纳米级二氧化硅（纳米级二氧化硅）

物质概述

由于纳米二氧化硅（SiO₂）具有小尺寸效应，表面界面效应、量子尺寸效应和宏观量子遂道效应和特殊光、电特性、高磁阻现象、非线性电阻现象以及在高温下仍具的高强、高韧、稳定性好等奇异性，纳米二氧化硅可广泛应用各个领域，具有广阔的应用前景和巨大的商业价值。纳米二氧化硅是应用较早的纳米材料之一，关于纳米SiO₂在橡胶改性、工程塑料、陶瓷、生物医学、光学、建材、树脂基复合材料改性中的应用已有过许多报道，这里重点介绍纳米二氧化硅在其他领域的应用进展。

指标及应用

应用领域

1 在涂料领域

纳米二氧化硅（SP30）具有三维网状结构，拥有庞大的比表面积，表现出极大的活性，能在涂料 干燥时形成网状结构，同时增加了涂料的强度和光洁度，而且提高了颜料的悬浮性，能保持涂料的颜色长期不退色。在建筑内外墙涂料中，若添加纳米氧化硅（SP30），可明显改善涂料的开罐效果，涂料不分层，具有触变性、防流挂、施工性能良好，尤其是抗沾污染性能大大提高，具有优良的自清洁能力和附着力。纳米SiO2还可与有机颜料配用，可获得光致变色涂料，M．P ．J ．Peeters等用溶胶凝胶法合成了含纳米二氧化硅（同VK-SP30）的全透明的耐温涂料 H．Schmidt等合成了很厚的含纳米SiO2的涂料，并耐高温，在500℃下没有出现裂缝，Fayna Mamme ri等合成了P MMA- SiO2纳米涂料。明显增强了涂料的弹性和强度。

纳米氧化硅（同VK-SP30）具有常规SiO2所不具有的特殊光学性能，它具有极强的紫外吸收，红外反射特性。经紫外一可见分光光度计测试表明，它对波长400nm以内的紫外光吸收率高达70%以上，对波长800nm 以外的红外光反射率也达70%以上，它添加到涂料中能对涂料形成屏 蔽作用，达到抗紫外老化和热老化的目的，同时增加了涂料的隔热性，徐国财等通过纳米微粒填充法，将纳米氧化硅作掺杂到紫外光同化涂料中，明显地提高了紫外光固化涂料的硬度和附着力，还减弱了紫外光同化涂料吸收 UV辐射的程度，从而降低了紫外光同化涂料的同化速度。

2 在粘结剂和

领域

密封胶和粘结剂是量大、使用范围广的重要产品。产品粘度、流动件、旧化速度等 有严格要求。目前，国内高档的密封胶和粘结剂都依赖进口。据介绍，国外在这个领域的产品已经采用纳米材料作添加剂，而纳米二氧化硅是首选材料。其作用机理是纳米SiO2表面包覆一层有机材料，使之具有疏水特性，将它添加到密封胶中能很快形成一种网络结构，抑制胶体流动，同化速率加快，提高粘接效果，同时由于颗粒细小，更增加了胶的密封性。

3 在纺织领域

随着科学技术的发展和人类生活水平的提高，人们对服装提出了舒适、新颖、保健的要求，各种功能化的纺织品应运而生。在此，纳米二氧化硅发挥了巨大的作用，目前，人们已将其应用到防紫外、远红外、抗菌消臭、抗老化等方面。例如，以纳米二氧化硅（同VK-SP30F）和纳米二氧化钛（T25F）的适当配比而成的复合粉体是抗紫外辐射纤维的重要添剂，又如，日本帝人公司将纳米二氧化硅（同VK-SP30）和纳米ZnO（同VK-JS03）混人化学纤维中，得到的化学纤维具有除臭及净化气的功能，这种纤维可被用于制造长期卧床病人和医院的消臭敷料、绷带、睡农等。

4 在杀菌剂领域

纳米二氧化硅具有生理惰性、高吸附性，在杀菌剂的制备中常用作载体，当纳米SiO2作载体时，可吸附抗菌离子，达到杀菌抗菌的目的，在报道可用于冰箱外壳、电脑键盘等的制造。

5 在催化领域

纳米二氧化硅的比表面积大、孔隙率高、表面活性中心多，在催化剂和催化剂载体方面具有潜在的应用价值。以纳米二氧化硅为基本原料，采和溶胶～凝胶技术，可制备含纳米氧化硅（SP30）的复合氧化物。此复合氧化物为催化剂载体时，对于许多结构敏感反应，将显示出独特的反应性能。反应的催化活性高，选择性好，反应中能长时间保持催化活性，Quan Zhang等以 ZrO/ SiO2为催化剂载体，用来催化异丙醇脱水，研究结果表明：反应副产物少，催化效率高，在最佳条件下，其选择性可达 100%。目前，常规SiO2 ( 20 ～ 100um) 用作作催化剂载体实现工业化生产的报道较多，但纳米二氧化硅（VK-SP30）在此领域实现大规模生产的报道并不多见，应积极开展这方面的研究。

6 在农业及食品领域

近来，发达国家开发了纳米二氧化硅的一些新的应用领域。如在农业中，用纳米二氧化硅制作农业种子处理剂，可使蔬菜( 甘蓝、西红柿、黄瓜) 、棉花、玉米、小麦提高产量，提前成熟期。又如纳米SiO2还可应用于除草剂和杀虫剂中，若在颗粒状的杀虫刺配方中，加入少量纳米氧化硅会有效地控制和防止有害物产生。

在食品行业中，纳米氧化硅也有许多应用之处。如添加纳米SiO2的食品包装袋，对水果、蔬菜可起到保鲜作用；应用纳米氧化硅(同VK-SP30)于酒类生产中可起到净化和延长保鲜期的作用；还可作防治水果、蔬菜各种疾病的高效杀菌剂。

7 在润滑油添加剂领域

纳米二氧化硅微粒表面含有大量的羟基和不饱和残键，可以在摩擦副表面形成牢固的化学吸附膜，从而保护金属摩擦表面，显著改善润滑油的摩擦性能。霍玉秋等发现，润滑油的承载能力在加人纳米SiO2后得到很大提高，当加入量为1.5时，PB值增大了近1倍，李小红 等还发现，SiO2纳米微粒作为润滑油添加剂表现出优异的抗磨减摩性能，并对磨损表而起到一定的修复作用。

8 其他领域

纳米氧化硅(SP30)具有高的表面能和吸附性质，有良好的稳定性及生物亲和性，可作为新型传感器；利用纳米SiO2无毒、无味、无污染以及耐蚀、可增强、增韧的特性，可大大地提高了人造牙齿的硬度及强度，也改善了其韧性。将纳米二氧化硅(SP30)应用于电刷镀工艺中，提高镀层的力学性能、改善镀层的微动磨损性能；纳米SiO2可用于油墨中作为分散剂和流量控制剂；在护肤产品、电子组装材料、隔热材料等方面都有着重要的应用，甚至能节约能源、保护环境。

展望

纳米二氧化硅(SP30)作为纳米材料家族中的一员，对其开发具有重要的实际意义。我国纳米材料的研究已取得许多成果，但纳米SiO2的应用才刚刚起步，随着对纳米SiO2研究的深入，应用领域的扩宽，纳米二氧化硅(SP30)会进一步工业化，纳米二氧化硅（SP30）材料也必然引起更多的关注，必将开辟更加广阔的应用前景。