌握自然科学、工程基础知识和专业知识，掌握高分子材料领域的基本理论与基本技能，提高学生分析和解决工程实践问题的能力。 本专业的毕业生应达到以下知识与能力的培养要求： 1.具有科学素养、社会责任感和工程职业道德； 2.掌握高分子化学、高分子物理和橡塑加工的基本原理和基本理论； 3.掌握橡塑原材料、加工工艺、成型模具及设备等方面的基本知识； 4.掌握橡塑制品结构以及模具的设计方法及计算机辅助设计技能； 5.具有对新产品、新工艺和新技术进行实验研究和应用开发的初步能力； 6.掌握高分子功能材料和智能材料等领域前沿发展趋势，具有终身学习能力。 四、主干学科 材料科学与工程、化学 五、核心知识领域 高分子化学、高分子材料合成原理、橡塑材料的结构与性能、橡塑材料的加工工艺、橡塑制品的结构设计、橡塑制品的加工设备与成型模具等。 六、核心课程 材料科学基础、高分子化学、高分子物理、高分子材料分析测试方法、橡胶工艺学、塑料成型工艺学、橡塑制品设计等。 七、主要实践性环节 认识实习、橡塑制品课程设计、毕业实习与毕业设计（论文）。 八、修业年限及最低学分要求 基本修业年限3年。毕业最低学分要求105学分。其中，必修课76学分，专业选修课6学分，通识选修课4学分，实践教学环节19学分。实践教学(含实验、上机及独立实践教学环节)学分占总学分数比例为30.2%。 九、教学计划进程及课程学分（学时）分配表

高分子材料与工程专业排名

一、工科：偏合成的：浙江大学（国内高分子鼻祖，尤其在合成方面）、华东理工、北京化工大学、清华大学；偏加工和应用的：四川大学、华南理工、东华大学（原中国纺织大学）、上海交通大学 理科：偏合成的：北京大学（好像北大遥遥领先，其他象南开、南京大学明显差一些）；偏性能形态研究的：南京大学、复旦大学、北京大学 5－10年这个行业发展都会不错。 二、高分子材料与工程就业前景分析高分子材料与工程专业排名一览表 【北京市】清华大学、北京理工大学、北京航空航天大学、北京化工大学、北京服装学院、北京石油化工学院、北京工商大学 【天津市】天津大学、天津科技大学 【河北省】河北工业大学、河北科技大学、河北大学、燕山大学 【山西省】太原理工大学、华北工学院 【辽宁省】大连轻工业学院、沈阳化工学院、大连理工大学、大连轻工业学院、沈阳工业大学、沈阳工业学院 【吉林省】吉林大学、长春工业大学、吉林建筑工程学院 【黑龙江省】哈尔滨工业大学、哈尔滨理工大学、齐齐哈尔大学、东北林业大学 【上海市】复旦大学、华东理工大学、东华大学、上海大学 【江苏省】江苏大学、南京理工大学、江南大学、扬州大学、南京工业大学、江苏工业学院、江苏大学、南京林业大学、华东船舶工业学院 【浙江省】浙江大学、浙江工业大学 【安徽省】中国科学技术大学、合肥工业大学、安徽大学、安徽建筑工业学院、安徽工业大学、安徽理工大学 【福建省】福建师范大学 【江西省】南昌大学、华东交通大学 【山东省】山东大学、青岛大学、青岛科技大学、济南大学、烟台大学六 【河南省】郑州大学、河南科技大学、郑州轻工业学院 【湖北省】湖北大学、武汉理工大学、湖北工学院、武汉化工学院、武汉科技学院、湖

高分子材料与工程专业考研学校选择

高分子材料与工程专业考研学校选择 作者：admin 更新时间：2009-3-9 20:25:14 在全国高校中在高分子领域领先： 工科： 偏合成的：浙江大学（国内高分子鼻祖，尤其在合成方面）、华东理工、北京化工大学、清华大学； 偏加工和应用的：四川大学、华南理工大学、东华大学（原中国纺织大学）、上海交通大学 理科：偏合成的：北京大学（好像北大遥遥领先，其他象南开、南京大学明显差一些）；偏性能形态研究的：中科院北化所（明显领先）、南京大学、复旦大学、北京大学 （上述为网上摘录，不一定全面） 简单评述下 浙江大学是出高分子院士最多的学校。 北京大学合成做的好，特别是高分子液晶。 复旦大学的研究偏向理论研究，有杨玉良和江明两位院士，实力不凡。 上海交通大学也有新评上一个高分子方面的院士：颜德岳， 华南理工和北京化工大学研究领域较广，在橡胶、塑料、纤维方面做的都不错。华南理工大学有3位中科院院士程镕时、姜中宏生、曹镛、长江学者特聘教授2人、珠江学者特聘教授2人、博士生导师43人），副教授、副研究员和高级工程师67人；高分子加工实力很强的。在全国排前3名。 四川大学有高分子材料工程国家重点实验室，主要是做塑料的加工改性，实力虽有下滑，但仍然很强，毕竟其根基很厚。 东华大学的研究重点在纤维方面，建有纤维素改性国家重点实验室。 中科院长春应化所和中科院北京化学研究所共同建有高分子化学与物理国家重点实验室。长春应化所在一直是在做合成方面比较强。化学所在前两年还有个工程塑料国家重点实验室，不过现在降格为中科院的重点实验室了。所以化学所的合成和加工做的都还不错。 青岛科技大学在高分子方面主要的特色是其橡胶，2003年建成了教育部橡塑工程重点实验室，也是多年来对青岛科技大学研究工作的肯定。 研究生的方向很多，大的方面大概一下几个：树脂合成（环氧，丙烯酸，聚苯，聚酯等每个方向都很多）；塑料/纤维加工（加工工艺川大最强的，模具和机械华南理工及北化都不错）；生物医用高分子（华东理工等）；高分子理论及表征（中科院化学所及南京大学最强）；液晶高分子（吉大，北大，北科大等）；导电高分子（化学所等）；纳米高分子（化学所）；碳纤维/碳纳米（北化，清华）；有机硅（化学所）等等 而在珠三角这一带，华南理工中山大学都是不错选择，有志在高分子领域深入了解的同学可以报读。 下面附有2009年华南理工大学科学与工程学院硕士招生目录及初复试科目材料