特种纳米材料介绍

    纳米（nm）和米、厘米一样，是长度计量单位。一纳米为一毫米的百万分之一。纳米材料则是在纳米量级（1-100nm）范围内调控物质结构研制而成的具有优异理化性能的新材料。
    纳米材料具有颗粒尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子所占比例大等特点，以及其特有的四大效应：小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应和表面效应，从而具有传统材料所不具备的奇异或反常的物理、化学特性。因此，添加纳米材料有可能开发出许多高性能的橡胶制品。
    作为橡胶补强的纳米材料最典型的是纳米SiO2，为了解决硅橡胶的强度问题，有关专家指出，提高硅橡胶的强度、产品质量，非纳米材料莫属。现在已有科研人员着手用纳米材料部分取代白炭黑在硅橡胶中的应用。除了硅橡胶以外，纳米SiO2还可以作为抗紫外辐射、红外反射等。添加纳米材料的橡胶，弹性、耐磨性都会明显优于常规的白炭黑作填料的橡胶。
    另一种很有前景的纳米橡胶补强材料是碳纳米管，预测可以应用于高强度橡胶、高弹性减震橡胶和超强电缆到微型电线等方面。碳纳米管的理论强度是钢的100倍，比重是钢的1/6。法国化学家认为，碳纳米管的负担强度至少是钢丝的50倍，延展性超过高强度尼龙纤维的3倍。美国白宫关于"国家纳米技术计划"的报告提出，"纳米技术将可能改变几乎任何产品的设计和制造方法，包括汽车轮胎"。以色列的实验表明，碳纳米管的强度惊人，韧度是其他纤维的200倍，能经受住100万个大气压的压力。杜邦公司的拉文工程师指出，碳纳米管压扁程度是理论预测的3~5倍，又能象弹簧一样回复原状，或许可被制得象纸一样薄用作汽车减震装置。椅形碳纳米管具有很好的金属导电性，但比金属轻，制成电线用途较广，特别是信息与移动通讯领域。碳纳米管添加到橡胶中，可以制成导电橡胶和防静电橡胶。
    在橡胶中应用纳米材料的最大难题在于纳米粒子的分散，这是真正达到纳米补强的关键所在。以Sol-Gel方法在液体状态下“就地”（又称“原位”）生成纳米粒子的效果很好，但难于大量应用于传统橡胶工业。工业界和科技界正在针对这个问题进行攻关。
国内从事纳米材料制备与研究的不在少数，制备方法也多样，如等离体、Sol-Gel、化学沉淀等等。但在高分子领域应用较好的要算易于流动和分散的涂料领域，在橡胶领域的应用则还有很多工作要做。
   空心玻璃微珠
   空心玻璃微珠的主要成是SiO2(6%)和Al2O3（30%）等，密度约0.25g/cm3，粒径范围800-8000目。用少量的硅烷偶联剂对其表下进行改性，可以使微珠表面由亲水变为亲油，提高其补强效果，它可与炭黑、白炭黑并用作为橡胶的补强剂，在胶料中分散均匀，可降低成本而保持较好的力学性能。