表面改性的案例
哈爾濱工業(yè)大學(xué)在熱處理與表面改性超高強韌化技術(shù)領(lǐng)域取得突破
作為世界鋼結(jié)構(gòu)橋體最長的跨海大橋，港珠澳大橋的主橋由3座大跨度鋼結(jié)構(gòu)的斜拉橋組成，錨具的纜索能力直接決定了斜拉橋的穩(wěn)定性和使用壽命。哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院閆牧夫教授團(tuán)隊與江蘇法爾勝纜索有限公司合作，通過熱處理與表面改性超高強韌化技術(shù)，有效助力港珠澳大橋關(guān)鍵部件——纜索錨具的力學(xué)性能提高，并實現(xiàn)與超高強度斜拉索完美配合，保障了主橋的順利建造。
閆牧夫教授團(tuán)隊歷經(jīng)3年刻苦攻關(guān)，開展了基于錨具服役性能的微結(jié)構(gòu)多尺度仿真與工藝設(shè)計，形成了大尺寸差異壁厚錨具整體淬火組織性能調(diào)控與微變形控制技術(shù)、低溫?zé)釘U滲表層晶粒納米化技術(shù)，實現(xiàn)了錨具整體強韌化與表層超高強韌化，并解決了錨具淬火變形大、截面力學(xué)性能不均勻等難題，突破了大尺寸、結(jié)構(gòu)復(fù)雜錨具制造的技術(shù)瓶頸，為港珠澳大橋大跨度鋼結(jié)構(gòu)斜拉橋的建造提供了關(guān)鍵的技術(shù)保障。
展開 筆記92：45鋼的熱處理及表面改性
筆記92：45鋼的熱處理及表面改性
氫燃料電池雙極板材料工藝分析
三、復(fù)合雙極板
復(fù)合雙極板由兩種以上材料組成，合成其他材料，優(yōu)化機械性能，克服石墨材料和金屬材料的缺陷、石墨材料的耐蝕性和金屬材料的高強度特性相結(jié)合，今后將導(dǎo)致低成本改變方向發(fā)展其優(yōu)點是燕子簡單，成本低廉，質(zhì)量輕，抗腐蝕。目前主要是碳/碳復(fù)合雙極板和石墨/聚合物復(fù)合雙極板。
（二）表面修飾的雙極板材料
目前，以金屬合金和不銹鋼為基底的陽極板的表面改造成為研究熱點。為了防止金屬雙極板腐蝕、磁控濺射、封閉場不平衡磁控濺射離子鍍(CFUMSIP)、電弧離子鍍、化學(xué)鍍、氣相沉積及其他技術(shù)基質(zhì)涂層。常見的金屬合金有鋁合金、碳鋼等。不銹鋼有316L、310L等。以金屬合金和不銹鋼為底座的陽極板的表面改性主要有以下三種：
一、碳基涂層表面改性
目前國內(nèi)外對碳基電鍍的表面改性研究如下：
利用不平衡的磁控濺射方法，可以在316L不銹鋼表面制作非晶碳涂層，大大提高表面導(dǎo)電性，其導(dǎo)電性優(yōu)于石墨雙極板。同時提高了耐蝕性和化學(xué)穩(wěn)定性。
研究結(jié)果顯示，利用等離子輔助化學(xué)氣相沉積技術(shù)，在不銹鋼表面制備碳電鍍，使氣體的表面形態(tài)蒙上陰影。
用響片制作的膜層的耐蝕性和導(dǎo)電性有利于氣體表面的缺陷對碳膜的生長。
在304不銹鋼表面制造了碳納米管多層膜，結(jié)果表明，該涂層能有效提高表面導(dǎo)電性和耐蝕性。
用不同方法制備的碳基涂層陽極板都很好地展示了耐蝕性和低界面接觸電阻，現(xiàn)在是磁性的。
控制濺射制作的多層電鍍不銹鋼陽極板性能更好，應(yīng)用前景廣闊。
二、金屬氮化物涂層表面改性
金屬氮化物具有耐蝕化學(xué)穩(wěn)定性和導(dǎo)電性，成為受歡迎的不銹鋼陽極板表面涂層材料。其中鉻的氮化物和鈦的氮化物電鍍得到了廣泛的研究。目前國內(nèi)外金屬氮化物涂層的表面改性研究有以下幾種：
采用脈沖偏置電弧離子鍍技術(shù)，在316L不銹鋼表面制作了三種不同成分的CrxN電鍍。
展開 納米技術(shù)在高分子材料改性中的應(yīng)用
1·2納米材料的表面改性
納米材料粒徑小,表面能大,易于團(tuán)聚,在制備納米材料/聚合物復(fù)合材料時,用通常的共混法難以得到納米結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料。為了增加納米材料與聚合物的界面結(jié)合力,提高納米微粒的分散能力,需對納米材料的表面進(jìn)行改性。主要是降低粒子的表面能態(tài),消除粒子的表面電荷,提高納米粒子有機相的親和力,減弱納米粒子的表面極性等。
一般來說,納米材料的表面改性可大致分為以下幾點:
(1)表面覆蓋改性。利用表面活性劑覆蓋于納米粒子表面,賦予粒子表面新的性質(zhì)。常用的表面改性劑有硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯類偶聯(lián)劑、硬脂酸、有機硅等; (2)機械化學(xué)改性。運用粉碎、摩擦等方法,利用機械應(yīng)力作用對納米粒子表面進(jìn)行激活,以改變表面晶體結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)結(jié)構(gòu)。這種方法使分子晶格發(fā)生位移,內(nèi)能增大,在外力的作用下活性的粉末表面與其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)、附著,達(dá)到表面改性的目的;
(3)外膜層改性。在納米粒子表面均勻地包覆一層其它物質(zhì)的膜,使粒子表面性質(zhì)發(fā)生變化;
(4)局部活性改性。利用化學(xué)反應(yīng)在納米粒子表面接枝帶有不同功能基團(tuán)的聚合物,使之具有新的功能;
(5)高能量表面改性。利用高能電暈放電、紫外線、等離子射線等對納米粒子表面改性;
(6)利用沉淀反應(yīng)進(jìn)行表面改性。利用有機物或無機物在納米粒子表面沉淀一層包覆物以改變其表面性質(zhì)。
在以上方法中,最簡單和最常用的方法是添加界面改性劑,即分散劑、偶聯(lián)劑等。分散劑能降低填料粒子的表面能,改善填料的分散狀況,但不能改善填料粒子和基體的界面結(jié)合。偶聯(lián)劑則可和基體有強的相互作用。
1·3納米粒子對復(fù)合材料的性能影響
1·3·1粒徑對納米復(fù)合材料力學(xué)性能的影響
(1)對復(fù)合材料拉伸強度的影響。
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碳纖維/聚合物復(fù)合材料熱導(dǎo)率近十年研究進(jìn)展
03
CFs 表面改性
CFs 表面具有較大的化學(xué)惰性，導(dǎo)致 CFs 與聚合物基體之間相容性比較差，易產(chǎn)生間隙，降低復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。對 CFs 表面進(jìn)行改性，提高其表面活性，使其更好的與聚合物結(jié)合，減少接觸間隙，有利于提高 CFRP 復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。
CFs 表面改性策略可分為幾組：（1）使用“偶聯(lián)劑”在 CFs 和基質(zhì)之間形成化學(xué)鍵；（2）通過侵蝕纖維使纖維粗糙或用聚合物、MgO 等接枝纖維；（3）在纖維表面引入官能團(tuán)進(jìn)行表面活化；（4）采用與聚合物潤濕性較好、熱導(dǎo)率高的涂層材料對 CFs 表面形成均勻的涂層，與基體之間形成更密集的界面過渡區(qū)。
基于上述策略，常用的 CFs 表面改性方法主要有化學(xué)接枝、化學(xué)氣相沉積法、電泳沉積法、電鍍沉積法、化學(xué)鍍和上漿劑改性等。
Zhang 等人將 MgO 納米顆粒化學(xué)接枝到CFs 上構(gòu)建 MgO-CFs 填料與尼龍-6（Nylon-6）制備了 MgO-CFs/Nylon-6 復(fù)合材料，添加 20wt%的MgO-CFs 時，復(fù)合材料的熱導(dǎo)率最大為 0.78 W/(m·K)，比用單一 CFs 制備的 CFs/Nylon-6 復(fù)合材料的熱導(dǎo)率提升了 23.81%。
Zheng 等人通過電泳沉積將 hBN 片和 Cu顆粒包覆在 CFs 表面構(gòu)成 hBN-Cu@CFs 制備了hBN-Cu@CFs/EP 復(fù)合材料，當(dāng)沉積時間為 3h，用12vol%的 hBN-Cu@CFs 填料，復(fù)合材料最高熱導(dǎo)率為 2.16 W/(m·K)，比 CFs/EP 復(fù)合材料熱導(dǎo)率0.68 W/(m·K)提升了 217.64%。
展開 納米二氧化硅的改性以及在涂料中的應(yīng)用
4，表面活性劑法 表面活性劑法改性納米二氧化硅有2種方式：一種是物理吸附法；一種是化學(xué)反應(yīng)法，即表面活性劑中的反應(yīng)基團(tuán)與二氧化硅粒子表面活性基團(tuán)反應(yīng)，形成了新的化學(xué)鍵，從而達(dá)到對納米粒子表面修飾和改性的目的。
5、同步改性法 同步改性法又稱原位改性，即在溶膠-凝膠法制備納米二氧化硅的過程中加入了有機改性劑，或是制備溶膠時直接加入需要改性的有機體系中，此時生成的納米粒子粒徑小，表面能極強，促使納米粒子與有機體系中的有機鏈相結(jié)合。
6、高能改性方法 高能改性法是利用微波、等離子體等對納米二氧化硅表面進(jìn)行改性。可以使化學(xué)法難以引發(fā)的結(jié)合羥基產(chǎn)生了具有引發(fā)活性的活性基團(tuán)，進(jìn)而促使改性劑在其表面反應(yīng)。
二、納米二氧化硅在涂料中的應(yīng)用
1、納米二氧化硅在建筑涂料中的應(yīng)用 將納米二氧化硅添加到建筑涂料中可提高涂料的附著力、耐擦洗性、耐候性、強度硬度、韌性彈性、耐老化、抗菌、抗紫外線等特性，顯著改善了涂料的自清潔、防水防滲、防磨損、腐蝕、保色性等性能，因而在改性外墻涂料方面具有較好的效果。
2.納米二氧化硅在金屬防護(hù)涂料中的應(yīng)用 在金屬防護(hù)涂料中加入納米二氧化硅，會使得涂料的質(zhì)量有進(jìn)一步提升。 許多研究人員對納米二氧化硅的作用做出了嘗試，結(jié)果表明，納米二氧化硅可以明顯增強金屬防護(hù)涂料的炭質(zhì)層強度。而且還會提高鋼類建材的耐火極限。
3、納米二氧化硅在紫外固化涂料中的應(yīng)用 納米二氧化硅具有極強的紫外吸收、紅外反射特性。分光光度儀測試表明，它對波長400 nm以內(nèi)的紫外光吸收率高達(dá)70%以上，對波長400 nm以內(nèi)的紅外光反射率也達(dá)到70%以上。它添加到涂料中能對涂料形成屏蔽作用，達(dá)到抗紫外老化和熱老化的作用，同時增加了涂料的隔熱性。
展開 高分子納米復(fù)合材料的研究進(jìn)展
總的來說,這類納米單元與高分子直接共混的方法簡單易行,可供選擇的納米單元種類多,其自身幾何參數(shù)和體積分?jǐn)?shù)等便于控制,但所得復(fù)合體系的納米單元空間分布參數(shù)一般難以確定,納米單元的分布很不均勻,且易于發(fā)生團(tuán)聚,影響材料性能,改進(jìn)方法是對制得的納米單元做表面改性,改善其分散性、耐久性,提高其表面活性,還能使表面產(chǎn)生新的物理、化學(xué)和機械性能等特性。
2.2納米單元的表面改性
納米單元表面改性方法根據(jù)表面改性劑和單元間有無化學(xué)反應(yīng)可分為表面物理吸附方法和表面化學(xué)改性方法兩類吸附包裹聚合改性一般是指兩組份之間除了范德華力、氫鍵或配位鍵相互作用外,沒有主離子鍵或共價鍵的結(jié)合,采用的方法主要有兩種:在溶液或熔體中聚合物沉積、吸附到粒子表面上包裹改性和單體吸附包裹后聚合,例如二氧化硅或硅酸鹽粒子表面的硅醇基能吸附很多中極性(如PS)和高極性的均聚物或共聚物。
2.3 在納米單元存在下單體分子原位聚合生成高分子
此法主要是指在含有金屬、硫化物或氫氧化物膠體粒子的溶液中單體分子原位聚合生成高分子,其關(guān)鍵是保持膠體粒子的穩(wěn)定性,使之不易發(fā)生團(tuán)聚。對熱固性高聚物,如環(huán)氧樹脂,可以先將納米單元與環(huán)氧低聚物混合,然后再固化成型,形成納米復(fù)合材料[ 11 ]。納米粒子表面接枝聚合物后可直接壓制成高固含量的復(fù)合材料。
2.4 納米單元和高分子同時生成
此法包括插層原位聚合制備聚合物基有機—無機納米復(fù)合材料,蒸發(fā)(或濺射、激光)沉積法制備納米金屬—有機聚合物復(fù)合膜及溶膠—凝膠法等。需要注意的是有的方法在不同條件下應(yīng)用,可被歸入不同的種類,例如溶膠—凝膠法,此法利用溶膠—凝膠前體Si(OR)4 等的水解反應(yīng),并加入有機聚合物組分可制備無機/ 有機混雜納米材料,通過控制有機、無機組分的結(jié)構(gòu)、相形態(tài)及相間作用力可極大地改變材料性能。
展開 超短激光與金屬材料相互作用的Comsol雙溫模型(激光燒蝕)
<div contenteditable="false" width="100%"><p> <span style="font-family: 宋體; font-size: 12pt; white-space: pre-wrap;">表面改性技術(shù)是指通過采用物理或化學(xué)的方法改變材料或工件的表面組織結(jié)構(gòu)或者化學(xué)成分，從而提高材料性能或在材料表面添加功能，是工業(yè)中廣泛應(yīng)用的一項關(guān)鍵技術(shù)。常用表面改性方法有化學(xué)熱處理、表面涂層、機械表面處理、激光表面改性等。激光表面改性由于具有良好的重復(fù)性、非接觸加工、實現(xiàn)小尺寸特征和高質(zhì)量精加工等特性而成為一種有前途的改性技術(shù)。</span></p><p><span style="font-family:'宋體';font-size:12.0pt;white-space:pre-wrap;">本文主要目的是通過有限元建模仿真的方法，研究不同激光參數(shù)情況下超快激光與金屬材料的相互作用機理，以實現(xiàn)對超快激光對材料沖擊后的形貌預(yù)測。飛秒激光具有熱效應(yīng)小的特點，這意味著其加工精度更高，加工表面形貌在一定實驗數(shù)據(jù)支撐下更容易預(yù)測。</span></p><p><span style="font-family:'宋體';font-size:12.0pt;white-space:pre-wrap;">在飛秒激光-物質(zhì)相互作用中，脈沖持續(xù)時間小于溫度達(dá)到平衡所需的時間。因此采用經(jīng)典熱傳導(dǎo)模型不能準(zhǔn)確描述激光持續(xù)期間的作用過程。事實上，如圖1所示，其加熱過程可以分為兩階段。第一階段對應(yīng)于電子對電子的散射時間，量級為幾十飛秒。在這一階段，能量首先被電子吸收，而不是被晶格吸收。第二階段約為幾十皮秒，對應(yīng)于能量從電子轉(zhuǎn)移到晶格系統(tǒng)。考慮這兩個時間段的分離的模型一般被稱為&ldquo;雙溫模型。
展開 四川大學(xué)王云兵教授/羅日方副研究員Biomaterials：微創(chuàng)介入式生物瓣膜材料改性實現(xiàn)長效抗凝及內(nèi)皮化增強的新策略
抗凝血和促內(nèi)皮化改性是提高生物瓣膜長效性的有效策略，然而由于瓣膜周圍微環(huán)境的復(fù)雜性，單一目的的表面改性策略難以滿足生物瓣膜的功能需要。此外，單一的抗凝改性可能造成內(nèi)皮化延遲而單一的促內(nèi)皮策略也可能引起蛋白吸附和血栓形成。瓣膜植入體內(nèi)后，凝血與炎癥反應(yīng)及細(xì)胞的遷移增殖等宿主反應(yīng)具有時間尺度上的順序性。初期蛋白質(zhì)的異常吸附會促進(jìn)炎癥和凝血級聯(lián)反應(yīng)，并導(dǎo)致功能涂層失效。因此，基于宿主應(yīng)答的順序性前提，將抗凝血和促內(nèi)皮化功能有機結(jié)合，是瓣膜改性中亟需解決的問題。
本工作中，王云兵教授團(tuán)隊提出一種結(jié)合長效抗凝和增強促內(nèi)皮功能的模塊化多功能表面改性策略，改性涂層具有前期抗凝抗粘附、中后期抗凝促內(nèi)皮的階段性功能，從而匹配宿主反應(yīng)進(jìn)程。其中，負(fù)載抗凝藥利伐沙班的納米凝膠和可脫落的聚乙二醇作為主要功能模塊，這兩種抗凝血策略通過葡萄糖氧化酶連接。在葡萄糖氧化酶催化體內(nèi)葡萄糖氧化的過程中，會產(chǎn)生過氧化氫和局部的酸性環(huán)境。產(chǎn)生的過氧化氫能夠刺激納米凝膠釋放抗凝藥物，從而實現(xiàn)長效的抗凝功能。同時，通過pH敏感鍵附著在涂層表面的聚乙二醇，在材料/血液接觸的初始階段，通過抵抗血清蛋白和血小板的粘附來防止血栓形成。隨后，抗粘附的聚乙二醇在局部弱酸性環(huán)境下逐漸脫落，實現(xiàn)增強的細(xì)胞親和力。這種順應(yīng)宿主反應(yīng)的多功能改性策略有效提高了生物瓣膜的長期抗凝血性能和促內(nèi)皮化能力，進(jìn)而改善了瓣膜的組織親和力，降低了鈣化和炎癥反應(yīng)。其實現(xiàn)的植入后材料和組織之間的反應(yīng)順序匹配的潛力，為心血管植入材料的表面改性提供了一種新的功能整合思路。
圖1.葡萄糖觸發(fā)的具有長期抗血栓性和增強內(nèi)皮化作用的多功能涂層的制備過程和功能模型。
圖2.
展開 表面處理技術(shù)分享（第二十講：塑件的表面處理方法匯總簡述）
3、等離子體改性技術(shù)
與等離子清洗原理類似，但更側(cè)重表面分子結(jié)構(gòu)改性：通過氬氣等離子體物理刻蝕形成微粗糙面，或通過氧氣、氨氣等離子體引入極性基團(tuán)。處理時間短（幾秒到幾分鐘），改性效果均勻，適用于ABS、PC等工程塑料的精密處理，尤其適合要求高附著力的涂層工藝。
三、涂層與裝飾技術(shù)
1、噴涂技術(shù)
借助噴槍將涂料霧化后均勻附著于塑件表面，經(jīng)固化形成防護(hù)裝飾層。可分為手工噴涂（適合小批量、復(fù)雜形狀）和自動噴涂（適合大批量生產(chǎn)），涂料類型包括水性涂料（環(huán)保）、溶劑型涂料（光澤好）、UV固化涂料（固化快）。能實現(xiàn)啞光、高光、金屬質(zhì)感等效果，還可修飾表面細(xì)微缺陷，適用于家電外殼、汽車內(nèi)飾、玩具等產(chǎn)品。
2、電鍍技術(shù)
通過電解作用在塑件表面沉積金屬鍍層（鉻、鎳、銅等），賦予產(chǎn)品金屬光澤，同時增強耐磨、耐蝕性，還可實現(xiàn)導(dǎo)電、電磁屏蔽等功能。ABS是最適合電鍍的塑件材料，核心工藝包括脫脂、粗化（鉻酸蝕刻）、敏化活化、化學(xué)鍍、電解電鍍。適用于高端電子外殼、汽車裝飾件、衛(wèi)浴配件等，裝飾性與功能性兼具，但工藝復(fù)雜、環(huán)保要求高。
3、真空鍍膜技術(shù)（PVD）
在高真空環(huán)境中，將金屬（如鋁）蒸發(fā)后冷凝在塑膠表面，形成20-200nm的薄金屬層。工藝溫度低（≤80℃），不損傷基材，可實現(xiàn)玫瑰金、藍(lán)色、黑色等多種金屬色，還能保持塑膠的輕量化優(yōu)勢。適合3C產(chǎn)品外殼、化妝品包裝、燈飾配件，環(huán)保無化學(xué)污染，裝飾效果高端且耐久性好。
展開 《ACS Nano》界面電化學(xué)自組裝多維 Ti3C2Tx MXene 架構(gòu)及水-氣凝膠的應(yīng)用
我們的方法有效地提高了 MXene 的電導(dǎo)率，同時保留了固有的親水性，這歸因于在溫和的界面還原時部分去除氧官能團(tuán)。
由此產(chǎn)生的 MXene 組裝結(jié)構(gòu)不僅可以容易地轉(zhuǎn)移或保形涂覆在任意形狀的基底表面上，并具有選擇性的精確位置，而且還可以與具有不同幾何尺寸的其他功能性低維納米材料混合。
具有所需架構(gòu)的表面改性 MXene 為實際應(yīng)用提供了卓越的性能，包括有效的 EMI 屏蔽膜和具有高電容和倍率能力的超級
電容器電極。這項工作為基于
MXene 的功能結(jié)構(gòu)的表面改性和形狀工程向現(xiàn)實世界的應(yīng)用提供了寶貴的見解。
參考文獻(xiàn)
：
doi.org/10.1021/acsnano.1c01727
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高分子材料科學(xué)
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【往期回顧】
【
1
】
《Science Advances》康奈爾大學(xué)馬明林：可細(xì)胞遞送的水凝膠反向呼吸封裝系統(tǒng)
【2
】《大分子》浙大吳子良/鄭強/杜淼，華工孫桃林：氫鍵締合介導(dǎo)的韌性超分子水凝膠的動力學(xué)和粘彈性
【3
】
臺灣大學(xué)徐善慧《材料化學(xué)》分層膠束結(jié)構(gòu)和快速粘合性的可注射酚醛-殼聚糖自修復(fù)水凝膠
【4
】
《AFM》北化劉惠玉/郭新東：NIR激光觸發(fā)的微針液體創(chuàng)可貼，用于傷口護(hù)理
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阻燃劑新型技術(shù)知識普及
一、表面改性
無機阻燃劑具有較強的極性與親水性，同非極性聚合物材料相容性差、界面難以形成良好的結(jié)合和粘接。為改善其與聚合物間的粘接力和界面親和性，采用偶聯(lián) 劑對其進(jìn)行表面處理是最為有效的方法之一。常用的偶聯(lián)劑是硅烷和鈦酸酯類。如經(jīng)硅烷處理后的 ATH 阻燃效果好，能有效地提高聚酯的彎曲強度和環(huán)氧樹脂的拉伸強度;經(jīng)乙烯 - 硅烷處理的 A TH 可用于提高交聯(lián)乙烯醋酸乙烯共聚物的阻燃性、耐熱性和抗?jié)?em>性。鈦酸酯類偶聯(lián)劑和硅烷偶聯(lián)劑可以并用，能產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。經(jīng)過表面改性處理后的 ATH 表面活性得到了提高，增強了與樹脂之間的親和力，改善了制品的物理機械性能，增加了樹脂的加工流動性，降低了 A TH 表面的吸濕率，提高了阻燃制品的各種電氣性能，并將阻燃效果由 V21 級提高到 V20 級。
二、超細(xì)化
無機阻燃劑具有穩(wěn)定性高、不易揮發(fā)、煙氣毒性低、成本低等優(yōu)點，越來越受到人們的青睞。但其與合成材料的相容性較差，添加量大，使得材料的力學(xué)性能和耐熱性能都有所降低。因此，對無機阻燃劑進(jìn)行改性，增強其與合成材料的相容性，降低其用量成為無機阻燃劑的發(fā)展趨勢之一。目前，氫氧化鋁( 3 Al(OH) ) 的超細(xì)化、納米化是主要研究開發(fā)方向。 3 Al(OH) 的大量添加會降低材料的機械 性能，而通過對 3 Al(OH) 微細(xì)化再行填充，反而會起到剛性粒子增塑、增強的 效果，特別是納米級材料。由于阻燃作用的發(fā)揮是由化學(xué)反應(yīng)所支配的，而等量的阻燃劑其粒徑愈小，比表面積就愈大，阻燃效果就愈好。超細(xì)化也是從親和性方面考慮的。正是由于氫氧化鋁與聚合物的極性不同，才導(dǎo)致了其阻燃型復(fù)合材料物理機械性能下降。而超細(xì)納米化的 3 Al(OH) 增強了界面的相互作用，可均勻 地分散在基體樹脂中，更有效地改善了共混料的力學(xué)性能。
展開 PEEK摩擦學(xué)研究分享
耐磨性的提高是近年來客戶對于PEEK及其改性材料的關(guān)注熱點。
將PEEK與其他材料進(jìn)行共混改性，可提高其耐熱性能和耐摩擦磨損性能，PEEK的主要改性方法有如下幾種方式：1）無機填料改性；2）纖維類增強改性；3）聚合物共混改性及表面改性等。接下來，將對以上三類的研究進(jìn)行分享。
一、無機填料改性
王齊華等[1]使用納米SiC改性PEEK的耐磨性能，其研究結(jié)果表明，該種復(fù)合材料在于金屬對磨時會產(chǎn)生輕微的黏著轉(zhuǎn)移和疲勞磨損。納米顆粒尺寸的不同會造成不同的摩擦效果，粒徑較小會形成性能優(yōu)良的轉(zhuǎn)移膜，耐磨性也更好。
適當(dāng)?shù)氖褂脽o機填料改性PEEK材料，無機填料不僅可以提高材料的熱穩(wěn)定性而且能提高摩擦面的聚合物轉(zhuǎn)移膜效果。但是，無機填料的逐步增加耐磨性會出現(xiàn)先增加后減小的趨勢，同時過多的無機填料也會使得PEEK改性材料表現(xiàn)出更明顯的脆性，使用上會出現(xiàn)一定的限制。
摩擦磨損實驗
二、纖維類增強改性
碳纖維和玻璃纖維與PEEK之間表現(xiàn)了優(yōu)良的親和性，成為纖維增強PEEK的代表。纖維增強PEEK不僅可以提高材料的力學(xué)性能，同時還可以改善材料的摩擦學(xué)性能。
南京理工大學(xué)吳欣鑫[2]研究了碳纖維增強PEEK材料的熱力學(xué)性能和摩擦磨損性能。
展開 國外激光加工技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展趨勢
激光熱、表處理技術(shù)包括：激光相變硬化技術(shù)、激光包覆技術(shù)、激光表面合金化技術(shù)、激光退火技術(shù)、激光沖擊硬化技術(shù)、激光強化電鍍技術(shù)、激光上釉技術(shù)，這些技術(shù)對改變材料的機械性能、耐熱性和耐腐蝕性等有重要作用。
激光相變硬化(即激光淬火)是激光熱處理中研究最早、最多、進(jìn)展最快、應(yīng)用最廣的一種新工藝, 適用于大多數(shù)材料和不同形狀零件的不同部位,可提高零件的耐磨性和疲勞強度,國外一些工業(yè)部門將該技術(shù)作為保證產(chǎn)品質(zhì)量的手段。
激光包覆技術(shù)是在工業(yè)中獲得廣泛應(yīng)用的激光表面改性技術(shù)之一, 具有很好的經(jīng)濟(jì)性,可大大提高產(chǎn)品的抗腐蝕性。
激光表面合金化技術(shù)是材料表面局部改性處理的新方法, 是未來應(yīng)用潛力最大的表面改性技術(shù)之一,適用于航空、航天、兵器、核工業(yè)、 汽車制造業(yè)中需要改善耐磨、耐腐蝕、耐高溫等性能的零件。
激光退火技術(shù)是半導(dǎo)體加工的一種新工藝,效果比常規(guī)熱退火好得多。激光退火后, 雜質(zhì)的替位率可達(dá)到98%～99%, 可使多晶硅的電阻率降到普通加熱退火的1/2～1/3, 還可大大提高集成電路的集成度, 使電路元件間的間隔縮小到0.5微米。
激光沖擊硬化技術(shù)能改善金屬材料的機械性能, 可阻止裂紋的產(chǎn)生和擴展, 提高鋼、鋁、鈦等合金的強度和硬度, 改善其抗疲勞性能。
激光強化電鍍技術(shù)可提高金屬的沉積速度, 速度比無激光照射快1000倍, 對微型開關(guān)、精密儀器零件、微電子器件和大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)和修補具有重大義意。使用改技術(shù)可使電度層的牢固度提高昂100～1000倍。
激光上釉技術(shù)對于材料改性很有發(fā)展前途, 其成本低, 容易控制和復(fù)制, 有利于發(fā)展新材料。激光上釉結(jié)合火焰噴涂、等離子噴涂、離子沉積等技術(shù), 在控制組織、提高表面耐磨、耐腐蝕性能方面有著廣闊的應(yīng)用前景。電子材料、電磁材料和其它電氣材料經(jīng)激光上釉后用于測量儀表極為理想。
展開 幾種改性生物基塑料在汽車上的應(yīng)用
近年來隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用,利用納米材料特有的表面效應(yīng)和量子尺度效應(yīng)對PHAs改性,提高其物理性能或賦予某些特有性能[14]。余厚詠等[15]采用纖維素納米晶體接枝改性PHBV；DAITX等[16]采用納米蒙脫土熔融復(fù)合改性PHBV；VIDHATE 等[17]采用添加多壁碳納米管(MWCNT)熔融復(fù)合法制備PHBV/MWCNT納米復(fù)合物改性PHAs,可明顯改善PHAs的熱性能?物理性能和電性能；另有報道稱納米TiO2能夠使PHAs具有抗菌和抗紫外線功能,納米SiO2能夠提高PHAs的熱性能和力學(xué)性能。
ANDERSON等[18]研究了不同表面改性劑對PHAs力學(xué)性能和耐水性的影響,添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%聚異氰酸酯(pMDI)后,PHB與木粉復(fù)合材料的極限強度和模量得到明顯提升。向纖維增強復(fù)合材料中加入表面改性劑,能夠提高增強纖維的潤滑性進(jìn)而提升增強效果,pMDI中高活性的異氰酸鹽基團(tuán),還能夠與木纖維上的羥基發(fā)生反應(yīng),使表面能降低,潤滑性提高,從而提高PHAs的耐水性和力學(xué)性能[19]。
這些方面的改性均有利于推動PHAs在汽車行業(yè)的應(yīng)用。雖然目前PHAs在汽車行業(yè)的應(yīng)用案例很少,但隨著對其開發(fā)和改性研究的不斷深入,改性后的PHAs將廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)。
3 PBS在汽車行業(yè)的應(yīng)用
PBS主要采用丁二酸和丁二醇聚合而成。目前PBS主要應(yīng)用于包裝材料?農(nóng)膜產(chǎn)品?紡織品?醫(yī)用制品等領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計機構(gòu)預(yù)測,全球約有10%的PBS將應(yīng)用于汽車行業(yè),是一個值得關(guān)注的市場[20]。
PBS具有優(yōu)異的可降解性?良好的加工性?染色性,但也存在熔體強度低?力學(xué)性能和耐熱性能差等問題。
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