第1章 纳米科学与技术 1
1.1 纳米科学的基本概念 1
1.2 纳米科技的主要进展 2
1.2.1 纳米科技发展简史 2
1.2.2 纳米技术发展的可能阶段 8
1.3 纳米技术的应用领域 9
1.3.1 纳米技术的主要研究领域 9
1.3.2 纳米科学的主要应用领域 12
参考文献 13
第2章 纳米材料的特性 15
2.1 纳米材料的基本分类 15
2.1.1 纳米粒子 15
2.1.2 纳米块体材料 16
2.1.3 纳米组装体系 16
2.2 纳米粒子的基本特性 18
2.2.1 表面效应 18
2.2.2 体积效应 18
2.2.3 量子尺寸效应 19
2.2.4 宏观量子隧道效应 20
2.3 纳米粒子的特殊性质 20
2.3.1 光学性质 20
2.3.2 电磁性质 22
2.3.3 力学性能 24
2.3.4 化学和催化性能 25
2.3.5 Hall-Petch（H-P）关系 26
2.3.6 热学性质 27
2.3.7 其他性质 28
2.4 纳米材料的表征方法 28
2.4.1 纳米材料表征概述 28
2.4.2 纳米材料的表征技术 30
2.5 纳米材料的特性及表征展望 41
参考文献 42
第3章 纳米粒子的制备及分散方法 47
3.1 纳米粒子的制备方法概论 47
3.2 纳米材料的物理制备方法 48
3.2.1 惰性气体冷凝法 48
3.2.2 超重力技术 48
3.2.3 高能机械球磨法制备纳米粉体 48
3.2.4 非晶晶化法制备纳米晶体 49
3.2.5 等离子体法 49
3.2.6 深度范性形变法制备纳米晶体 49
3.2.7 物理气相沉积方法制备纳米薄膜 50
3.2.8 低能团簇束沉积法制备纳米薄膜 50
3.2.9 压淬法制备纳米晶体 50
3.2.10 脉冲电流非晶晶化法制备纳米晶体 50
3.2.11 溅射法 51
3.2.12 混合等离子法 51
3.2.13 激光诱导化学气相沉积法 52
3.2.14 电弧法 52
3.2.15 爆炸丝法 53
3.2.16 分子束外延法 54
3.2.17 扫描探针显微镜法 54
3.2.18 其他物理方法 55
3.3 化学法 55
3.3.1 沉淀法 56
3.3.2 微乳液法 57
3.3.3 溶胶-凝胶法 61
3.3.4 溶剂热法 63
3.3.5 模板合成法 65
3.3.6 Langmuir-Blodgett膜法 67
3.3.7 气相法 67
3.3.8 固相法 68
3.3.9 SPD法 69
3.3.10 超声场中湿法 70
3.3.11 自组装法 70
3.3.12 气相燃烧合成技术 71
3.3.13 辐射合成法 71
3.3.14 金属有机化合物热解法 72
3.4 电化学合成法 73
3.4.1 模板电化学合成法 73
3.4.2 电化学还原法 76
3.4.3 脉冲超声电化学法合成纳米微粒的研究 78
3.4.4 电化学表面原子台阶边缘修饰法 80
3.5 纳米粒子的分散 81
3.5.1 纳米粒子在介质中的分散理论 81
3.5.2 纳米粒子的分散方法 84
3.6 纳米粒子制备与分散方法展望 87
参考文献 89
第4章 纳米改性涂料 94
4.1 纳米改性涂料的研究进展 94
4.1.1 纳米改性涂料的概念 94
4.1.2 纳米改性涂料的发展概况 94
4.1.3 纳米改性涂料的综合性能 98
4.2 不同功能纳米改性涂料的作用原理 100
4.2.1 纳米抗菌涂料 100
4.2.2 纳米改性防水涂料 102
4.2.3 纳米光催化环保涂料 104
4.2.4 耐老化纳米涂料 104
4.2.5 纳米隐身涂料 105
4.2.6 纳米抗静电涂料 106
4.2.7 纳米透明耐磨涂料 106
4.2.8 纳米阻燃涂料 107
4.3 纳米SiO2对涂料性能的影响 108
4.3.1 纳米SiO2的性能特点 108
4.3.2 纳米SiO2的含量对涂料附着力的影响 108
4.3.3 纳米SiO2含量对聚氨酯涂膜的拉伸强度和断裂伸长率的影响 109
4.3.4 纳米SiO2含量对纳米SiO2改性聚氨酯涂料抗老化性能的影响 109
4.3.5 分散剂种类对SiO2抗紫外性能的影响 110
4.4 纳米TiO2对涂料性能的影响 110
4.4.1 纳米TiO2的特性和用途 110
4.4.2 纳米TiO2对涂料耐候性的影响 111
4.4.3 纳米TiO2对涂料耐污染性的影响 112
4.4.4 纳米TiO2对大气的净化作用 113
4.4.5 纳米TiO2的随角异色效应 113
4.4.6 纳米TiO2对涂料加工性能的影响 115
4.4.7 纳米TiO2对涂料力学性能的影响 115
4.4.8 纳米TiO2改性外墙乳胶漆的制备 116
4.4.9 纳米TiO2涂料的发展前景 117
4.5 纳米ZnO对涂料性能的影响 119
4.5.1 纳米ZnO的特性 119
4.5.2 纳米ZnO的抗老化性能 119
4.5.3 纳米ZnO改性纯丙乳液外墙涂料的制备 121
4.6 其他纳米改性涂料 121
4.6.1 纳米黏土在涂料中的应用 121
4.6.2 掺锑二氧化锡纳米涂料 123
4.6.3 纳米碳酸钙在涂料中的应用 124
4.6.4 纳米水性乳液 124
4.7 纳米涂料的发展展望 125
参考文献 126
第5章 纳米改性陶瓷 129
5.1 纳米改性陶瓷的发展概况 129
5.1.1 纳米改性陶瓷概念的由来 129
5.1.2 纳米改性建筑陶瓷的发展概况 130
5.2 纳米陶瓷的作用原理 134
5.2.1 强韧化原理 134
5.2.2 抗菌原理 135
5.3 纳米建筑陶瓷中纳米原料的制备 138
5.3.1 概述 138
5.3.2 纳米陶瓷原料的合成方法 139
5.3.3 粉碎法制备微米／纳米陶瓷原料 140
5.3.4 紫木节的微米／纳米制粉工艺研究 141
5.3.5 煤矸石的微米／纳米制粉工艺研究 141
5.3.6 长石的微米／纳米制粉工艺研究 144
5.3.7 由普通陶瓷原料制备纳米Al2O3 144
5.3.8 纳米银盐抗菌剂的制备 147
5.4 纳米改性陶瓷的制备 148
5.4.1 高强高韧纳米墙地砖的制备 148
5.4.2 纳米抗菌陶瓷的制备 150
5.4.3 稀土化合物对银盐抗菌效果的影响 153
5.5 稀土化合物对TiO2抗菌自洁净效果的影响 154
5.5.1 稀土对TiO2抗菌效果的影响研究 154
5.5.2 TiO2自动光催化性能测试 155
5.6 银盐、TiO2复合抗菌效果的研究 157
5.7 纳米改性建筑陶瓷的发展展望 159
参考文献 160
第6章 纳米改性水泥 163
6.1 水泥发展简史 163
6.2 水泥的分类 166
6.2.1 通用水泥 166
6.2.2 特种水泥 168
6.3 纳米技术在水泥中的应用概述 171
6.3.1 普通水泥的结构特征 171
6.3.2 纳米材料在水泥中的研究进展 172
6.3.3 水泥改性中使用的纳米材料 173
6.4 纳米SiO2改性水泥的研究 175
6.4.1 纳米SiO2改性水泥进展 175
6.4.2 纳米SiO2和硅粉在水泥中活性比较 177
6.4.3 纳米SiO2改性水泥的力学性能 178
6.4.4 纳米SiO2对浆体流动性的影响 179
6.4.5 纳米SiO2对凝结时间的影响 180
6.4.6 对水泥安定性能影响 181
6.4.7 低温稻壳灰制SiO2改性水泥的性能 181
6.5 纳米ZrO2改性水泥 183
6.5.1 试样制备与测试 184
6.5.2 纳米ZrO2粉体特征 184
6.5.3 纳米ZrO2粉体复合水泥抗压强度 184
6.6 碳纳米管改性水泥 186
6.7 纳米TiO2改性吸波水泥 188
6.7.1 原料和方法 188
6.7.2 试样制备 189
6.7.3 不同吸波材料对水泥基复合材料吸波性能的影响 189
6.7.4 纳米TiO2分散方式对水泥基复合材料吸波性能的影响 190
6.7.5 纳米TiO2的用量对水泥基复合材料吸波性能的影响 190
6.8 纳米黏土改性水泥 191
6.8.1 原料 192
6.8.2 试验方法 192
6.8.3 纳米材料对水泥净浆流动度的影响 192
6.8.4 纳米材料对水泥净浆水胶比的影响 193
6.8.5 纳米材料对混凝土抗渗性能的影响 193
6.8.6 纳米材料对混凝土抗冻性能的影响 194
6.9 纳米纤维-微粉复合水泥 194
6.10 纳米水泥的发展展望 196
参考文献 197
第7章 纳米改性玻璃 200
7.1 玻璃制品的总体要求 200
7.2 玻璃制品的种类及用途 201
7.2.1 节能玻璃 201
7.2.2 高强度玻璃 202
7.2.3 微晶玻璃 203
7.2.4 有机玻璃 203
7.2.5 导电玻璃 203
7.2.6 新的功能玻璃品种 203
7.3 纳米改性玻璃的制备 205
7.3.1 纳米改性普通玻璃 205
7.3.2 纳米改性半导体微晶玻璃 207
7.3.3 纳米自洁净玻璃 212
7.3.4 红外反射玻璃 224
7.3.5 紫外吸收玻璃 224
7.3.6 节能玻璃 225
7.3.7 纳米改性透明有机玻璃 225
7.3.8 纳米聚丙烯酸丁酯改性有机玻璃 229
7.3.9 纳米Al2O3改性有机玻璃 234
7.3.10 纳米改性微孔玻璃 238
7.4 纳米改性玻璃的发展方向 242
参考文献 243
第8章 建筑用纳米改性多功能塑料 244
8.1 纳米改性塑料简述 244
8.1.1 纳米改性塑料的概念 244
8.1.2 纳米改性塑料的制备方法 246
8.1.3 纳米塑料的性能 250
8.1.4 几种重要的纳米改性塑料 254
8.2 纳米阻燃塑料 257
8.2.1 阻燃聚碳酸酯 258
8.2.2 PA6/LS纳米复合材料 259
8.2.3 膨胀型无卤素阻燃聚丙烯 260
8.3 纳米SiO2改性塑料 262
8.3.1 纳米粒子改性高分子材料的理论基础 262
8.3.2 纳米SiO2改性聚合物的方法 263
8.3.3 几种典型的纳米SiO2改性塑料 265
8.4 纳米透明塑料 267
8.4.1 光学透明塑料的研究进展 267
8.4.2 光学透明塑料的研制手段 270
8.5 插层复合纳米塑料 272
8.5.1 插层复合纳米塑料的特点 272
8.5.2 插层复合纳米塑料的合成 273
8.5.3 插层复合纳米塑料的主要性能 278
8.5.4 典型插层复合纳米塑料举例 280
8.6 建筑管材用纳米塑料 285
8.6.1 建筑用塑料管材的发展现状 285
8.6.2 纳米碳酸钙强化PVC树脂及其管材 286
8.6.3 聚合物／层状硅酸盐纳米复合材料及其管材 287
8.6.4 纳米塑料管材的功能化 288
8.7 纳米泡沫塑料 289
8.7.1 纳米填充泡沫塑料 290
8.7.2 纳米泡孔泡沫塑料 292
8.8 纳米改性农用塑料 293
8.8.1 功能性覆盖材料 293
8.8.2 提高塑料的阻隔性和耐水性能 294
8.8.3 增强紫外线屏蔽与抗老化性能 294
8.8.4 纳米抗菌、保鲜及除臭材料的应用 294
8.8.5 二元协同界面纳米塑料的应用 295
8.9 结束语 295
参考文献 297
第9章 纳米电器材料在建筑和家居中的应用 300
9.1 纳米家用电器的概念 300
9.2 纳米电器产业化最新进展 303
9.2.1 纳米电器涂层 303
9.2.2 稀土纳米投影屏的制备 303
9.2.3 显示器用碳纳米枪和线圈 304
9.2.4 纳米电子元件 304
9.2.5 纳米存储设备 305
9.2.6 纳米抗菌材料 306
9.2.7 纳米透明耐磨材料 306
9.3 家用电器中的纳米功能塑料 306
9.3.1 抗菌塑料 307
9.3.2 增韧增强塑料 307
9.3.3 阻燃塑料 308
9.3.4 导电塑料 308
9.3.5 磁性塑料 309
9.3.6 家用电器中的纳米功能塑料 309
9.4 纳米电源材料 310
9.4.1 纳米电源材料概述 310
9.4.2 锂离子电池的电化学反应原理 312
9.4.3 锂离子电池负极材料的研究进展 312
9.4.4 碳负极材料 313
9.4.5 金属电极材料 314
9.4.6 碳纳米管负极材料 314
9.4.7 负极材料研究的最新方向 315
9.5 抗电磁辐射材料 317
9.5.1 纳米材料的吸波机理 317
9.5.2 纳米铁防辐射材料 319
9.6 碳纳米管在纳米电器中的应用 320
9.6.1 纳米电子学简介 320
9.6.2 纳米电子器件 321
9.6.3 碳纳米管的结构 322
9.6.4 单壁碳纳米管的电学特性 323
9.6.5 碳纳米管可能成为纳米电子器件的主流材料 323
9.6.6 碳纳米管优化反馈放大电路 324
9.7 结束语 325
参考文献 325
第10章 纳米改性防水材料 327
10.1 纳米膨润土改性防水材料 327
10.1.1 膨润土的一般特性 327
10.1.2 钠膨润土在防水工程中应用的特性 328
10.1.3 用膨润土防水的优点 329
10.1.4 纳米膨润土防水产品及施工方法 329
10.2 纳米聚氨酯防水涂料 336
10.2.1 聚氨酯防水涂料概述 336
10.2.2 彩色聚氨酯防水涂料 337
10.2.3 沥青聚氨酯防水涂料 338
10.2.4 双组分聚醚型聚氨酯防水涂料 338
10.2.5 羟丁型聚氨酯防水涂料 339
10.2.6 聚氨酯复合防水工艺 339
10.3 纳米粉煤灰改性防水涂料 339
10.3.1 主要原材料 340
10.3.2 基本配方 340
10.3.3 生产工艺 340
10.4 水泥基纳米防水复合材料 341
10.4.1 XPM外加剂的主要特点 341
10.4.2 XPM外加剂在水泥中的化学反应 342
10.4.3 XPM外加剂在防水领域中的应用 342
10.5 纳米粒子改性防水乳胶 344
10.5.1 前言 344
10.5.2 主要原材料 345
10.5.3 防水乳胶的敏感波长 345
10.5.4 纳米粒子的光吸收特性 345
10.5.5 纳米改性防水乳胶的性能 346
10.6 三元乙丙橡胶基防水材料 347
10.6.1 前言 347
10.6.2 主要原材料和防水材料的制备工艺 347
10.6.3 纳米CaCO3添加量对样品力学性能的影响 348
10.7 其他防水材料 349
10.8 多种防水技术的比较 349
10.9 纳米防水材料发展展望 352
参考文献 352
第11章 纳米改性隔热保温材料 354
11.1 纳米材料隔热保温的理论基础 354
11.1.1 普通绝热材料中热传导的基本原理 354
11.1.2 影响绝热材料热导率的因素 355
11.2 纳米隔热涂料 359
11.2.1 原料及配方 360
11.2.2 仪器与装置 360
11.2.3 透明隔热涂料的制备 360
11.2.4 施工工艺 361
11.2.5 透明隔热涂料的表征 361
11.2.6 结果与讨论 362
11.3 聚酰亚胺泡沫绝热保温材料 363
11.4 硅质纳米孔超级绝热保温材料 367
11.5 聚合物互穿网络酚醛型绝热保温材料 369
11.6 多孔纳米保温隔热材料 372
11.6.1 溶胶-凝胶法制备SiO2气凝胶 372
11.6.2 保温隔热薄膜和保温隔热试验块制备 372
11.6.3 多孔结构形成条件的影响 373
11.6.4 SiO2纳米多孔材料保温隔热机理分析 374
11.7 空心微珠改性复合隔热材料 376
11.7.1 复合隔热材料的制备 376
11.7.2 EP／纳米SiO2／空心微珠复合材料的热物理性能 376
11.8 低辐射保温玻璃 377
11.8.1 低辐射保温玻璃简介 377
11.8.2 低辐射保温玻璃的种类 378
11.8.3 低辐射膜的构造及镀膜方法 379
11.8.4 国内外低辐射膜玻璃应用现状 380
11.9 纤维型纳米隔热材料 383
11.9.1 固体火箭发动机外壳的隔热保温 383
11.9.2 纤维型隔热材料的热物理常数 384
11.9.3 纤维型隔热材料的隔热机理分析 385
11.10 结束语 387
参考文献 387