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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C6071

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CaCO380

2.7.2 性能优良的光催化剂--纳米TiO283

2.7.3 用途广泛的纳米硅氧化合物--SiO2-x87

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