1。2  纳米材料简介

纳米科学与技术，简称为纳米技术（Nanotechnology）[2]，研究的是0。1~100nm尺寸范围内材料的性质及应用的科学技术。纳米技术是综合性与交叉性非常强，以很多先进的现代科学技术为基础的一门学科。

纳米材料的晶粒大多为的单晶体或多晶体，尺寸处于100nm之内, 这个尺寸大约与10~100个原子紧密排列在一起的尺度相当。晶粒中的原子长程有序排列和无序界面成分的组成后存在着大量的界面(6×1025m3/10nm晶粒尺寸)，晶界原子可达15%～50%，并且界面周围的晶格原子结构互不相关，原子的排列互不相同。这就使得纳米材料成为处于晶态与非晶态之间的，一种新的结构状态[3]。由于晶粒细小，这就导致了晶界上的原子数要多于晶粒内部的原子数，即产生了高浓度的晶界，这样纳米材料就有了许多不同于一般粗晶材料的性能，例如更大的强度和硬度，更低的密度、弹性模量，更高的电阻低热导率等[4]。论文网

纳米材料的结构之所以具有较强特殊性，其主要一方面的原因就是在于它的比表面积大，这就使它具有了独特的表面效应、体积效应、量子尺寸效应以及宏观量子隧道效应等[5,6]。表面效应使得纳米材料的化学性质非常活泼，因此纳米颗粒的保存条件通常会比一般材料严苛[7,8]。体积效应会破坏其边界条件，使得它的性质也会出现与普通块状材料的性质完全不同的现象[8]。由于这些独特的效应，纳米材料在力、热、光、电、声、磁等性能方面均产生了和一般材料的巨大差距[9]。

1。2。1  纳米二氧化硅

二氧化硅是纳米材料中的重要组成部分，纳米二氧化硅为无定形的白色粉末的非金属材料。纳米二氧化硅也同样具有纳米材料的小尺寸效应，表面界面效应、量子尺寸效应和宏观量子遂道效应等，因此，这些特殊的现象也使它具有了独特的性质，如高纯度、比表面积大、粒径小、分散性能好等特点。随着表面处理工艺的完善，纳米颗粒的软团聚程度明显的降低，进而与有机高分子材料的相容性好，极大拓宽了产品的应用领域。

1。3  二氧化硅微球的制备

目前，已有资料介绍的制备纳米二氧化硅微球的方法不胜枚举，但是每一种制备方法都有着一定的局限性，如一些制备过程较为复杂，一些方法对仪器设备要求高、操作难度大和不便于实验室制备等。总之，我们可将这些方法分为干法制备纳米二氧化硅和湿法制备纳米二氧化硅两大类。干法包括气相法和电弧法等，干法工艺所制备的产品具有纯度高、性能好等特点，但干法生产过程中对设备要求高、能耗大、成本高；湿法制备纳米二氧化硅包括溶胶-凝胶法、沉淀法、模板法、超重力反应法、微乳液法和水热合成法等。湿法所用原料较为广泛、价廉。无论采用哪种方法，我们都是为了制备出具有较大的比表面积、粒度均匀、粒径分布窄、纯度高、分散性好的纳米二氧化硅。

1。3。1  干法制备纳米二氧化硅

   干法制备纳米二氧化硅的原材料一般为卤硅烷、氧和氢等，在高温下反应制取纳米二氧化硅的一种工艺方法。段先健、王跃林、杨本意等[11]在此法基础上研究出一种制备高分散纳米二氧化硅的方法。这种方法是：将卤硅烷、氧和氢按照一定的比例持续地输送进燃烧喷嘴中，同时输入保护气体进入反应室中以防爆炸产生，使反应物在反应室中进行燃烧反应；卤硅烷在水蒸气、高热量的环境中进行高温水解缩合反应。通过这种方法制得的纳米二氧化硅的比表面积在100~400m2•g-1之间，粒径在7~40nm之间。此外，干法制备纳米二氧化硅的工艺还有电弧加热法、有机硅化合物分解法等。这种制备纳米二氧化硅的主要步骤是将硅化合物、氧(或空气)和氢均匀混合后，在高温条件下水解，再通过分离器分离出比较大的凝集颗粒，最后进行脱酸处理、干燥、研磨等工艺，这样就可以制得气相的二氧化硅微球。