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無論是生產(chǎn)還是生活，粘結(jié)劑都是一種必不可少的產(chǎn)品，其應(yīng)用歷史可追溯至數(shù)千年前，在史前時(shí)期人類就已學(xué)會(huì)將植物樹脂當(dāng)作粘結(jié)劑使用。到了近代，粘結(jié)劑的技術(shù)有了長足的進(jìn)步，對(duì)粘合劑的實(shí)際需求發(fā)生了變化，其主要目標(biāo)不再是簡單地實(shí)現(xiàn)牢固的粘連，而更專注于在各種惡劣環(huán)境下的耐用性以及更強(qiáng)的韌性，在某些特殊情況下，還需要粘結(jié)劑在相對(duì)較高的溫度下發(fā)揮出足夠的性能。

納米粘結(jié)劑就這樣應(yīng)運(yùn)而生了，它與普通粘結(jié)劑主要的不同在于引入了納米技術(shù)，是將納米填料（納米管、纖維素納米晶體、納米纖維、納米氧化鋁和納米二氧化硅）有效分散至聚合物基質(zhì)，最終制成的具備更多功能性的聚合物納米復(fù)合材料。憑借更出色的性能，納米粘結(jié)劑在工程材料領(lǐng)域有非常重要而廣泛的應(yīng)用，涉及可穿戴設(shè)備、電子器件、醫(yī)療手術(shù)等諸多領(lǐng)域。到底這些納米填料是怎么發(fā)揮作用的，我們接著看下去。

納米填料的作用

納米填料之所以可以讓粘結(jié)劑性能發(fā)生顯著變化，主要得益于其足夠大的表面積，因此能更好地與增強(qiáng)基體界面處的的樹脂產(chǎn)生化學(xué)物理反應(yīng)，只需要少量就可以為粘結(jié)劑提供更好的熱、電或熱機(jī)械性能。同時(shí)納米填料還可以降低粘結(jié)劑的吸水性，增強(qiáng)粘結(jié)劑的抗老化性能，使粘結(jié)劑具有更高的環(huán)境耐久性。具體的影響機(jī)制如下：

①機(jī)械性能。結(jié)構(gòu)粘合劑的許多新應(yīng)用（如飛航空航天）需要在高溫環(huán)境下使用，此外還需要抵抗振動(dòng)和疲勞載荷導(dǎo)致的失效，因此業(yè)界開始將各種填料添加到基礎(chǔ)粘合劑配方中，期望它可以增加其模量和機(jī)械強(qiáng)度。

不過，粘結(jié)劑首先要滿足的還是黏附能力，普通填料的加入雖然能夠增強(qiáng)機(jī)械性能，但是可能也會(huì)損失部分粘合特性，不過使用納米填料就不會(huì)有這個(gè)問題。例如目前已有許多研究人員報(bào)道在樹脂體系中加入納米填料（氧化鋁、二氧化硅、CNTs等）是可以改善環(huán)氧樹脂的韌性的?？茖W(xué)家認(rèn)為，由裂紋和納米填料相互作用產(chǎn)生的斷裂能量消耗新機(jī)制（裂紋撓度、裂紋橋接、纖維拔出等）的參與是納米增強(qiáng)材料的增韌效應(yīng)的主要原因。

②電性能。關(guān)于電性能，最有趣的應(yīng)用領(lǐng)域之一是將碳納米管或碳納米纖維作為填料加入導(dǎo)電粘合劑中，它們能夠很大限度地提高導(dǎo)電粘合劑的性能。隨著CNT或CNF含量的增加，納米復(fù)合材料的導(dǎo)電性增加，表現(xiàn)出明顯的滲透行為。許多開發(fā)的復(fù)合材料的電導(dǎo)率低于銅等材料。滲濾閾值取決于納米增強(qiáng)材料的類型，CNT的滲濾閾值低于CNF。分散方法對(duì)納米復(fù)合材料的導(dǎo)電性也有顯著的影響，無論是分散的有效性，還是所應(yīng)用的分散方法(機(jī)械攪拌、超聲、壓延等)對(duì)納米增強(qiáng)材料完整性的影響。高能分散過程會(huì)對(duì)納米填料造成損傷，降低納米填料的展向比，從而影響納米填料的滲流行為。

納米復(fù)合材料的電導(dǎo)率隨填料類型和含量的變化而變化

③熱性能和熱穩(wěn)定性。熱穩(wěn)定性是聚合物納米復(fù)合材料在高溫下作為功能或結(jié)構(gòu)部件的潛在應(yīng)用的最重要特性之一。一些研究人員已經(jīng)研究了納米復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性和降解行為。例如，Sarathi 等人表明，在環(huán)氧樹脂中添加納米蒙脫石等填料可將熱變形溫度提高到環(huán)氧樹脂中納米填料的臨界百分比，超過5%左右即可達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。納米粘土的加入也改善了熱穩(wěn)定性，減少了在熱重分析中測(cè)量到的重量損失。隨著納米填料含量的增加，納米復(fù)合材料的分解溫度普遍升高，表明納米增強(qiáng)劑的存在延緩了基體的熱分解。

④氣體和液體阻隔性能。與純聚合物相比，使用納米填料的粘結(jié)劑的阻隔性能有了很大的提高，其潛在優(yōu)勢(shì)之一是用作阻濕劑。但要讓滲透率下降，前提是加入其中的填料分散性好，且長徑比大（如納米粘土、碳納米管、碳納米管等）。大多數(shù)關(guān)于聚合物納米復(fù)合材料阻隔性能的研究都是基于迂回路徑的概念，其中假定納米流體相對(duì)于氣體是不透水的和液體分子，這迫使氣體分子遵循一個(gè)曲折的路徑，從而增加擴(kuò)散的有效路徑長度。

納米粘結(jié)劑的一些熱門應(yīng)用

值得一提的是，目前航空航天工業(yè)用納米粘結(jié)劑是材料領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)，它可以為飛機(jī)等帶來以下好處：1.效率：更輕的材料將減輕飛機(jī)重量和延長使用成本；2.性能：高強(qiáng)度材料提供可靠的結(jié)構(gòu)性能；3.安全性：具有抗沖擊性的高彈性材料，可承受潛在損壞，同時(shí)保護(hù)乘客。

另外，在生產(chǎn)環(huán)境惡劣的石油和化工行業(yè)中，納米粘結(jié)劑憑借優(yōu)秀的耐磨性、韌性、耐腐蝕性和耐高溫性也使得它在各種化學(xué)加工應(yīng)用中常見的試驗(yàn)條件下具有高度可靠性，因此這一方面也非常值得關(guān)注噢！

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