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第1章 概论 1

1.1 纳米与纳米技术 1

1.2 纳米复合材料的定义 3

1.3 纳米复合材料的命名与分类 6

1.3.1 纳米复合材料的命名 6

1.3.2 纳米复合材料的分类 7

1.4 纳米复合材料的性能与特点 9

1.4.1 纳米复合材料的基本性能 9

1.4.2 纳米复合材料的特殊性质 9

1.4.3 纳米复合材料的热力学稳定性 11

1.5 纳米复合材料设计原理 11

1.5.1 纳米复合材料的功能 12

1.5.2 纳米复合材料的功能设计 12

1.5.3 纳米复合材料的合成设计 13

1.5.4 纳米复合材料的稳定化设计 13

1.6 纳米复合材料的制备 15

1.6.1 纳米复合材料化学 15

1.6.2 纳米微粒填充法 15

1.6.3 纳米微粒原位合成法 15

1.6.4 聚合物基体原位聚合法 16

1.6.5 两相同步原位合成法 17

1.7 纳米复合材料中纳米微粒的聚集态结构 19

1.8 纳米复合材料的发展 20

1.8.1 纳米复合材料的制造方法 20

1.8.2 纳米复合材料的结构表征 21

1.8.3 纳米复合材料的应用研究 22

1.8.4 纳米复合材料的复合机理研究 24

1.8.5 纳米复合材料的仿生化研究 24

参考文献 24

第2章 纳米材料 27

2.1 概论 27

2.1.1 客观世界的认识程度 27

2.1.2 纳米材料 28

2.2 纳米材料的分类 29

2.2.1 依据纳米材料的属性分类 29

2.2.2 依据纳米材料的功能分类 31

2.2.3 依据纳米材料的来源分类 32

2.3 纳米材料的性质 32

2.3.1 纳米材料的基本性质 32

2.3.2 纳米材料的特殊性质 35

2.4 纳米材料的制备 42

2.4.1 纳米材料的制备方法 42

2.4.2 纳米材料的制备原理 44

2.4.3 气相合成方法 47

2.4.4 液相合成方法 52

2.4.5 固相合成方法 61

2.4.6 其他合成方法 64

2.5 纳米材料的应用 65

2.5.1 催化剂 66

2.5.2 陶瓷材料 67

2.5.3 医用材料 68

2.5.4 磁性材料 68

2.5.5 防护材料 69

2.5.6 光电转化 69

2.5.7 传感器 70

2.5.8 纳米材料的发展 70

2.6 纳米结构材料 71

2.6.1 碳族新成员C60 71

2.6.2 碳纳米管 73

2.6.3 TiO2纳米管 76

2.6.4 纳米生物管 77

2.6.5 纳米棒(线、丝) 78

2.7 典型纳米粉体材料 80

2.7.1 通用纳米粉体材料--纳米CaCO3 80

2.7.2 性能优良的光催化剂--纳米TiO2 83

2.7.3 用途广泛的纳米硅氧化合物--SiO2-x 87

2.7.4 传统纳米粉体材料--炭黑 92

参考文献 95

第3章 填充复合材料 101

3.1 纳米材料与分散体系 101

3.1.1 水性纳米分散体系的稳定性 101

3.1.2 非水性纳米分散体系的稳定性 102

3.2 纳米粉体表面改性 105

3.2.1 纳米粉体的不稳定性与表面改性 105

3.2.2 纳米粉体表面改性方法的分类 109

3.2.3 纳米微粒表面的改性与修饰 110

3.3 纳米粉体的分散原理与技术 115

3.3.1 纳米粒子的分散原理 115

3.3.2 纳米粒子的分散技术 119

3.4 填充复合材料原位制备技术 122

3.4.1 紫外光固化技术 122

3.4.2 紫外光固化技术中的化学成分 123

3.4.3 紫外光固化机理 126

3.4.4 紫外光固化技术合成纳米复合材料实例 128

3.4.5 填充复合材料其他制备技术 132

3.5 纳米粉体在聚合物基体的作用机理 136

3.5.1 纳米粉体在聚合物中的分散形式 136

3.5.2 纳米微粒对聚合物的作用机理 139

3.6 填充复合材料 141

3.6.1 纳米AIN填充复合材料 142

3.6.2 纳米CaCO3填充复合材料 142

3.6.3 纳米炭黑填充复合材料 144

3.6.4 纳米SiO2填充复合材料 145

参考文献 147

第4章 杂化复合材料 151

4.1 分散体系与溶胶 152

4.1.1 溶胶的制备 153

4.1.2 溶胶的性质 154

4.2 凝胶的结构与性质 158

4.2.1 凝胶的类型 158

4.2.2 凝胶的结构 159

4.2.3 凝胶的形成 160

4.2.4 胶凝现象 162

4.2.5 凝胶的性质 163

4.3 聚合物溶胶与凝胶 165

4.3.1 聚合物溶液与胶体体系 165

4.3.2 聚合物凝胶 166

4.3.3 聚合物凝胶的性质 168

4.3.4 聚合物溶胶-凝胶的应用 169

4.4 杂化复合材料的制备方法 170

4.4.1 杂化复合材料制备方法的分类 170

4.4.2 不同分散介质时的制备方法 171

4.4.3 不同分散质时的制备方法 172

4.4.4 原位合成方法 173

4.5 杂化复合材料形成原理 178

4.5.1 纳米微粒前驱体在聚合物中形成杂化复合材料 178

4.5.2 纳米微粒前驱体和聚合物前驱体同步形成杂化复合材料 188

4.6 SiO2杂化复合材料 192

4.6.1 SiO2-聚碳酸酯杂化复合材料 193

4.6.2 SiO2-聚丙烯酸酯杂化复合材料 194

4.6.3 SiO2-聚硅氧烷杂化复合材料 195

4.6.4 SiO2-橡胶杂化复合材料 196

4.6.5 SiO2-聚酰亚胺杂化复合材料 198

4.6.6 SiO2-环氧树脂杂化复合材料 199

4.6.7 SiO2-ABS共聚物杂化复合材料 199

4.7 TiO2杂化复合材料 200

4.7.1 TiO2-聚丙烯酸酯杂化复合材料 200

4.7.2 TiO2-聚对苯乙炔杂化复合材料 201

4.8 Al2O3-聚乙烯醇缩丁醛杂化复合材料 201

参考文献 202

第5章 插层复合材料 205

5.1 概述 205

5.2 粘土 206

5.2.1 粘土矿物与粘土 206

5.2.2 高岭土 207

5.2.3 海泡石 209

5.2.4 蒙脱土 210

5.2.5 石墨 213

5.2.6 合成的层状化合物 213

5.3 粘土的有机化处理 214

5.3.1 粘土表面的有机化改性 214

5.3.2 粘土对有机化合物的吸附 217

5.4 插层粘土的有机化合物 219

5.4.1 插层粘土的聚合物 219

5.4.2 原位插层聚合的有机单体 222

5.4.3 原位插层聚合机理 224

5.5 粘土插层方法 228

5.5.1 溶液插层 229

5.5.2 熔融插层 232

5.6 插层复合材料 234

5.6.1 聚乙烯插层复合材料 234

5.6.2 环氧树脂插层复合材料 235

5.6.3 聚苯乙烯插层复合材料 236

5.6.4 聚酯插层复合材料 238

5.6.5 硅橡胶插层复合材料 239

5.6.6 聚苯胺插层复合材料 240

5.6.7 聚环氧乙烷插层复合材料 241

5.6.8 聚酰亚胺插层复合材料 241

5.6.9 聚氯乙烯插层复合材料 243

5.6.10 聚氨酯插层复合材料 243

5.6.11 橡胶插层复合材料 243

5.7 石墨插层复合材料 244

参考文献 245

第6章 纳米复合材料的应用 249

6.1 纳米复合材料的性质 249

6.1.1 纳米复合材料的催化性能 249

6.1.2 纳米复合材料的高强度、高韧性 249

6.1.3 纳米复合材料的电磁性 251

6.1.4 纳米复合材料的光学性质 252

6.1.5 纳米复合材料的智敏性 257

6.2 纳米复合塑料 257

6.2.1 纳米复合塑料的制备与性能 259

6.2.2 热塑性纳米复合塑料 259

6.2.3 热固性纳米复合塑料 265

6.2.4 典型的粘土纳米复合塑料 269

6.2.5 功能性纳米复合塑料及其应用 274

6.3 纳米复合阻燃材料 275

6.4 纳米复合催化剂 278

6.4.1 纳米复合催化剂的分类 279

6.4.2 纳米复合催化剂的制备 279

6.4.3 纳米复合催化剂的实施方式 280

6.4.4 纳米复合催化剂的应用 281

6.5 纳米复合橡胶 284

6.5.1 复合技术类型 285

6.5.2 纳米复合橡胶的性能 288

6.5.3 纳米复合橡胶的应用 290

6.5.4 纳米复合橡胶的发展 292

6.6 纳米复合涂料 293

6.6.1 功能性涂料 294

6.6.2 建筑涂料 298

6.6.3 激光涂料 299

6.7 纳米复合纤维 301

6.7.1 纳米复合纤维的制造 302

6.7.2 纳米复合纤维的功能 302

6.7.3 纳米复合纤维及其应用 303

6.7.4 纳米复合纤维的功能实例 304

6.8 纳米复合生物材料 305

6.8.1 牙齿替代材料 305

6.8.2 复合骨替代材料 307

参考文献 310

第7章 纳米复合材料的结构与表征 313

7.1 纳米复合材料的结构 313

7.1.1 复合材料中纳米微粒的结构特征 313

7.1.2 复合材料中聚合物的结构特征 320

7.1.3 复合材料中基体与纳米粒子的结构协同效应 322

7.2 纳米复合材料的表征技术 323

7.2.1 X射线衍射技术 324

7.2.2 电子显微技术 325

7.2.3 探针显微技术 327

7.2.4 热分析技术 329

7.3 纳米复合材料的结构表征 330

7.3.1 单一纳米材料的结构表征 330

7.3.2 纳米复合材料聚集态结构的表征 333

7.3.3 纳米复合材料界面的表征 339

7.4 纳米复合材料的性能 346

7.4.1 纳米复合材料的热稳定性能 346

7.4.2 纳米复合材料的导电性能 347

7.4.3 纳米复合材料的光学性能 348

参考文献 350