新型建筑材料中納米材料的科學(xué)應(yīng)用分析

郭洪暄　楊海月　何得雨

摘 要：當(dāng)前，納米技術(shù)在新型建筑材料方面應(yīng)用十分廣泛。文章介紹了納米材料在新型建筑材料方面的應(yīng)用情況，并且對納米材料在建材領(lǐng)域的應(yīng)用前景進(jìn)行了合理展望。

關(guān)鍵詞：建筑材料；納米材料；納米技術(shù)；應(yīng)用

納米技術(shù)在20世紀(jì)80年代末才出現(xiàn)。作為一種嶄新的、跨時代的科學(xué)技術(shù)，納米技術(shù)已經(jīng)成為21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要技術(shù)之一。美國等西方發(fā)達(dá)國家都已經(jīng)投入了大量的人力物力進(jìn)行納米技術(shù)的開放，我國政府也對納米技術(shù)的發(fā)展及其在各個領(lǐng)域的應(yīng)用上引起關(guān)注。目前，我國已經(jīng)建立了十余條納米材料技術(shù)生產(chǎn)線，并且在復(fù)合納米材料、改性材料等方面進(jìn)行了許多開發(fā)研究和應(yīng)用研究。納米科技在當(dāng)前產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化中起到了舉足輕重的作用，必將推動人類社會飛速的發(fā)展。納米材料在光、熱、電、磁等性能上的優(yōu)勢，為建筑材料的發(fā)展提供了新的發(fā)展方向。

1 納米建筑材料的特性

納米建筑材料具有很多獨特的性質(zhì)。當(dāng)粉末粒子的尺度由微米降到納米時，它的體積會增加一億倍。當(dāng)物質(zhì)的尺度變得如此小時，其行為就不能再用傳統(tǒng)的力學(xué)觀念去描述，而是用量子力學(xué)去描述，這便是導(dǎo)致納米建筑材料擁有這些特殊性質(zhì)的主要原因。納米建筑材料的特性主要表現(xiàn)在兩個方面，一方面就是材料活性因粒子變小而增加，另一方面就是比傳統(tǒng)粉末具有更好的燒結(jié)性能。

2 納米材料在新型建筑材料中的應(yīng)用

2.1 涂層及涂料中的應(yīng)用

納米材料在涂層領(lǐng)域有很廣泛的應(yīng)用。納米材料涂層在光學(xué)性能上具有廣泛變化性，其投射增強(qiáng)能夠從紫外一直延伸到紅外波段。經(jīng)過處理的納米材料多長組合涂層在可見光范圍具有熒光，因此在雕塑制品和娛樂設(shè)施的涂裝中應(yīng)用廣泛。在涂料中添加納米材料還能夠使涂層隨角度變色，產(chǎn)生神秘感和顏色效應(yīng)，從而為娛樂設(shè)施和雕塑制品增添光輝。納米材料在提高機(jī)體的防腐性能上也有很好的表現(xiàn)。納米二氧化硅添加到涂料中能夠提高機(jī)體的抗老化性能、強(qiáng)度以及光潔度，因為二氧化硅具有巨大的比表面積，在涂層干燥的過程中形成網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，使涂層顯示出更好的性能。在標(biāo)牌涂層材料中，納米材料的應(yīng)用也彰顯出非凡的優(yōu)勢。添加納米材料的涂層具有發(fā)光、反光的性質(zhì)，還能具有防偽和識別的功能。在玻璃材料中添加納米材料層，能夠降低光的投射和熱傳遞的效果，起到隔熱的作用。

2.2 水泥中的應(yīng)用

在水泥中加入XPM水泥外加劑即可制備得到納米防水水泥材料。XPM的加入能夠加快水泥誘導(dǎo)期以及加快期的水化反應(yīng)，并且對水泥凝結(jié)的三維布局有所改進(jìn)，對提高水泥石的密實度有明顯的作用，因此大大增加了防水功能。另外，在水泥中摻加對周圍環(huán)境改變靈敏的納米材料能夠制得納米靈敏水泥。納米靈敏水泥在溫敏、氣敏、濕敏、力敏等功能上有明顯的優(yōu)勢，在化工廠的建造，高速路面的鋪設(shè)方面有很廣泛的應(yīng)用。

2.3 陶瓷材料中的應(yīng)用

具有耐高溫及抗腐蝕性的陶瓷材料在工程界應(yīng)用十分廣泛。但是因為陶瓷具有易脆的特性，因此在使用過程中受到了一定的限制。添加了納米材料之后，能夠增強(qiáng)陶瓷的塑性性能。納米陶瓷作為防腐、耐熱、耐磨的新材料在更大的范圍內(nèi)改變材料的力學(xué)性質(zhì)，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。另外，納米抗菌陶瓷的應(yīng)用也越來越廣泛，主要有二氧化鈦系列、銅系列、銀系列以及氧化鋅系列等。如果在抗菌陶瓷中加入遠(yuǎn)紅外陶瓷粉，很能夠得到復(fù)合抗菌保健陶瓷，通過不斷的向外輻射紅外線促進(jìn)人體微循環(huán)，增加血流量去提高人體的抗病、抗寒以及抗衰老的能力。

2.4 混凝土中的應(yīng)用

混凝土是我國傳統(tǒng)的建筑材料之一，它具有強(qiáng)度高、應(yīng)用廣、價格低廉等優(yōu)勢，因此在很多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。但是，混凝土同時具有剛性大，易開裂等缺陷，制約了它的進(jìn)一步發(fā)展。在混凝土中摻入納米礦粉，能夠改善混凝土中骨料和水泥石的界面結(jié)構(gòu)，從而提高混凝土的流動性，對提高混凝土的抗裂性、耐久性以及強(qiáng)度等有很大的作用。與此同時，還能夠使復(fù)合水泥表現(xiàn)出保溫、防水、吸波和除臭等性能。

2.5 透明制品中的應(yīng)用

二氧化硅和氧化鎂等納米材料具有很好的透明性，并且對屏蔽紫外線有很好的效果。在透明制品中摻入二氧化硅，能夠提高其透光性、致密性和防水性能，同時降低紫外線對透明產(chǎn)品的損害，使其具有更好的耐久性和透明性，從而拓展了其應(yīng)用范圍。另外，在生產(chǎn)有機(jī)玻璃的過程中，加入表面經(jīng)修飾的納米二氧化硅，能夠提高有機(jī)玻璃抗紫外輻射和抗老化的能力，在有機(jī)玻璃中摻入二氧化鋁，能夠在不影響玻璃透明度的前提下提高高溫沖擊韌性。

2.6 其他方面的應(yīng)用

除了以上幾方面的應(yīng)用外，納米技術(shù)在防護(hù)材料、保溫材料、粘合劑、密封材料以及潤滑劑等方面都有很廣泛的應(yīng)用，對于各種材料性能的改善和提高方面起到了非常重要的作用。

3 結(jié)語

在未來經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展上，納米技術(shù)將是促使其發(fā)展的關(guān)鍵性前沿技術(shù)。在經(jīng)過二十多年的研究后，納米技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)了一些能夠進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化的科技成果，但是同時也有許多問題還有待研究和解決。例如在制備方面，如何進(jìn)行結(jié)構(gòu)和性能空中，在微觀領(lǐng)域的深入認(rèn)識，如何降低建筑成本等等。但是，作為一種全新的高科技技術(shù)，納米技術(shù)必將影響到社會的各個領(lǐng)域，在提高傳統(tǒng)建材的性能和應(yīng)用范圍上必然有著不可估量的作用。

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