为什么我们喜欢聚合物纳米复合材料（你也应该这样做！）
聚合物纳米复合材料是当今塑料技术中最热门的话题之一。 
纳米复合材料是包含纳米级纤维的材料，纳米纤维保持在称为基质或树脂的连续相中。纳米颗粒是尺寸在 1 到 100 纳米之间的颗粒。 （一纳米是一米的十亿分之一）。 因此塑料纳米复合材料是由嵌入塑料树脂中的纳米颗粒组成 是树脂分子和纳米级颗粒的近分子混合物。
纳米复合材料在自然界并不是新现象。 土壤的大部分无机部分由纳米材料组成，使其能够在分子或纳米水平上过滤掉颗粒。我们的骨头是纳米复合材料的例子，也是软体动物壳的一部分。例如，珍珠母贝（珍珠层）由无机文石 (CaCO3) 和有机生物聚合物的交替层组成。珍珠层的硬度是其构成材料的两倍和 1000 倍。
目前，纳米粘土，也称为纳米矿物，是制备塑料纳米复合材料最常用的商业添加剂。 纳米粘土占全球总产量的近 80%。 使用最广泛的纳米粘土是蒙脱石，它是一种非常柔软的矿物，通常会形成微观晶体的粘土。获得商业用途的还有碳纳米纤维和碳纳米管。 MWCNT 或多壁碳纳米管用于制造半导体。此外，另一组正在使用的纳米粒子是合成的多面体低聚倍半硅氧烷 (POSS)。 POSS 由硅和氧原子以立方形式连接在一起，硅原子占据角落。 纳米纤维已与多种聚合物混合，包括聚酰胺（尼龙）、聚丙烯、聚苯乙烯、环氧树脂、聚氨酯、聚酰亚胺、PET 等，以制成有用的聚合物纳米复合材料。
那么是什么让聚合物纳米复合材料优于普通塑料复合材料呢？ 在机械方面，聚合物纳米复合材料与传统复合材料不同，因为它们具有极高的纵横比、表面积与体积比以及强度与重量比。 让我们进一步研究一下：
- 纵横比是物体的长度/直径。因此，高纵横比的颗粒长而细长，而纵横比低的颗粒短而宽。高纵横比纳米粒子被称为 (HARNS)。
- 表面积与体积比是物体每单位体积的表面积量，与尺寸成反比。因此，具有高表面积体积比的材料是那些直径小或非常多孔的材料。它们的反应速度比整体材料快得多，因为有更多的表面积可用于反应。一个简单的例子是粗盐颗粒与细盐颗粒之间的区别。与表面积与体积比相对较高的细盐相比，粗盐在水中的溶解速度更慢。
- 此处的强度重量比或比强度定义为材料在失效时每单位面积的力除以其密度。纳米复合材料比碳纤维或玻璃纤维增强复合材料具有更高的强度重量比。碳纤维的拉伸强度为 6,300 MPa，比强度为 2,457 kN x m/kg，而碳纳米管的拉伸强度为 23,000 MPa，比强度为 45,268 kN x m/kg。 纳米复合材料通常含有 2-10% 的重量负载，但这些复合材料产生的性能改进等于或优于含有 20-30% 矿物或玻璃的传统聚合物复合材料。
聚合物纳米复合材料用于各种应用。例如，让我们看看纳米复合材料在锂离子电池阳极中的应用。由硅碳纳米复合材料制成的阳极允许与锂电解质更紧密地接触，从而更快地充电和放电。它们还用于风车叶片的强度重量比，以及用于汽车和飞机以提高燃油效率。
您是否在应用中使用聚合物纳米复合材料？ 在下面的评论部分告诉我。
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