纳米多孔材料制备及力学相关问题的研究.pdf

摘要材料干燥过程的力学分析和力学设计实验中以正硅酸乙酯为硅源,以无水乙醇为溶剂,以稀盐酸和稀氨水作为催化剂,采用溶胶凝胶法成功的制备了金属离子和二氧二氧化硅纳米多孔材料是由胶体粒子相互聚结构成纳米多孔网尺寸在纳米量级的特点。由于结构的特异性,使其具有了许多奇特该材料进行了力学分析之后进行了材料的制备设计,采用了在常温全文共分为两个部分:对二氧化硅纳米多孔材料的干燥过程进行了初步的力学分析和描述,将凝胶干燥过程分阶段来讨论。在干燥初期讨论了卸载波所产生的动力学效应;在干燥中期分析了孔径分布不均匀对凝胶应力场的影响,并在实验中得到证实,而且较好的解决了孔径分布不均对纳米多孔材料干燥造成的影响问题;在干燥后期从宏观上对已经产生微裂纹的材料分析了孔隙率和吸附效应对其裂纹扩展所产生的影响。同时,力学分析对实验中控制反应条件以制各出性能良好的化硅气凝胶的杂化材料;在电场下对其进行电学处理,使得离子在凝胶中呈梯度变化分布;通过实验选取合适的溶剂和催化剂,成功的制取了无机高分子杂化材料。并对实验中所制备的各种材料的溶胶凝胶法,纳米多孑牧希⒎指稍锓ǎ狭讶投络结构的一种高分散固体材料。具有高孔洞率、高比表面积和孔洞的性质。但是在材料的制备上,一直存在着反应条件严格,容易开裂的问题,这就限制了该材料的制备条件和应用。因此,我们在对常压下的微分干燥法来制备该材料。材料并有效的防止开裂起了很大的指导作用。掺的二氧化硅纳米多孔材料和无机一高分子杂化材料的制备结构、形态进行了一定的研究。关键词:湘潭人学工学硕卜论文甅,籉,..,,琲,,瓺,籇。,猚’湘谭大学工学硕畚‘;猙猙,,.籌猤,甈,:.第一章引言§纳米多孔材料的发展及应用前沿、交叉性学科领域,它的迅猛发展,将在世纪促进几乎所有材料已经作为一种新兴材料在材料领域占据了极其重要的地位,引玪。它包括体积分数近似相等的两个部分:一是直径为几个或几十个纳米的粒子;二是粒子问的界面。前者具有长程序的晶状一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。纳米材料从研究的内涵和特点大致可划分为三个阶段弘5谝阶段暌郧主要是在实验室探索用各种手段制备各种材料的纳米颗粒粉体,合成块体ū∧,研究评估表征的方法,探索纳米材料不同于常规材料的特殊性能。对纳米颗粒和纳米块体材料结构的研究在年代末期一度形成热潮。研究的对象一般局限在单一材料和单相材料,国际上通常把这类纳米材料称为纳米晶或纳纳米科技是在世纪年代末、年代初才逐步发展起来的的工业领域产生一场革命性的变化。著名的诺贝尔物理奖获得者暝诩永D嵫抢砉ぱг旱囊淮畏钦浇不霸言:如果我们对物体微小规模上的排列加以某种控制的话,我们就能使物体得到大量的异乎寻常的特性,就会看到材料的性能产生丰富的变化。这正是对纳米技术的预言。时值二十一世纪开端,纳米起了世界各国各界研究机构及人员的极大兴趣和广泛重视。纳米材料又称超微细材料,是由微小颗粒,其特征尺度至少在~一个方向上为纳米量级组成的固体,其典型的晶粒尺度为结构,后者是既没有长程序也没有短程序的无序结构净4硬牧系结构单元层次来说,它介于宏观物质和微观原子、分子的中间领域:纳米材料中,界面原子占极大比例,而且原子排列互不相同,界面周围晶格结构互不相关,从而构成与晶态、非晶态均不相同的一种新的结构状态啊9阋宓睦此担擅撞牧鲜侵冈谌占渲兄辽儆米相材料。第二阶段昵人们关注的热点是如何利用纳米课题。可冕,纳米缩构靛组装倦系缀可钱成为纳岽材料醭究熬懿沿》№;徽孔戳体昃冻叽纾琹、予。其中分我潮体歪是蔫予逶常采溺纳米微粒与纳米激粒篾台,纳米徽粒与常麓块体复合及发缡米绣搴奄韵材辩体系越来越受瓣人翻懿关注,歪在成为纳米材料磷为翁米尺度的图豢耄毒料。它的蒸率肉涵是以纳米鬏粒以及它稍缝成本簇所贪绍的纳米多孑纠畋幺何5谌擅撞牧希且惠阒绪米寿毒糖磷究熬内溺,为合成缀襞缡岽糖瓣撼供了薪的撬遘。为介孔斌中孔,孑缎∮为微毳。澍年凌黼篱牙酋都黧介孔固体中的孔~般稚互连通并与周围环境接触,数量可离达材料已挖掘出来的奇特物理、化学和力学性熊,设计纳米复合材料。袋复台瓣瓣豹台波及携瞧蕊探索一瘦或为纳米材料秘究的主三导方究的瓤麴热点。潮簖上,把这爨材料称为纳米组装材料体系或者称的纳米撼幕蟊管为藜本攀元在~绻、二维和三维空间缀装排列成具有纳岽缀粕髓体系,鏊本包括纳米终歹逑怠⒔榭诅鬃疤逑怠⒈∧は豢体系。继米鬏蔽、丝、营可强楚煮彦或无序圭龟搀剜。茭冒翻零尼Ⅱ大学洛伦兹伯克力国家实验窒的科学家在杂志上发表论文,搬滋缀岽足瘦瓣鎏案耪料煨凝找褥粒优学和物毽学熬重要懿添有三缳盼纳米级孑轧澜昭菲晶态潮髂耪籽。激予莫孔径大小为纳来级,这就警致孔骧闻熬穗辩实际主怒纳米足度豹徽粒或篓,这;米汉构为嵌镶、组装纳米微粒提供一个三维空闽。它的如现,丰富了纳多孔物囊盛予其微观只壤±其有援剃的魏