銀納米復(fù)合材料的研究進(jìn)展

王春燕(重慶能源職業(yè)學(xué)院，重慶 402260)

銀納米復(fù)合材料的研究進(jìn)展

王春燕(重慶能源職業(yè)學(xué)院，重慶 402260)

由于貴金屬納米復(fù)合粒子在光學(xué)、電學(xué)及生物學(xué)等領(lǐng)域都存在著潛在的應(yīng)用前景，所以對金屬納米復(fù)合粒子的研究成為目前一個(gè)非常引人注目的研究領(lǐng)域。納米銀復(fù)合材料的高導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性，以及較高的表面活性和催化性能，使納米銀復(fù)合材料在近年來受到了廣泛的關(guān)注。

納米銀；復(fù)合材料；納米粒子

金屬銀作為貴金屬一種，由于它的價(jià)格相對較便宜，在社會(huì)中有著都有非常廣泛的用途。銀在電子領(lǐng)域、醫(yī)藥領(lǐng)域以及高新技術(shù)方面都有重要應(yīng)用[1-2]。銀憑借它優(yōu)良的特性及較低的價(jià)格，在人們生活生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用。隨著納米技術(shù)的迅速發(fā)展,金屬由于其絕緣體的電子躍遷、協(xié)同效應(yīng)及光能轉(zhuǎn)換效應(yīng)等特點(diǎn)，使得銀納米復(fù)合材料的研究仍是熱點(diǎn),有著潛在的應(yīng)用前景。

1 納米技術(shù)

納米技術(shù)是在1974年由研究員谷口紀(jì)男首次提出的在納米級別上進(jìn)行材料的重新組裝[3]的一項(xiàng)技術(shù)。在“納米技術(shù)”四個(gè)字被提出來以后，“納米技術(shù)”被廣泛的認(rèn)為是制備微小材料的一類技術(shù)，在電子、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域也受到廣泛關(guān)注；在生物醫(yī)藥領(lǐng)域，納米技術(shù)不斷被應(yīng)用于研制新的藥物。隨著科學(xué)的發(fā)展，納米技術(shù)將被應(yīng)用在越來越多的領(lǐng)域。

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域里，許多新生的藥物都是用納米材料研制出來的，納米材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域里被廣泛應(yīng)用。納米材料在生物醫(yī)藥學(xué)、工業(yè)等領(lǐng)域的研究與應(yīng)用對人類環(huán)境衛(wèi)生有潛在的有利因素，這些利益現(xiàn)在己被諸多文獻(xiàn)所認(rèn)可。在生物方面,納米材料主要被研究其大小、形貌、生物利用率等。納米技術(shù)在醫(yī)藥工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用尤為突出,但是，目前只有少部分納米產(chǎn)品用于醫(yī)療領(lǐng)域方面。

2 納米復(fù)合材料

在納米技術(shù)中，納米復(fù)合材料是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，納米復(fù)合材料是在1984年由Roy和Komarneni所提出的[4]。納米復(fù)合材料是由至少兩種不同相的材料組合而成的，復(fù)合材料中至少有一相在某一個(gè)維度上是處于納米級的。納米復(fù)合材料不僅有組成復(fù)合材料的單一材料的性能，而且由于組合效應(yīng)及材料間的相互作用，所以納米復(fù)合材料還可能具有原組分材料沒有的其他性能，即綜合性能。這使得納米復(fù)合材料具有廣闊的應(yīng)用前景。

要想研究納米復(fù)合材料的性質(zhì)及應(yīng)用，首先應(yīng)該制備納米復(fù)合材料。制備納米復(fù)合材料的方法很多，其中較為簡單的制備方法是原位分散聚合法。原位分散聚合法又被稱為在位分散聚合法,這是一種操作簡單、極具代表性的復(fù)合材料制備法，是將有機(jī)分子與無機(jī)分子前驅(qū)體共混制成混合液,然后加水和催化劑使無機(jī)分子前驅(qū)體縮聚,其次加入氧化劑促使原位聚合,然后對所得到的產(chǎn)物進(jìn)行干燥處理,即可得到納米尺度的復(fù)合材料,即納米復(fù)合材料。該方法由于聚合物單體粒子粒徑較小,粘度比較低,表面變性后的無機(jī)納米粒子易均勻分散并在復(fù)合材料中保持這種形態(tài),粒子的納米特性保持完好。因此在原位填充過程中減少了熱加工這一步，只需要經(jīng)過一次聚合成形,排除了由熱加工產(chǎn)生的降解,從而穩(wěn)定了基體的整體性能。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，制備新型材料的方法也越來越多。

納米粒子由于具有良好的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在催化劑方面，國際上已經(jīng)把納米催化劑稱為第四代催化劑，例如金屬納米催化劑主要是貴金屬中的Pt、Ag及非貴金屬中的Ni、Fe等。除此外，可以在傳感器中得到應(yīng)用，可以滿足傳感器速度快、靈敏度高以及檢測范圍廣的要求[5]。

3 銀納米復(fù)合材料的研究

銀納米復(fù)合粒子通常具有較小的不超過100nm的直徑，含有20-15000個(gè)銀原子。由于納米銀的表面增強(qiáng)拉曼光譜效應(yīng)、小粒徑效應(yīng)、較大的比表面積[6]等特點(diǎn)，使其具有非常好的抗菌效果，且安全性相對較高，抗菌性能持久[7]。除了抗菌性能外，銀納米復(fù)合材料還具有許多其他性能。例如：抗病毒、抗血管病，因此銀納米復(fù)合材料在醫(yī)療器械、傷口處理、生殖等諸多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。

3.1 銀納米復(fù)合材料的研究概況

到目前為止，金屬納米復(fù)合材料的研究得到了廣泛關(guān)注。納米金、銀等貴金屬納米復(fù)合材料都是極其熱門的科研課題，并且得到了深入研究。其中，銀納米復(fù)合材料作為一種新興的納米復(fù)合材料，它的形貌、尺寸、發(fā)色團(tuán)等方面是很多文獻(xiàn)研究的方向。隨著對銀納米顆粒表面增強(qiáng)拉曼光譜效應(yīng)等的認(rèn)識(shí)，銀納米復(fù)合材料在光學(xué)方面的研究已經(jīng)成為近年來納米復(fù)合材料研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)，其合成方法和制備技術(shù)都得到了極大的改善。銀納米復(fù)合材料是在工業(yè)應(yīng)用最受歡迎的貴金屬納米材料。納米銀復(fù)合材料可以分為以下幾類：納米銀與金屬的復(fù)合、納米銀與非金屬的復(fù)合以及納米銀與聚合物的復(fù)合。他們各有各的特點(diǎn)，在納米銀復(fù)合材料領(lǐng)域里已得到廣泛應(yīng)用。

3.2 銀納米復(fù)合材料的制備

銀納米復(fù)合材料涉及的范圍較為廣泛，近年來隨著銀納米復(fù)合材料的廣泛應(yīng)用，被研制出來的制備方法也多種多樣，各種方法的核心都是控制原料本身的性質(zhì)以及反應(yīng)條件，從而使體系中某一組成成分至少有一維的尺寸在納米級別范圍內(nèi)。銀納米復(fù)合材料可分為納米銀/非金屬復(fù)合材料和納米銀/聚合物復(fù)合材料。他們各有各的制備方法。納米銀/非金屬復(fù)合物主要用于生產(chǎn)貴金屬催化劑,一般采取化學(xué)法如：浸漬法、離子交換法和吸附法來制備,在某些特定情況下也會(huì)用物理方法如蒸發(fā)法制備。納米銀/聚合物復(fù)合物是以銀作為納米單元,與高分子材料以各種方式復(fù)合而成的一種新型復(fù)合材料。納米銀/聚合物復(fù)合物的制備方法有以下幾種：（1）銀納米單元與高分子物質(zhì)直接共混；（2）在高分子基體中原位生成銀納米粒子；（3）貴金屬納米粒子和高分子同時(shí)生成。這幾種方法各有各的特色，從而使銀納米復(fù)合材料領(lǐng)域有了更好的發(fā)展。

3.3 銀納米復(fù)合材料的應(yīng)用

銀納米復(fù)合材料因具有很高的表面能和化學(xué)活性而表現(xiàn)出獨(dú)特的熱、電、光等性能和催化性能，因此銀納米復(fù)合材料具有廣闊的應(yīng)用前景。

3.3.1 催化性能

納米復(fù)合粒子作催化劑有諸多優(yōu)點(diǎn)。首先粒子粒徑較小，比表面積極大，催化效果也非常好，其次，納米復(fù)合粒子生成的電子大部分都能到達(dá)表面而不會(huì)在中途重新結(jié)合。則化學(xué)反應(yīng)活性較高[8]。郭俊懷等在TiO2表面負(fù)載質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的納米銀后，不但有效地提高了催化性能和使用壽命，而且表現(xiàn)出超強(qiáng)的絮凝作用，使催化劑易于反應(yīng)物分離，從而達(dá)到催化劑循環(huán)使用的目的。用這種材料可催化降解活性污水，以及染料、糖等，具有活性高、壽命長等特點(diǎn)，且能循環(huán)使用，降低了處理污水的成本。

3.3.2 抗菌材料

銀離子能有效殺菌，在所有金屬中其殺菌活性位居第二（汞居第一，但因其有毒被禁用）。納米級銀的抗菌效果是微米級銀的200倍以上，因此納米銀復(fù)合抗菌劑是今后主要的研發(fā)方向和應(yīng)用目標(biāo)。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，納米銀復(fù)合材料被廣泛用作抗菌、消毒等方面，納米銀在臨床上也有應(yīng)用，納米銀復(fù)合材料在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用主要源自他具有好的抗菌作用。納米銀復(fù)合材料在生活中的應(yīng)用也在不斷被研制，如抗菌耐磨地板、抗菌陶瓷等，讓人們走向了健康的生活。

3.4 銀納米復(fù)合材料的研究意義

由于銀納米復(fù)合材料具備銀納米粒子和與其復(fù)合的另一材料的特性，已成為金屬納米復(fù)合材料的典范。盡管目前銀納米復(fù)合材料的研究十分熱門，許多不同的銀納米復(fù)合材料也已一一問世，但由于對其的認(rèn)識(shí)不足，使納米技術(shù)的發(fā)展存在著很大的局限性。因此，我們應(yīng)試圖改進(jìn)銀納米復(fù)合材料制備過程當(dāng)中納米粒子的團(tuán)聚現(xiàn)象，借助一些現(xiàn)代手段從微觀上解釋納米復(fù)合材料的新性能，并深入研究納米銀抗菌劑的抗菌特性和機(jī)理。

4 結(jié)語

目前納米復(fù)合材料制備技術(shù)雖然有些已十分成熟,然而大規(guī)模應(yīng)用問題至今仍未能很好解決,從而限制了其快速發(fā)展。從90年代開始,世界各國投入了大量人力和物力展開對納米超細(xì)粉體的精心研究。此外,在納米材料發(fā)展的同時(shí)，納米材料檢測技術(shù)也日趨完善,包括檢測納米材料粒度的大小、形貌、孔隙、能量、分散性及穩(wěn)定性等多種性能。同時(shí)還發(fā)明了許多新的檢測技術(shù),如,重力、光學(xué)、激光及電子等。由于納米銀復(fù)合材料的特有的性能，使其具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

[1]蔣鶴麟，祁更新等.銀合金及銀復(fù)合材料的技術(shù)發(fā)展[J].貴金屬，2000，21（3）：56.

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[6]向東喜，鄭叢龍.納米抗菌材料抗病毒作用的研究進(jìn)展[J].中國微生態(tài)學(xué)雜志，2009，8（21）：760-761.

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王春燕（1978-），女，河南方城人，講師，主要從事藥物分析與合成工作。