一、納米材料的定義及特點

    當前定義納米材料尺寸范圍為0.1-100納米。現代材料和物理學家所稱的納米材料是指固體顆粒小到納米尺度的超微粒子（也稱之為納米粉）和晶粒尺寸小到納米量極的固體和薄膜。

    納米粒子具有常規微細粉末所不具備的四大效應，即量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應、和宏觀量子隧道效應，從而表現出許多奇特的光學、表面活性、填充特性、磁學、力學、物理、化學性能。

    由于納米納米材料獨特的光、電、磁性能，將其應用于涂料中后，除了可以起到改性作用外，更為重要的是可以制備出各種功能涂料，如抗輻射、耐老化、抗菌殺菌、隱身等特殊功能。

    二、納米材料在涂料中的應用

    納米材料在涂料中應用主要為兩種：①納米材料經特殊處理后，添加到傳統涂料分散后制成的納米復合涂料。將納米離子應用于涂料中所得到的一類具有抗輻射、耐老化、具有某種特殊功能的涂料稱為納米復合涂料。②完全由納米粒子和有機膜材料形成的納米涂層材料。

    a、隨角異色效應涂料---變色龍漆

    由于納米二氧化鈦晶體的粒徑大約是普通鈦白粉的1/10，遠遠低于可見光的波長（390～780納米），本身具有透明性，又對可見光具有一定程度的遮蓋，透射光在鋁粉表面反射跟在納米二氧化鈦表面反射產生了不同的視覺效果。

    舉例：將納米級二氧化鈦與鋁粉混合顏料或納米二氧化鈦包覆的云母變色顏料添加于涂料中，其涂層能產生神秘而富有變幻的隨角異色效應，主要是因為當入射光射到納米二氧化鈦粒子時，由于粒徑小，藍色光會發生較強散射，結果除掉藍色光的綠色光和紅色光（呈黃相）被鋁片反射成為正反射光，即散射光為藍相強的光，反射光為黃相強的光（金色），隨觀察角度的不同可見不同色相。

隨角異色效應 汽車面漆

    粒徑為幾十納米二氧化鈦微晶還賦予了涂膜金屬光澤效應、珠光效應、閃光效應和增色效應，使得我們看到的汽車表面好像是珍珠片在閃閃發光，給人以深度感與層次感。

    b、隱身效應—軍事隱身涂料

    無機納米材料一個很成功的應用例子就是制備軍事隱身涂料，這要歸因于納米超細粉體具有較大的比表面積，有極好的吸收特性，能吸收電磁波，同時又因為納米粒子粒徑小于紅外和雷達波長，由它制成的涂層在很寬的頻帶范圍內可以逃避雷達的偵察，同時也有紅外隱身作用。

隱形涂料用于軍事隱形戰機

    國內一些大學和軍工系統的研究單位在六角平面鐵氧體及氧化物改性物等材料方面取得了很多進展和階段性成果。電子科大、南京大學、清華大學、53所、59所、中科院等單位開發了不少產品，最早期時的（上上一代）產品大部分是氧化物鐵氧。中科院開發的是導電聚合物。

    很多單位各自開發了不少產品，納米級的碳基鐵粉、鎳粉、鐵氧體粉末改性的有機涂料，將納米金屬（Fe、Co、Ni）或其合金的復合粉體，采用多相復合方式，或將納米氧化物（Fe3O4、Fe2O3、ZnO、NiO2、TiO2、MoO2等）的粉體，納米石墨，納米碳化硅及混合物粉體用于隱身涂料的雷達波吸收劑。

    c、荷葉效應以及其它特殊表面

    所謂的“荷葉效應”是指那些模仿荷葉和其它植物的表面的自潔抗污能力。一般由至少兩種類型的納米結構相結合，含有強憎水的臘層表面，這種結構除了非常小的尺寸外是不相同的（大尺寸的織態結構可能有助于這個效應，但是擁有一個比污垢粒子小的結構有助于減少污垢粒子和表面的接觸面積，表面也降低了它們的粘性）。

    人們已經找到不同的方法來模仿它們，在這些方面主要還是依賴于納米技術的發展。已經開發出具有荷葉效應的涂料， 它可以通過噴灑罐進行操作使用。在涂料中，聚丙烯和聚乙烯納米粒子和臘相結合，產生了大約1納米尺寸的憎水的微結構表面。

    美國舊金山市還使用超疏水涂層涂料—超級干（Ultra-Ever Dry）涂在酒吧附近墻上，流浪漢或喝醉的人如果在墻壁上隨地小便，小便就會被會反射回來，以此來治理隨地小便現象。

用來治理隨地小便的人

    d、耐老化型涂料

    經研究發現，納米TiO2、SiO2、ZnO、Fe2O3等都是優良的抗老化劑，可以提高涂膜的耐候性。

    納米粒子的耐老化性是利用了其對光的散射和吸收的特殊功能。提出了以紫外線透過率、吸收系數、紫外線當量衰減率和太陽光防護效果為指標考察UV屏蔽能力，并測試納米TiO2的紫外線屏蔽能力。

    納米SiO2是不定型白色粉末（指團聚狀態），也具有紫外光吸收、紅外線反射的特性，由于其分子結構中存在著大量的不飽和殘鍵和不同狀態的羥基，分子結構呈三維硅石結構，這種結構可與樹脂某些基團發生鍵合作用，從而大大改善材料的熱穩定性和化學穩定性。

    e、用于防靜電納米涂料

    納米ZnO是一種半導體，呈白色或透明，因此在白色系或淺色系防靜電涂料將占有一席之地。Wang E P等用添加鎘的ZnO制備了導電ZnO，獲得了導電性較好的ZnO超細微粒。

    美國及其它一些國家研究人員用納米TiO2、SnO2、Cr2O3等與樹脂復合制備防靜電涂料，發現這種涂料的靜電屏蔽性能優于常規的樹脂基與炭黑的涂料，同時可根據氧化物的類型來改變涂料的顏色。

用于防靜電地坪漆

    f、抗菌涂料

    納米材料可以增強涂料的抗菌性和空氣靜化性。將納米抗菌材料，納米氧化鈦、氧化鋅、銀系納米抗菌材料等混入涂料，可制得納米抗菌涂料。

    涂布在人們經常接觸到的產品表面，如家具、衛生潔具、墻面、地板等，能夠起到殺菌效果。利用負離子粉制得負離子涂料還可以降解室內的環境污染，靜化室內空氣。

    三、納米技術的發展方向

    納米技術的發展主要有如下三個方向：

    a、新的納米原材料開發及其商品化；

    b、納米材料在涂料中的分散和穩定性。

    c、加強納米材料的表征方法及測試技術的研究。

    納米材料在涂料中的作用遠不止這么多，限于小編的認識，還有更多的領域沒有提及，科學家也在不斷開發更多新的應用。

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責任編輯：王元

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