納米級二氧化硅（納米級二氧化硅）

物質(zhì)概述

由于納米二氧化硅（SiO?）具有小尺寸效應(yīng)，表面界面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子遂道效應(yīng)和特殊光、電特性、高磁阻現(xiàn)象、非線性電阻現(xiàn)象以及在高溫下仍具的高強(qiáng)、高韌、穩(wěn)定性好等奇異性，納米二氧化硅可廣泛應(yīng)用各個(gè)領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的商業(yè)價(jià)值。納米二氧化硅是應(yīng)用較早的納米材料之一，關(guān)于納米SiO?在橡膠改性、工程塑料、陶瓷、生物醫(yī)學(xué)、光學(xué)、建材、樹脂基復(fù)合材料改性中的應(yīng)用已有過許多報(bào)道，這里重點(diǎn)介紹納米二氧化硅在其他領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展。

指標(biāo)及應(yīng)用

應(yīng)用領(lǐng)域

1 在涂料領(lǐng)域

納米二氧化硅（SP30）具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，擁有龐大的比表面積，表現(xiàn)出極大的活性，能在涂料 干燥時(shí)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)增加了涂料的強(qiáng)度和光潔度，而且提高了顏料的懸浮性，能保持涂料的顏色長期不退色。在建筑內(nèi)外墻涂料中，若添加納米氧化硅（SP30），可明顯改善涂料的開罐效果，涂料不分層，具有觸變性、防流掛、施工性能良好，尤其是抗沾污染性能大大提高，具有優(yōu)良的自清潔能力和附著力。納米SiO2還可與有機(jī)顏料配用，可獲得光致變色涂料，M．P ．J ．Peeters等用溶膠凝膠法合成了含納米二氧化硅（同VK-SP30）的全透明的耐溫涂料 H．Schmidt等合成了很厚的含納米SiO2的涂料，并耐高溫，在500℃下沒有出現(xiàn)裂縫，F(xiàn)ayna Mamme ri等合成了P MMA- SiO2納米涂料。明顯增強(qiáng)了涂料的彈性和強(qiáng)度。

納米氧化硅（同VK-SP30）具有常規(guī)SiO2所不具有的特殊光學(xué)性能，它具有極強(qiáng)的紫外吸收，紅外反射特性。經(jīng)紫外一可見分光光度計(jì)測試表明，它對波長400nm以內(nèi)的紫外光吸收率高達(dá)70%以上，對波長800nm 以外的紅外光反射率也達(dá)70%以上，它添加到涂料中能對涂料形成屏 蔽作用，達(dá)到抗紫外老化和熱老化的目的，同時(shí)增加了涂料的隔熱性，徐國財(cái)?shù)韧ㄟ^納米微粒填充法，將納米氧化硅作摻雜到紫外光同化涂料中，明顯地提高了紫外光固化涂料的硬度和附著力，還減弱了紫外光同化涂料吸收 UV輻射的程度，從而降低了紫外光同化涂料的同化速度。

2 在粘結(jié)劑和

領(lǐng)域

密封膠和粘結(jié)劑是量大、使用范圍廣的重要產(chǎn)品。產(chǎn)品粘度、流動(dòng)件、舊化速度等 有嚴(yán)格要求。目前，國內(nèi)高檔的密封膠和粘結(jié)劑都依賴進(jìn)口。據(jù)介紹，國外在這個(gè)領(lǐng)域的產(chǎn)品已經(jīng)采用納米材料作添加劑，而納米二氧化硅是首選材料。其作用機(jī)理是納米SiO2表面包覆一層有機(jī)材料，使之具有疏水特性，將它添加到密封膠中能很快形成一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，抑制膠體流動(dòng)，同化速率加快，提高粘接效果，同時(shí)由于顆粒細(xì)小，更增加了膠的密封性。

3 在紡織領(lǐng)域

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類生活水平的提高，人們對服裝提出了舒適、新穎、保健的要求，各種功能化的紡織品應(yīng)運(yùn)而生。在此，納米二氧化硅發(fā)揮了巨大的作用，目前，人們已將其應(yīng)用到防紫外、遠(yuǎn)紅外、抗菌消臭、抗老化等方面。例如，以納米二氧化硅（同VK-SP30F）和納米二氧化鈦（T25F）的適當(dāng)配比而成的復(fù)合粉體是抗紫外輻射纖維的重要添劑，又如，日本帝人公司將納米二氧化硅（同VK-SP30）和納米ZnO（同VK-JS03）混人化學(xué)纖維中，得到的化學(xué)纖維具有除臭及凈化氣的功能，這種纖維可被用于制造長期臥床病人和醫(yī)院的消臭敷料、繃帶、睡農(nóng)等。

4 在殺菌劑領(lǐng)域

納米二氧化硅具有生理惰性、高吸附性，在殺菌劑的制備中常用作載體，當(dāng)納米SiO2作載體時(shí)，可吸附抗菌離子，達(dá)到殺菌抗菌的目的，在報(bào)道可用于冰箱外殼、電腦鍵盤等的制造。

5 在催化領(lǐng)域

納米二氧化硅的比表面積大、孔隙率高、表面活性中心多，在催化劑和催化劑載體方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。以納米二氧化硅為基本原料，采和溶膠～凝膠技術(shù)，可制備含納米氧化硅（SP30）的復(fù)合氧化物。此復(fù)合氧化物為催化劑載體時(shí)，對于許多結(jié)構(gòu)敏感反應(yīng)，將顯示出獨(dú)特的反應(yīng)性能。反應(yīng)的催化活性高，選擇性好，反應(yīng)中能長時(shí)間保持催化活性，Quan Zhang等以 ZrO/ SiO2為催化劑載體，用來催化異丙醇脫水，研究結(jié)果表明：反應(yīng)副產(chǎn)物少，催化效率高，在最佳條件下，其選擇性可達(dá) 100%。目前，常規(guī)SiO2 ( 20 ～ 100um) 用作作催化劑載體實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的報(bào)道較多，但納米二氧化硅（VK-SP30）在此領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)的報(bào)道并不多見，應(yīng)積極開展這方面的研究。

6 在農(nóng)業(yè)及食品領(lǐng)域

近來，發(fā)達(dá)國家開發(fā)了納米二氧化硅的一些新的應(yīng)用領(lǐng)域。如在農(nóng)業(yè)中，用納米二氧化硅制作農(nóng)業(yè)種子處理劑，可使蔬菜( 甘藍(lán)、西紅柿、黃瓜) 、棉花、玉米、小麥提高產(chǎn)量，提前成熟期。又如納米SiO2還可應(yīng)用于除草劑和殺蟲劑中，若在顆粒狀的殺蟲刺配方中，加入少量納米氧化硅會有效地控制和防止有害物產(chǎn)生。

在食品行業(yè)中，納米氧化硅也有許多應(yīng)用之處。如添加納米SiO2的食品包裝袋，對水果、蔬菜可起到保鮮作用；應(yīng)用納米氧化硅(同VK-SP30)于酒類生產(chǎn)中可起到凈化和延長保鮮期的作用；還可作防治水果、蔬菜各種疾病的高效殺菌劑。

7 在潤滑油添加劑領(lǐng)域

納米二氧化硅微粒表面含有大量的羥基和不飽和殘鍵，可以在摩擦副表面形成牢固的化學(xué)吸附膜，從而保護(hù)金屬摩擦表面，顯著改善潤滑油的摩擦性能?；粲袂锏劝l(fā)現(xiàn)，潤滑油的承載能力在加人納米SiO2后得到很大提高，當(dāng)加入量為1.5時(shí)，PB值增大了近1倍，李小紅 等還發(fā)現(xiàn)，SiO2納米微粒作為潤滑油添加劑表現(xiàn)出優(yōu)異的抗磨減摩性能，并對磨損表而起到一定的修復(fù)作用。

8 其他領(lǐng)域

納米氧化硅(SP30)具有高的表面能和吸附性質(zhì)，有良好的穩(wěn)定性及生物親和性，可作為新型傳感器；利用納米SiO2無毒、無味、無污染以及耐蝕、可增強(qiáng)、增韌的特性，可大大地提高了人造牙齒的硬度及強(qiáng)度，也改善了其韌性。將納米二氧化硅(SP30)應(yīng)用于電刷鍍工藝中，提高鍍層的力學(xué)性能、改善鍍層的微動(dòng)磨損性能；納米SiO2可用于油墨中作為分散劑和流量控制劑；在護(hù)膚產(chǎn)品、電子組裝材料、隔熱材料等方面都有著重要的應(yīng)用，甚至能節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境。

展望

納米二氧化硅(SP30)作為納米材料家族中的一員，對其開發(fā)具有重要的實(shí)際意義。我國納米材料的研究已取得許多成果，但納米SiO2的應(yīng)用才剛剛起步，隨著對納米SiO2研究的深入，應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)寬，納米二氧化硅(SP30)會進(jìn)一步工業(yè)化，納米二氧化硅（SP30）材料也必然引起更多的關(guān)注，必將開辟更加廣闊的應(yīng)用前景。