納米級二氧化硅（納米級二氧化硅）

物質概述

由于納米二氧化硅（SiO?）具有小尺寸效應，表面界面效應、量子尺寸效應和宏觀量子遂道效應和特殊光、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、高韌、穩(wěn)定性好等奇異性，納米二氧化硅可廣泛應用各個領域，具有廣闊的應用前景和巨大的商業(yè)價值。納米二氧化硅是應用較早的納米材料之一，關于納米SiO?在橡膠改性、工程塑料、陶瓷、生物醫(yī)學、光學、建材、樹脂基復合材料改性中的應用已有過許多報道，這里重點介紹納米二氧化硅在其他領域的應用進展。

指標及應用

應用領域

1 在涂料領域

納米二氧化硅（SP30）具有三維網(wǎng)狀結構，擁有龐大的比表面積，表現(xiàn)出極大的活性，能在涂料 干燥時形成網(wǎng)狀結構，同時增加了涂料的強度和光潔度，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。明顯增強了涂料的彈性和強度。

納米氧化硅（同VK-SP30）具有常規(guī)SiO2所不具有的特殊光學性能，它具有極強的紫外吸收，紅外反射特性。經(jīng)紫外一可見分光光度計測試表明，它對波長400nm以內的紫外光吸收率高達70%以上，對波長800nm 以外的紅外光反射率也達70%以上，它添加到涂料中能對涂料形成屏 蔽作用，達到抗紫外老化和熱老化的目的，同時增加了涂料的隔熱性，徐國財?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 在粘結劑和

領域

密封膠和粘結劑是量大、使用范圍廣的重要產(chǎn)品。產(chǎn)品粘度、流動件、舊化速度等 有嚴格要求。目前，國內高檔的密封膠和粘結劑都依賴進口。據(jù)介紹，國外在這個領域的產(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。其作用機理是納米SiO2表面包覆一層有機材料，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)絡結構，抑制膠體流動，同化速率加快，提高粘接效果，同時由于顆粒細小，更增加了膠的密封性。

3 在紡織領域

隨著科學技術的發(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運而生。在此，納米二氧化硅發(fā)揮了巨大的作用，目前，人們已將其應用到防紫外、遠紅外、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）的適當配比而成的復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）混人化學纖維中，得到的化學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，當納米SiO2作載體時，可吸附抗菌離子，達到殺菌抗菌的目的，在報道可用于冰箱外殼、電腦鍵盤等的制造。

5 在催化領域

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用價值。以納米二氧化硅為基本原料，采和溶膠～凝膠技術，可制備含納米氧化硅（SP30）的復合氧化物。此復合氧化物為催化劑載體時，對于許多結構敏感反應，將顯示出獨特的反應性能。反應的催化活性高，選擇性好，反應中能長時間保持催化活性，Quan Zhang等以 ZrO/ SiO2為催化劑載體，用來催化異丙醇脫水，研究結果表明：反應副產(chǎn)物少，催化效率高，在最佳條件下，其選擇性可達 100%。目前，常規(guī)SiO2 ( 20 ～ 100um) 用作作催化劑載體實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的報道較多，但納米二氧化硅（VK-SP30）在此領域實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)的報道并不多見，應積極開展這方面的研究。

6 在農(nóng)業(yè)及食品領域

近來，發(fā)達國家開發(fā)了納米二氧化硅的一些新的應用領域。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、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吸附膜，從而保護金屬摩擦表面，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，當加入量為1.5時，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作用。

8 其他領域

納米氧化硅(SP30)具有高的表面能和吸附性質，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、增韌的特性，可大大地提高了人造牙齒的硬度及強度，也改善了其韌性。將納米二氧化硅(SP30)應用于電刷鍍工藝中，提高鍍層的力學性能、改善鍍層的微動磨損性能；納米SiO2可用于油墨中作為分散劑和流量控制劑；在護膚產(chǎn)品、電子組裝材料、隔熱材料等方面都有著重要的應用，甚至能節(jié)約能源、保護環(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的應用才剛剛起步，隨著對納米SiO2研究的深入，應用領域的擴寬，納米二氧化硅(SP30)會進一步工業(yè)化，納米二氧化硅（SP30）材料也必然引起更多的關注，必將開辟更加廣闊的應用前景。