二氧化硅材料來(lái)源廣泛、Si-O-Si鍵的特性決定其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,低廉的價(jià)格、耐高溫、抗腐蝕、絕緣性好等的優(yōu)異特性使其在材料領(lǐng)域倍受重視。納米二氧化硅顆粒是一種無(wú)毒、無(wú)味、 的小尺寸,大比表面積的無(wú)機(jī)非金屬材料,強(qiáng)度大、穩(wěn)定性高。在透射電子顯微鏡測(cè)試下,這種納米材料顯現(xiàn)出絮狀或網(wǎng)狀的準(zhǔn)顆粒結(jié)構(gòu)。二氧化硅納米顆粒的尺寸只有幾個(gè)納米到幾百個(gè)納米,其表面電子分布和分子排列都不同于宏觀材料,納米顆粒的幾大特性使其呈現(xiàn)出包括光、電、熱、聲、磁等一系列不同于宏觀物質(zhì)的特殊性能。
據(jù)了解,二氧化硅納米顆粒是應(yīng)用最為廣泛的無(wú)機(jī)納米材料,由于性能優(yōu)異所以成為了產(chǎn)量 工程化納米材料之一。隨著表面改性研究的深入,使得二氧化硅納米顆粒的使用不再局限于傳統(tǒng)材料、化工等領(lǐng)域,其在催化、光催化及生物醫(yī)藥等新領(lǐng)域的應(yīng)用也存在良好的前景。
二氧化硅納米顆粒在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用
陶瓷領(lǐng)域
現(xiàn)代氧化物陶瓷制品存在的缺點(diǎn)是脆性大、光潔度不高,二氧化硅納米顆粒添加到陶瓷里,可以大大降低陶瓷制品的脆性,及提高陶瓷制品的韌性。
橡膠領(lǐng)域
傳統(tǒng)橡膠制品是通過(guò)加入炭黑來(lái)提高強(qiáng)度、耐磨性和抗老化性,顏色單一。把二氧化硅納米顆粒添加到橡膠中,利用其優(yōu)異的光學(xué)性能,可以制備色彩新穎、性能優(yōu)異的橡膠制品。
涂料領(lǐng)域
由于二氧化硅納米顆粒具有抗紫外線輻射性,所以添加到涂料中可以改善其穩(wěn)定性、耐候性及觸變性等性能。除此以外,還可提高涂膜與墻體結(jié)合性。
紡織領(lǐng)域
二氧化硅納米顆粒在紡織領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景,主要是因?yàn)槠渚哂锌估匣?、抗紫外線及除菌消臭等功能。在功能纖維的制備中添加,可以提高制品的抗紫外輻射能力及具有凈化空氣的效果。
化妝品領(lǐng)域
二氧化硅納米顆?;瘜W(xué)穩(wěn)定性強(qiáng),在紫外光照射下不易分解,滿足了化妝品及防曬用品需對(duì)日光紫外線具屏蔽能力的要求,并且顆粒顏色為白色,所以添加于化妝品中不但可達(dá)到防曬效果,也可以實(shí)現(xiàn)美白功效。
二氧化硅納米顆粒在新領(lǐng)域的應(yīng)用
催化領(lǐng)域
催化劑在化工方面發(fā)揮著重大的作用,尤其是具備高反應(yīng)活性和可重復(fù)利用性的非均相催化劑。催化劑的活性和選擇性決定了化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率和反應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)率,所以要想得到高活性的催化劑需要調(diào)節(jié)催化劑載體表面的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)。二氧化硅納米顆粒不但化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,同時(shí)還具有小的粒徑、大的比表面積,作為載體可以使催化劑達(dá)到納米尺度且不會(huì)團(tuán)聚,所以可以制備低成本、高催化活性及長(zhǎng)使用壽命的催化劑。
環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域
二氧化硅納米顆粒因?yàn)槠淞叫。跃哂写蟮谋缺砻娣e,特殊功能性的官能團(tuán)經(jīng)過(guò)表面修飾后可以吸附各種有害物質(zhì),所以其在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域
二氧化硅納米顆粒不但穩(wěn)定性高,而且還具有生物相容性及低毒性,所以它在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景,如藥物可控釋放、基因載體、生物傳感等。在藥物制劑中加入二氧化硅納米顆粒已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,因?yàn)槎趸璧奶砑硬坏珶o(wú)毒無(wú)害,而且使得藥劑具有高吸收性、好的分散性及適當(dāng)?shù)脑龀硇缘忍攸c(diǎn)。在雷尼替丁、甲晴米胺、呱侖西平等藥物中加入少量的二氧化硅納米顆粒,可改變這些藥物的流動(dòng)性。
其它領(lǐng)域的應(yīng)用
大量的不飽和鍵與羥基存在于納米二氧化硅表面,這樣一層牢固的化學(xué)吸附膜可以在摩擦的副表面形成,因此可以作為一種高性能、高環(huán)保型的潤(rùn)滑油添加劑用來(lái)保護(hù)金屬的摩擦表面及改善潤(rùn)滑油的摩擦性能。
將納米二氧化硅應(yīng)用在彩色噴墨打印中,可以提高打印質(zhì)量、縮小墨點(diǎn)面積、提高色密度、增強(qiáng)圖像逼真度,這是因?yàn)槠渚哂袃?yōu)良的固墨性能和特定的微孔網(wǎng)絡(luò)。
納米二氧化硅是無(wú)機(jī)剛性粒子所以具備增韌塑料的特性,在不削弱材料的剛性的前提下,氣相納米二氧化硅可以提高材料的韌性甚至是剛性。
利用納米二氧化硅的絕熱性能,制備機(jī)械強(qiáng)度高、節(jié)能、環(huán)保且具有良好疏水性的多孔絕熱保溫材料成為可能,在軍事、工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域都有重大應(yīng)用意義。
在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,納米二氧化硅可以作為種子的處理劑,縮短玉米、棉花、小麥等的生長(zhǎng)周期。在酒類生產(chǎn)中,添加合適的納米二氧化硅可以起到凈化和延長(zhǎng)保鮮期的效果;還可以作為高效農(nóng)藥的載體、飼料中的防結(jié)塊劑等等。
在造紙工業(yè)中,它能有效得提高紙張的白度、強(qiáng)度、耐磨性和不透明性;高品級(jí)的納米二氧化硅還可作為牙膏的摩擦劑和藥品賦形分散劑;作為消光劑,納米二氧化硅還可在油漆、油墨、化妝品、涂料等領(lǐng)域部分替代昂貴的鈦白粉等。