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摘要：通過納米復(fù)合技術(shù)所賦予高分子材料的功能特性為主線，對高分子納米復(fù)合材料的制備方法及其主要性能進(jìn)行了綜述。高分子納米復(fù)合材料的功能特性研究工作主要集中在材料的阻隔性能、生物功能、光電、電磁、催化活性等方面?！　￡P(guān)鍵詞：納米復(fù)合材料；高分子；功能　　Abstract：The functional properties and preparation technique of macromolecular nanocomposite are reviewed according to the functional properties of macromolecule that are obtained by using nano-technique．In this area，the research work is focussed On barrier property，biological function，photo-electricity，electromagnetism，catalytic activity，etc．　　　Key words：nanocomposite；macromolecule；functional propert　　納米技術(shù)與納米材料經(jīng)過各國科學(xué)家共同的探索研究，已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。近年來，如何充分利用納米技術(shù)和納米資源，進(jìn)一步發(fā)揮納米特殊效應(yīng)，研究開發(fā)納米功能材料成為納米領(lǐng)域的又一個(gè)研究熱點(diǎn)。高分子納米復(fù)合材料的功能特性主要表現(xiàn)為力學(xué)、熱學(xué)、阻隔性能、生物功能、光學(xué)光電、電學(xué)磁學(xué)、催化、抗腐蝕、抗摩擦、分離過濾等各種功能材料[1～3]?！　?  阻隔性能　　在尼龍6和還氧樹脂中納米分散少量層狀蒙脫土，并暴露在氧等離子體中，可形成均勻鈍態(tài)和自恢復(fù)無機(jī)表面。這是由于納米復(fù)合物中表面高分子的氧化使層狀硅酸鹽的含量相對增多，從而形成一層無機(jī)表面層。此無機(jī)區(qū)域是湍層的，層狀硅酸鹽之間的平均距離為1nm～4nm。這類陶瓷硅酸鹽提供了一種納米復(fù)合物的涂層，可以阻止氧氣離子的滲入，從而提高了高分子材料在氧環(huán)境中的生存壽命[1、3]?！　ueller Chad等人[4]發(fā)現(xiàn)：聚酰胺、乙烯乙烯醇共聚物、乙烯乙烯酯共聚物、馬來酸酐共聚的聚酯，分別與納米蒙脫土、葉硅酸形成熱塑性的納米復(fù)合物后可提高復(fù)合物的阻隔與力學(xué)性能。　　Frisk等[5]發(fā)明了一種可用于流動食品的納米復(fù)合物高分子透明容器。他們將高分子聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或PET的共聚物與納米尺寸的蒙脫土通過原位聚合、溶液插層、熔融剝離形成納米復(fù)合物，由于蒙脫土粒子具有很大的表面積，使納米復(fù)合物容器的阻隔性能大大提高?！　ilmer等[6]也發(fā)明了具有氣體阻隔性能的高分子／粘土納米復(fù)合物。他們先將可溶漲粘土與至少兩種有機(jī)胺離子混合獲得插層粘土，再在熔融狀態(tài)下將粘土插層進(jìn)入高分子基質(zhì)中，形成高分子納米復(fù)合物。高分子基質(zhì)可選用聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚酰亞胺、還氧樹脂等，粘土選用的主要是蒙脫土和膨潤土?！　uller等[4]發(fā)明了一種可盛流動物質(zhì)的可擠壓容器。他們采用高分子與改性粘土的納米粒子形成的納米復(fù)合物作為容器的阻隔層，提高了容器的阻隔和機(jī)械性能，他們選用的高分子為聚烯烴、聚酰胺、聚酯、聚丙烯腈、馬來酸酐改性的聚酯等?！　?  生物功能　　Richard M．等[7]用四步軟印法在高分子正—烷基硫醇表面上獲得表面圖形凹槽，并成功用于培養(yǎng)細(xì)菌細(xì)胞。這種位于表面的功能單元屬一種三維細(xì)菌欄，體積可小至12立方微米。獲得的細(xì)菌欄是憎水的，甲基封端的正烷基硫醇為底部，可提高細(xì)菌的粘附，而欄壁則由聚丙烯／聚己二醇層狀納米復(fù)合物構(gòu)成，可以降低粘附。細(xì)菌可在此種表面圖形凹槽內(nèi)成活，大槽可以養(yǎng)1815個(gè)細(xì)菌，小槽可養(yǎng)2±1個(gè)。　　M．F．Rubner等人[8]將聚(烯丙基胺鹽酸鹽)PAH和聚丙烯PAA酸通過靜電有選擇地組裝成納米結(jié)構(gòu)聚電解質(zhì)多層薄膜，并用于研究它們在體外與細(xì)胞相互作用情況。在pH為2時(shí)，多層膜對NR6WT細(xì)胞是惰性的。相似的生物惰性作用會出現(xiàn)在PAH／PMA(聚甲基丙烯酸)、PAH／SPS(磺化聚苯乙烯)的多層膜中，而SPS／PDACS(二烯丙基二甲基氯化胺)體系的多層膜則會與成纖細(xì)胞作用，特別是具有高度離子化的滾壓膜會吸引細(xì)胞。弱離子化的交聯(lián)多層膜物理溶脹后產(chǎn)生豐富的水合表面，會抑制成纖細(xì)胞的吸附。從實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出加大pH值或離子強(qiáng)度或兩者共同作用都會引起與細(xì)胞的粘接或抑制細(xì)胞粘接。　　Michael V．Pishko等人[9]通過靜電自組裝技術(shù)以及多離子吸收方法制備了一種基于氧化還原高分子／氧化還原酶的納米薄膜的葡萄糖和乳酸生物傳感器。這種形成方法還可以用微接觸輸出技術(shù)大量重復(fù)地制備葡萄糖傳感器?！　．Lee等[10]發(fā)現(xiàn)PMMA／PMMA-PMMA形成的核殼復(fù)合物可用于免疫研究，因?yàn)榧谆┧岬模瑿OOH基分布在復(fù)合物膠乳表面，抗體可通過化學(xué)鍵合到膠乳表面。膠乳表面的—COOH基越多，連接的抗體也越多，免疫功能越好。　　T．Okano等[11]將具有熱響應(yīng)的核殼膠束高分子納米粒子用作原位特效藥物載體。他們以聚苯乙烯作為憎水的核，以雙親的二嵌段共聚物N－異丙基丙烯酰胺作為熱敏感的外部殼。當(dāng)溫度超過熱敏感共聚物的玻璃化溫度(32℃)時(shí)，外部膠束殼脫水坍塌，膠束聚集并與細(xì)胞膜表面相互作用連接。所以這類膠束用于藥物的原位特效釋放特別有效，而溫度則是控制的開關(guān)?！　〉鞍踪|(zhì)與表面相互作用情況是用于評定材料是否可用作植人性生物材料的最重要依據(jù)之一。因?yàn)樗枰c細(xì)胞進(jìn)一步相互作用而影響表面的生物相容性。理想的生物材料應(yīng)是不會吸收蛋白質(zhì)的，但這是不可能達(dá)到的一種理想情況。T．A．Desai等人[12]利用生物相容性高分子，如具有兩種不同納米結(jié)構(gòu)的聚乙二醇膜(PEG)改性的硅表面，可以減少蛋白質(zhì)的吸收。他們分別通過溶液和氣相沉積將PEG在硅表面形成納米尺寸厚度的膜?！　?  制備特定形狀的無機(jī)納米材料　　T．Sasaki等人[13]采用不同直徑大小的聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯微球作為膠體模板，并用聚苯乙烯進(jìn)行表面改性后，通過層層自組裝將剝離均勻片狀氧化鈦組裝成為殼。高分子核在500℃下煅燒或紫外照射下除去，得到鈦的空殼結(jié)構(gòu)，殼厚度約為5nm。這種鈦的空心殼表現(xiàn)出各種光學(xué)性質(zhì)。　　K．A．Carrado等人[14]將含硅膠凝膠的高分子，經(jīng)水熱結(jié)晶形成含高分子的層狀硅酸鎂雜化粘土，再經(jīng)原位復(fù)合生成介孔粘土。這種原位復(fù)合方法可將不同分子量大小的高分子及不同含量的高分子插層復(fù)合形成插層粘土。他們將形成的幾種分子量大小的聚乙烯吡咯烷酮插層粘土復(fù)合物，經(jīng)過高溫鍛燒除去高分子后，形成了無機(jī)介孔材料。測定表面積和氣孔體積，發(fā)現(xiàn)無機(jī)介孔孔徑大小由聚乙烯吡咯烷酮分子量大小及復(fù)合物中含量大小共同決定，孔徑大小為2.1nm～4.5nm?！　?  電學(xué)磁學(xué)性能　　B．Scrosati等人[15]通過將納米尺寸的陶土粉末分散到聚乙二醇—鋰鹽中獲得一種新型的含鋰聚電解質(zhì)。此復(fù)合物在30℃～80℃范圍內(nèi)有很好的機(jī)械穩(wěn)定性能和高的離子導(dǎo)電性，所以此納米復(fù)合聚電解質(zhì)在可充鋰電池的應(yīng)用上有很好的前景。G．Hadziioannou等[2]研究了高分子含量與殼形貌對電導(dǎo)性能的影響。他們用導(dǎo)電的聚吡咯涂覆到不導(dǎo)電的膠乳表面，可以獲得很低的渝滲域值。發(fā)現(xiàn)聚吡咯的含量小于2％時(shí)，聚吡咯殼表面是平滑的，且導(dǎo)電性隨聚吡咯的濃度的增加而提高，渝滲域值為0.25％，表明此時(shí)聚吡咯殼的厚度為0.6nm。在聚吡咯的含量大于2％時(shí)，吡咯殼呈現(xiàn)出不同的表面形貌，甚至?xí)纬瑟?dú)立的聚吡咯粒子，而且此時(shí)的導(dǎo)電性與聚吡咯的含量無關(guān)?！　ie-Sheng Chen等[16]通過溶液甩膜制備了一種新的高分子—無機(jī)納米復(fù)合物膜，聚乙二醇／ZnO和聚乙二醇／ZnO／LiClO4納米復(fù)合物。實(shí)驗(yàn)表明，重均分子量為60萬的聚乙二醇與表面帶有乙酸酯基，粒徑為3.5 nm的ZnO粒子作用后，聚乙二醇膜的光致發(fā)光強(qiáng)度降低很大。X—衍射分析表明，兩者作用力的大小取決于復(fù)合物膜中ZnO納米粒子的濃度和聚集程度。而加入LiClO4后改變了單齒復(fù)合模式和納米ZnO粒子表面的乙烯基團(tuán)交聯(lián)，這種交聯(lián)結(jié)構(gòu)一方面減少了離子對Li+ClO4ˉ釋放自由離子傳輸電荷；另一方面，降低膜的結(jié)晶性而產(chǎn)生更多的無定形區(qū)域用于電荷傳輸，而最終提高了膜的電導(dǎo)性能。　　　Angel Millan等人利用亞胺高分子與金屬鹽反應(yīng)形成了亞胺基質(zhì)的磁性納米微粒。他們在沒有加入堿或氧化劑的條件下，金屬氫氧化物沉積到聚亞胺基質(zhì)，烘干，金屬氫氧化物發(fā)生水解而生成金屬氧化物。此方法很適合具有柔性鏈且沒有憎水支鏈的亞胺高分子基質(zhì)。他們選用了Co(II)離子和Fe(II)離子作為磁性鹽。