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以前我们在研究材料的性质和结构时，长期停留在微米阶段(10-6m)，在这一量级范围内，材料自身的内在潜力远没有得到充分发挥和利用，材料的性能和结构存在很大缺陷。纳米材料是指尺寸为纳米(10-9m)级(100nm～102nm)的超微颗粒，经压制、烧结或溅射而成的人工凝聚态固体。它是20世纪80年代刚刚发展起来的先进材料。1984年，德国和美国的科学家在实验室首先制造出这种纳米材料，被誉为“21世纪最有前途的材料”。1990年7月在美国召开的第一届国际纳米科学技术会议，正式宣布纳米材料科学为材料科学的一个新分支。纳米科技一跃成为席卷全球的研究热点。纳米科学给物理、化学、材料学、生物学、医学等学科的研究带来了新的机遇，为交叉学科的发展提供了新的思路。

目前，全世界因生产溶剂型涂料，每年排放到大气中的有机溶剂约为1000万t，既浪费资源，又污染环境。且这些溶剂型涂料又大多应用于家庭和办公环境，造成长时间接触的人因呼吸含有机物的气体而中毒甚至导致癌症。因此，生产环保型纳米水性木器涂料迫在眉睫。虽然纳米材料在水性木器涂料中的应用在国内还处于初级阶段，但是，纳米技术作为一项新兴技术必将给水性木器涂料工业带来新的起点。

1·纳米材料的结构性能

1.1第三固态结构

纳米材料具有特殊的结构。由于组成纳米材料的超微粒尺度属纳米量级，这一量级大大接近于材料的基本结构—分子甚至于原子，其界面原子数量比例极大，一般占总原子数的50%左右。不论这种超微颗粒由晶态或非晶态物质组成，其界面原子的结构都既不同于长程有序的晶体，也不同于长程无序、短程有序的类气体固体结构。因此，一些研究人员又把纳米材料称之为晶态、非晶态之外的“第三态固体材料”。

1.2异常奇特性能

由于纳米材料这种特殊的结构，使它产生出四大效应:小尺寸效应、量子效应(宏观量子隧道效应)、表面效应和界面效应，从而具有传统材料所不具备的物理、化学特性。例如，纳米铁材料的断裂应力比常规铁材料高12倍;气体通过纳米材料的扩散速度比一般材料快几千倍;铜到纳米级后就不再导电且比常规铜材料的热扩散增强了近一倍;某些纳米材料制成的刃具，比金刚石制品还要硬;人们还发现，纳米颗粒的外形会逐渐变化，粒度越小，变化越强;纳米材料中有大颗粒“并吞”小颗粒现象;纳米颗粒与生物细胞膜的物化作用很强，因而能被细胞吞噬。正由于纳米材料这些奇特的力、电、光、磁、吸收、催化、敏感等性能而使之具有广泛而诱人的应用前景。

2·几种重要的纳米材料及其在涂料中的作用

2.1纳米SiO2

纳米SiO2为无定型白色粉末(指其软团聚体)，在化学工业中，又叫白炭黑，是一种无毒、无味、无污染的无机非金属材料。

经透射电镜测试分析，这种材料明显呈现出絮状和网状的准颗粒结构，颗粒尺寸小(3nm～15nm)，比表面积大，表面存在大量不饱和残键及不同键合状态的经基，因表面欠氧而偏离了稳态的硅氧结构，故分子式SiO2应写为纳米Si0x(其中x在1.2～1.6之间)。纳米SiOx具有独特的光学特性。材料的光学性能是由其对太阳光的反射性能或吸收性能所决定的。SiOx纳米微粒由于尺寸小到几个纳米或十几个纳米而表现出奇异的小尺寸效应和表面界面效应，因而其光学性能也与常规的块体及粗颗粒材料不同。
在某一水性乳胶涂料原配方的基础上添加0.3%左右的纳米SiOx，经过充分的分散获得改性涂料。其各项技术指标均有很大提高;干燥时间由原来的2h缩短到lh;耐洗刷性能分别由1000次(室外涂料)和100次(室内涂料)提高到10000次以上;人工加速老化试验由240h的一级变色、二级粉化提高到450h无任何变化;另外涂层附着力、表面硬度、涂膜自洁能力等也获得了显著提高。

2.2纳米Ti02

纳米Ti02有板钦矿、金红石和锐钦矿3种晶型。与常规材料相比，纳米Ti02具有独特的性能:比表面积大;磁性强;光吸收性好，且吸收紫外线的能力强;表面活性大;热导性好;分散性好，所制悬浮液稳定。锐钦型纳米TIO:比金红石型纳米Ti02光活性高，原因是锐钦型的能带隙为3.2eV，金红石型的能带隙为3.oeV。当纳米Ti02用作涂料中的颜填料时，锐钦型纳米Ti02由于其光化活性太大而不用于室外涂料;而金红石型纳米Ti02则因其高的紫外屏蔽性和耐候性备受用户青睐。相反地，将纳米Ti02用作室内涂料的抗菌改性成分时，以使用锐钦型纳米Ti02为好。使用锐钦型纳米Ti02时，有效的紫外线区域为波长小于380nm，室内荧光灯表面的辐射量为0.2mW/cm2，因此在明亮的室内也有光催化效果。

利用纳米Ti02光催化剂制作光催化涂料，在室内紫外光线强度非常弱、约为1μW/cm2，NOx浓度小于0.lmg/m2时，其催化降解率可达80%以上。另外可同时降解空气中的其它污染物，如卤代烃、硫化物、醛类、多环芳烃等;纳米Ti02具有很强的氧化还原能力，具有净化空气、除臭的功能，可以制成抗菌防霉涂料。以纳米TiCl4石为原料，采用微乳法，得到纳米前驱体，经沉化、过滤、烘干、灼烧、进行表面掺杂处理制得纳米Ti02抗菌填料，将其充分混匀于水性乳胶涂料中得到无污染、具有抗菌防霉的环保型功能涂料;将纳米Ti02金属闪光颜料掺用在涂层中能产生神秘而富有变幻的随角异色效应，具有单纯金属闪光涂料和珠光涂层所得不到的新感觉涂层，其光泽、附着力、抗冲击等性能也都有不同程度的提高，广泛应用于金属闪光涂料中;利用纳米Ti02的超双亲性和超双疏性制作特殊纳米界面涂料。所谓超双亲性，即同时具有超亲水性和超亲油性。利用这个原理制作的涂料，涂膜具有自清洁及防雾等效果。所谓超双疏性，即同时具有超疏水性和超疏油性。利用这个原理制作的涂料，使水或油无法润湿涂膜而呈现超长的双疏性，这时水滴或油滴与界面的接触角趋于最大值。水或油在涂料表面形成小的水珠或油珠，并迅速流下。这样，水或油中的杂质不会沾到涂料的表面，减轻了污物对涂料的污染，从而提高了涂料的耐沾污性。