纳米材料与涂料的对接荧光玩具

纳米材料与涂料的对接

纳米材料和纳米技术作为极具市场潜力和发展前景的新材料和新兴技术，受到世界各国的普遍关注。为了保持在纳米材料和纳米技术方面的领先地位，提高国家的竞争力，抢占纳米材料和纳米技术战略高地，近几年来，各国政府部门纷纷制订相关发展战略和计划，投入巨资，支持纳米材料和纳米技术的研究开发，重点推进纳米材料的产业化。一、纳米材料研究及产业化现状 我国对纳米材料及纳米技术的研究一直给予高度重视，通过国家攻关计划、863计划、973计划的实施，各地方也积极投入力量和资金，使纳米材料及纳米技术研究水平有了很大的发展okmart.com。目前在纳米材料技术研究方面处于世界第四、五位的水平。从事纳米材料及纳米科技有关工作的人员约有5000余人，其中从事纳米材料的研究占55%、纳米生物电子的占15%、纳米电子的占10%，其他占20%。在专利方面，十年来，我国科技工作者在国内外学术刊物上共发表纳米材料和纳米结构的论文2400篇，居世界前列，其中包括了一些高水平纳米科技论文，这说明我国纳米材料和纳米研发领域取得了长足进展。但目前我国纳米材料及纳米技术科技成果的产业化极低，不足10%。许多科研成果不能实现产业化。实现产业化的科研成果方式有技术转让、技术入股等方式。纳米材料产业主要分布在经济实力比较雄厚的北京、上海及深圳为中心的地区，其中已北京为中心的地区占30%、以上海为中心的占35%、以深圳为中心的占15%。全国已建立专业从事纳米材料相关的企业近500家，其中大部分是纳米粉体制备与应用企业。这些企业主要分布于上海、浙江、江苏、广东山东等地。目前已建立了纳米材料生产线40多条，生产的产品大多集中在纳米氧化物、纳米金属粉末、纳米复合粉体等。二、奥运工程为涂料发展提供契机 绿色奥运、人文奥运、科技奥运是2008年奥运会建设的三大主题，目前各项工作都正在围绕这个主题展开，包括纳米科技在内的高新技术将为北京奥运会做出重要贡献，早在2000年北京市政府组织进行的高科技申奥示范工程中纳米科技产品给国际奥委会评估团留下了深刻的印象，在2001年我国政府递交的申奥工作报告中明确承诺了将在2008年奥运工程中积极应用纳米技术等高新技术以提高奥运工程的环保性、功能性、舒适性和安全性等。目前在国家科技部、北京市政府和奥运组委会联合展开的科技奥运行动中，纳米科技的应用受到了极大的重视。北京需新建场馆19座(含6个临时赛场)，改扩建13个（含临时设施4个），残奥会设施18个，训练场馆59个。奥运拉动建设，预计2008年前北京需求涂料280亿，奥运工程直接用量10亿元。中国涂料工业协会等权威统计奥运工程最需要的功能涂料：1、高性能的刚结构防火涂料2、具有防污功能的自清洁涂料3、环保性交通标志涂料4、绝热涂料。功能涂料需要较高的技术基础，并需要研究、生产、设计、施工密切合作，目前国内市场主要依赖进口品牌。我国有一万多家建筑涂料企业，总体上缺乏自主知识产权，产品以中低档为主。企业普遍存在资金没有优势，涂料技术含量低。普通涂料供大于求，而功能性涂料严重缺乏。绿色奥运、科技奥运对涂料提出了严格要求，我国涂料产业面临世界挑战，涂料主要存在三大问题：1、耐老化性能差，如容易腿色、开裂、脱落等；2、耐污染性差，不适应比较恶劣的气候，容易变脏；3、功能单一，缺乏功能性的优质涂料，如阻燃、耐磨、抗静电等的功能涂料还不多。建筑涂料向环保型、功能型发展，目前功能性建筑涂料占2%，但市场需求很大。三、纳米材料在涂料行业已初步实现产业化 为了加快我国纳米材料产业发展，针对目前涂料行业的状况，纳米材料的应用对改造传统涂料产业、全面提高产品技术含量与档次有着不可估量的作用和重要的现实意义。在涂料中引入纳米技术，将改变目前传统涂料技术含量低，产品功能单一现象。纳米技术改造涂料是重要的技术途径，利用纳米材料可以对涂料浆体、色浆、树脂乳液改性，如利用纳米二氧化硅制备的无机--有机杂化树脂。引入不同的纳米材料，可以赋予涂料防火、电磁屏蔽、自清洁等的功能。通过纳米技术改性的涂料，符合市场需求，具有广阔的市场前景和竞争力。由于纳米粉体材料具有表面效应和小尺寸效应，粒子表面活性很高，如果直接添加到涂料中容易团聚，起不到纳米材料的特性，因而不能对涂料改性作用。如直接向涂料中添加氧化锌粉体，添加超过1%就会有使树脂破乳的危险，使用普通表面活性剂处理：分散效果差，不稳定，对涂料的适应性差，因此涂料企业一般无法直接使用纳米粉体材料。针对这情况，直到这两年出现一些粉体应用研究单位，如北京首创纳米科技有限公司和上海复旦大学，具备了纳米材料的表面改性技术、纳米材料的规模分散技术、无机纳米胶囊化技术、大规模生产的其他配套技术，解决纳米粉体材料在涂料行业中的应用技术。如北京首创纳米科技有限公司把不同的纳米材料和不同粒径的纳米材料复合，制备成多种纳米功能助剂，如有纳米抗老化剂、纳米耐沾污剂、纳米疏水剂和纳米增强剂。针对涂料耐老性能差，容易腿色、开裂、脱落等，北京首创纳米科技有限公司利用纳米材料的对紫外光的屏蔽性，采用多种纳米材料复配成抗老化剂，可以提高涂料的人工耐老化性能达到1000小时以上。利用纳米材料制备的疏水剂，添加到涂料中，提高涂料出污泥于不染疏水性能。另外针对涂料的耐污染性差问题，利用纳米材料制备成耐沾污剂，可以显著涂料耐污染性。 解决纳米材料的表面处理技术，加快了纳米技术在涂料中产业化的进程。如北京首创纳米科技有限公司把各种纳米功能助剂提供给涂料生产企业，解决传统涂料企业应用纳米技术问题，实现了纳米技术在涂料中的较快发展，在仅仅一年中，就有200多家企业采用了该公司的纳米功能助剂。利用这方法，在增加成本不多的情况下，大幅度的提高了涂料产品性能附加值，也就同时也为涂料企业取得巨大的经济效益。四、开发奥运工程的四种纳米复合功能涂料 针对奥运工程的最需要的四种功能涂料，纳米技术是研制复合功能涂料的重要途径。钢结构建筑以其优异的性能和环保性能正在建筑工程中发挥着独特且日益重要的作用，是国家建设部重点推广的结构，奥运工程80%为钢结构，直接用量为20000吨，由于奥运项目的带动，总需求量在100000吨。钢材虽然为非燃烧材料，但钢不耐火，温度在400℃时，钢材的屈服强度将降至室温下强度的一半，温度到达600℃时，钢材基本丧失全部强度和刚度，所以一般裸露钢结构耐火极限只有十几分钟。因此，当建筑采用无防火保护措施的钢结构时，一旦发生火灾，结构很容易遭到破坏。利用纳米材料对阻燃涂料的三个重要成分进行改性：（1）纳米级的无机材料可能与有机分子复合形成具有共价键结合的复合树脂，复合树脂具有耐高温、黏接强度高等特点。（2）利用纳米三氧化二锑、氢氧化镁等材料，可大大提高起阻燃性能（3）制备一种具有纳米级纤维结构的无机纤维，保证其与树脂等材料的充分复合，使超薄涂料具有高温强度。目前已经研究出厚度小于3mm、导热系数小于0.033kw/m、耐火极限为1.5h的水性涂料。 奥运工程大量使用玻璃，金属等幕墙材料，仅北京地区每年新增玻璃、金属幕墙面积500万平米，涂料需求500吨/年，奥运场馆大量使用玻璃、金属幕墙，北京上海、广州等地涂料需求量约为1200吨/年。由于北京的气候特点，这些玻璃、金属墙很容易被污染，急需提高耐污染性。目前有很多单位正在研究具有自洁净功能的涂料，其中采用双疏结构和双亲结构以及复合光催化技术思路的占大多数。已经较好地实现了用超亲水性表面结构和纳米光催化原理在玻璃、陶瓷等表面达到自清洁的效果。 隔热保温材料是奥运工程中重要的建设材料，利用纳米技术，合成纤维直径在100纳米以下的硬硅钙石纤维状晶体，同时制备可控纳米孔结构SiO2气凝胶，从而制备出能在高温条件下工作的具有低于静止空气导热系数的纳米孔超级绝热材料。 由于传统水性涂料具有硬度低、抗磨损性差等先天缺点，所以在地面涂料以及路面交通标志涂料方面目前还很难使用水性涂料。利用纳米级的一些活性无机材料作为反应原料，通过有效的化学合成获得含有更多无机成分的树脂，制成的水性树脂制备耐磨涂料。目前已经有一些初步成果，但是还未达到实用阶段。五、纳米技术产业化存在的问题 我国纳米材料技术近几年有了突破性的发展，专利数量也大幅度增加，但知识产权意识在科学界尤其是开发应用领域仍然淡薄。至今，除了一些科研院所的初始发成果申请专利，生产企业在生产技术发明尚未有发现，这种状况不利于我国技术成果的法律保护。为了加快我国纳米材料产业发展，应注重原始创新，强化专利保护意识。国家将设立专项资金，鼓励和资助专利申请，调动企业申请专利的积极性，建立和健全有利于纳米材料技术成果产权保护制度，优先资助拥有自主知识产权的发明专利成果的产业化。 为了杜绝各类假纳米技术及制品误导市场，抗害消费者，切实保护企业和消费者的利益，净化纳米技术市场环境，国家将建立权威性的纳米产品质量检测中心，并根据纳米材料产品的性能、用途、参照国际标准，制定我国纳米材料行业及产品标准。在涂料行业中，可以根据其发展的特点逐步制定纳米功能助剂标准、纳米乳液标准，然后制定纳米涂料标准。制定纳米材料行业及产品标准，有利于为了加快我国纳米材料产业发展。

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