纳米技术在高分子材料改性中的价值与运用浅析

摘要：进入21世纪以来，随着人类科技发展的日新月异，纳米技术开始进入人类研究视野，并逐渐成为当下研究热点。纳米粒子本身拥有多种特性，将其引进高分子材料改性工作中，可以不断开发高分子材料的特殊性能并对当前性能进行优化。纳米技术的应用为人类未来科技发展提供了更广阔的应用前景和更多元化的发展方向。基于此，本文对纳米技术在高分子材料性能的改进价值与应用进行探讨，为材料领域的发展提供理论基础。

关键词：纳米技术;高分子材料;改性

纳米技术对高分子材料影响巨大，通过对材料的改性，可以突出纳米粒子的作用，优化材料性能。纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。纳米科学与技术主要包括：纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等。

一、纳米材料的特性与价值

纳米材料是近年来材料领域研究的热点，纳米技术的突破使得纳米材料和传统材料相比，具有强大的优越性。纳米材料强大的延展性和硬度等特点使其在材料领域展现出巨大潜力。纳米材料可以由金属原子排布成，也可以由非金属分子排布成。根据纳米材料原子的排布规律来分，可以分为晶态，非晶态，准晶态等多种形态[1]。纳米材料在热学，电学，力学，化学催化等诸多方面展现出的巨大开发潜能，吸引着各国材料领域专家竞相开发研究。从某种意义上来讲，纳米材料的开发与应用，体现着一个国家的尖端科技水平。

二、纳米技术在高分子材料改性中的应用

纳米材料的优越特性使得纳米技术在多方面存在强大的应用和开发潜力，尤其在对一些传统材料的改进上表现出强大优越性。

（一）纳米复合塑料

塑料是日常生活中使用最广泛的材料之一，随着人们对塑料的大量使用，塑料的弊端逐渐开始显露。例如传统塑料容易老化，透气性差，强度较差等缺点。并且，由于塑料带来的一系列环境污染问题，导致许多国家出台了限塑令。而纳米技术的出现，使得纳米高分子塑料成为可能，为解决传统塑料的弊端提供了解决方案。纳米复合塑料即是指在塑料中加入了纳米级别的超细微分散相。在当下研究阶段，纳米复合塑料中的分散相大多是无机分子。加入纳米级分散相后的高分子复合塑料具有更优异的力学特性。在强度和塑性等方面，远超于传统材料。基于这一特性，纳米复合塑料可用于安全帽，车体等力学强度要求较大的工业领域。另外纳米材料的分子特性使得纳米复合塑料在抗老化方面也具有显著提升。纳米复合塑料能够吸收紫外线，从而保护内部环境稳定，用作食品保鲜袋，可以更长时间的储存食品，保留营养价值。因此，纳米复合塑料在食品工业方面具有非常大的开发潜能。另外，在农业大棚上同样可以应用纳米复合塑料。纳米复合塑料对阳光表现出独特的光学特性，可以放大有利于作物生长的光源，同时滤过一些不利光源[2]。

（二）纳米复合橡胶

纳米技术在复合橡胶中的应用类似于纳米复合塑料，即在传统橡胶材料中加入纳米级别的无机分散相。由于纳米分子体积非常小，分散在传统橡胶材料中之后，可以极大地提升橡胶分子之间的相互作用力，从而使橡胶在防腐、力学特性等方面得到深层次强化。经纳米技术改造后的纳米复合橡胶轮胎，可以使机车适应更复杂的地形情况，提升机车综合性能，在一些军工装备生产制造上具有强大的开发潜能。另外，使用纳米复合橡胶制作而成的橡胶抱枕和橡胶手套，更符合人体力学特性，可以进一步增加产品的舒适性，提高用户体验。

（三）纳米复合纤维

纳米复合纤维分为广义和狭义两种，狭义上的纳米复合纤维就是指纤维的直径在纳米级别，而广义上的纳米复合纤维除了包括直径在纳米级别的纤维以外，还包括将纳米材料分散在纤维中，从而加强传统纤维材料的特性。在实际的开发与应用中，广义上的纳米复合纤维应用更广，且生产成本不高，技术要求相对于前者而言较低，尤其在我国这样全球最大的发展中国家，广义上的纳米复合纤维材料具有更实际的应用价值。纳米复合纤维材料的应用价值首先体现在医疗器械领域。可以将具有杀菌效果的物质如铜离子、锌离子等拥有纳米技术将其分散在传统的纤维材料中，使其表现出强大的抗菌特性。利用纳米技术将其分散在传统的纤维材料中，使其表现出强大的抗菌特性。在目前的医疗器械行业中，绝大部分无菌器材都是使用纳米纤维制作而成[3]。另外，基于纳米纤维材料有较强的紫外线吸收特性，纳米纤维材料在户外体育用品领域也具有强大的应用价值。例如一些高性能的防护眼镜太阳镜，游泳镜以及防晒服，都由纳米复合纤维制作而成。另外将具有较高红外发射频率的陶瓷粉末作为分散相，利用纳米技术分散到纤维材料中可制成远红外纳米纤维。其中的纳米粒子可以有效吸收自身发出的红外线，从而达到促进血液循环，调节新陈代谢的功效。

综上所述，纳米技术的应用为材料领域研究带来了革命性的推进，尤其是纳米技术对传统材料性能的改进和提升，极大地拓宽了人们对于材料的应用，促进了人类工业的发展和生产。尤其是一些已经在生活中普遍使用的材料，在纳米技术介入以后展现出了强大的优越性，使得人们的物质水平有了一个质的提升。随着纳米技术的不断日趋完善和发展，纳米技术在高分子材料改性领域的潜力将进一步被挖掘。在未来尤其是一些基础工业领域，随着纳米技术带来的材料革命，基础工业会有一个跨越性的發展。

参考文献：

[1]曾化雨.纳米技术在高分子材料改性中的应用探析[J].石化技术，2018，25（04）：204.

[2]李杰峰.浅探纳米技术在高分子材料改性中的应用[J].化工管理，2017（05）：79.

[3]邹兴宇，张星涛，赵鹏波.纳米技术在高分子材料改性中的应用[J].四川水泥，2017（01）：339.

作者简介：王海龙（1996-），男，汉族，甘肃定西人，中原工学院材料与化工学院本科在读;研究方向：高分子材料与工程。