納米材料是處在原子簇和宏觀物體交界過渡區(qū)的一種典型系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)既不同于體塊材料，也不同于單個(gè)的原子，其特殊的結(jié)構(gòu)層次使它具有表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)等，擁有一系列新穎的物理和化學(xué)特性，在眾多領(lǐng)域特別是在光、電、磁、催化等方面具有非常重大的應(yīng)用價(jià)值。

　　20世紀(jì)80年代初期納米材料這一概念形成以后，世界各國(guó)都給予了極大關(guān)注。它所具有的獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，使人們意識(shí)到它的發(fā)展可能給物理、化學(xué)、材料、生物、醫(yī)藥等學(xué)科的研究帶來新的機(jī)遇。

　　近年來，其在化工領(lǐng)域得到了一定的應(yīng)用，其中包括在涂料工業(yè)中的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在發(fā)達(dá)的工業(yè)國(guó)家內(nèi)，涂料產(chǎn)值約占化學(xué)工業(yè)年產(chǎn)值的10%。這不僅是因?yàn)橥苛瞎�業(yè)投資小、見效快、經(jīng)濟(jì)效益高，更重要的是涂料在發(fā)展現(xiàn)代工業(yè)方面起著非常重要的輔助作用。借助于傳統(tǒng)的涂層技術(shù)，添加納米材料，可獲得納米復(fù)合體系涂層，實(shí)現(xiàn)功能的飛躍。因此，納米材料的開發(fā)為涂料工業(yè)的發(fā)展，為提高涂料性能和賦予其特殊功能開辟了一條新途徑。

　　1 納米二氧化硅在涂料中的應(yīng)用納米SiO2是無定型白色粉末（指其團(tuán)聚體），表面存在不飽和的殘鍵及不  同鍵合狀態(tài)的羥基，其分子狀態(tài)呈三維鏈狀結(jié)構(gòu)。一般來講，納米粒子表面相互聚集的氫鍵之間的作用力不強(qiáng)，易以剪切力加以分開。然而，這些氫鍵會(huì)在外部剪切力消除后迅速?gòu)?fù)原，使其結(jié)構(gòu)迅速重組。這種依賴時(shí)間與外力作用而回復(fù)原狀的剪切力弱化反應(yīng)，稱為“觸變性”。觸變性是納米二氧化硅改善傳統(tǒng)涂料各項(xiàng)性能的主要因素。在建筑內(nèi)外墻涂料中，添加納米二氧化硅，可以明顯改善涂料的開罐效果，涂料不分層，具有觸變性，防流掛，施工性能良好，尤其是抗沾污性大大提高，具有優(yōu)良的自清潔性能和附著力，有報(bào)道稱耐擦洗性達(dá)10000次以上。在車輛和船舶涂料中，添加納米二氧化硅是提高涂層光潔度和抗老化性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，涂層干燥時(shí)，納米二氧化硅能很快形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使其耐老化性能、光潔度及強(qiáng)度成倍提高。納米微粒具有大顆粒所不具備的特殊光學(xué)性能，普遍存在“藍(lán)移”現(xiàn)象。經(jīng)分光光度儀測(cè)試表明，納米二氧化硅具有極強(qiáng)的紫外吸收、紅外反射特性，對(duì)波長(zhǎng)400nm以內(nèi)的紫外光吸收率達(dá)70%以上，對(duì)波長(zhǎng)400nm以內(nèi)的紅外光反射率也達(dá)70%以上。它添加在涂料中，能對(duì)涂料形成屏蔽作用，達(dá)到抗紫外老化和熱老化的目的，同時(shí)增加涂料的隔熱性。徐國(guó)財(cái)?shù)热送ㄟ^納米微粒填充法，將納米二氧化硅摻雜到紫外光固化涂料中。實(shí)驗(yàn)表明，納米二氧化硅減弱了紫外光固化涂料吸收UV輻照的強(qiáng)度，從而降低了光固化涂料的固化速度，但可明顯提高紫外光固化涂料的硬度和附著力。

　　2 納米二氧化鈦在涂料中的應(yīng)用納米二氧化鈦是20世紀(jì)80年代末發(fā)展起來的主要納米材料之一。納米二氧化鈦的光學(xué)效應(yīng)隨粒徑而變，尤其是納米金紅石型二氧化鈦具有隨角度變色效應(yīng)，在汽車面漆中，是最重要和最具有發(fā)展前途的效應(yīng)顏料。將納米二氧化鈦添加在轎車用金屬閃光面漆中，能使涂層產(chǎn)生豐富而神秘的色彩效果。納米二氧化鈦除提高轎車漆裝飾效果外，由于其具有吸收紫外線的效應(yīng)，可明顯提高轎車漆的耐候性。在建筑外墻涂料中，添加適量納米二氧化鈦，也可以將乳膠漆的耐候性提高到一個(gè)新的等級(jí)。隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，特別是氮化物及硫化物對(duì)大氣的污染，已成為亟待解決的環(huán)保問題。近年來，許多研究表明，光催化技術(shù)在環(huán)境污染物治理方面有著良好的應(yīng)用前景。邱星林等人用納米二氧化鈦配制成光催化凈化大氣環(huán)保涂料，結(jié)果表明，利用納米二氧化鈦光催化氧化技術(shù)制成的環(huán)境凈化涂料對(duì)空氣中NOx凈化效果良好，在太陽(yáng)光下，降解率高達(dá)97%。同時(shí)還可降解大氣中的其他污染物，如鹵代烴、硫化物、醛類、多環(huán)芳烴等。

　　3 納米碳酸鈣在涂料中的應(yīng)用碳酸鈣作為一種優(yōu)良的填充劑和白色顏料，具有價(jià)格便宜、資源豐富、色澤好、品位高的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于紙張、塑料填料和涂布顏料。而納米碳酸鈣自問世以來，由于其具有的優(yōu)良特性，賦予了產(chǎn)品某些特殊性能，如補(bǔ)強(qiáng)性、透明性、觸變性和流平性等。是一種新型高檔功能性填充材料，在橡膠、塑料、油墨、涂料、造紙等諸多工業(yè)領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。在涂料中的應(yīng)用研究表明，納米碳酸鈣填充涂料，其柔韌性、硬度、流平性及光澤均有較大幅度提高。利用其存在的“藍(lán)移”現(xiàn)象，將其添加到膠乳中，也能對(duì)涂料形成屏蔽作用，達(dá)到抗紫外老化和防熱老化的目的，增加了涂料的隔熱性。

　　4 納米氧化鋅在涂料中的應(yīng)用納米氧化鋅是一種面向21世紀(jì)的新型高功能精細(xì)無機(jī)產(chǎn)品，其粒徑介于1~100nm，又稱為超微細(xì)氧化鋅。納米氧化鋅在磁、光、電、敏感等方面具有一般氧化鋅產(chǎn)品無法比擬的特殊性能和新用途，其中在涂料方面的應(yīng)用主要有：

　�。�1）在化妝品中作為新型防曬劑和抗菌劑。因?yàn)樗鼈儫o毒、無味、對(duì)皮膚無刺激性，不分解、不變質(zhì)、熱穩(wěn)定性好，且納米氧化鋅本身為白色，可以簡(jiǎn)單地加以著色，價(jià)格便宜，吸收紫外線能力強(qiáng)，對(duì)UVA（長(zhǎng)波320~400nm）和UVB（中波280~320nm）均有屏蔽作用，因而得到廣泛使用。納米氧化鋅在陽(yáng)光，尤其在紫外線照射下，在水和空氣（氧氣）中能自行分解出自由移動(dòng)的帶負(fù)電的電子（e-），同時(shí)留下帶正電的空穴（h+）。這種空穴可以激活空氣中的氧變?yōu)榛钚匝酰�有極強(qiáng)的化學(xué)活性，能與多種有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)（包括細(xì)菌內(nèi)的有機(jī)物），從而把大多數(shù)病菌和病毒殺死。西北大學(xué)曾進(jìn)行過納米氧化鋅的定量殺菌試驗(yàn)，在5min內(nèi)納米氧化鋅的濃度為1%時(shí)，金黃色葡萄球菌的殺滅率為98.86%。大腸桿菌的殺滅率為99.93%。所以在化妝品中添加納米氧化鋅既能屏蔽紫外線防曬，又能抗菌除臭。

　�。�2）用于電話機(jī)、微機(jī)等的防菌涂層。將一定量的超細(xì)氧化鋅制成涂層涂于電話機(jī)、微機(jī)上，有很好的抗菌性能.

　�。�3）納米氧化鋅由于尺寸小、比表面積大，表面的鍵態(tài)與顆粒內(nèi)部的不同，表面原子配位不全等，導(dǎo)致表面的活性位置增多，形成了凸凹不平的原子臺(tái)階，加大了反應(yīng)接觸面，因此，納米氧化鋅也是一種很好的光催化劑。在紫外光照射下，它能分解有機(jī)物質(zhì)，抗菌和除臭。具有這一性質(zhì)的光催化劑可用于環(huán)保涂料中。

　�。�4）吸波涂層。吸波材料的研究在國(guó)防上具有重大的意義，這種“隱身材料”的發(fā)展和應(yīng)用是提高武器系統(tǒng)生存和突防能力的有效手段，納米微粉是一種非常有發(fā)展前途的新型軍用雷達(dá)波吸收劑。納米氧化鋅等金屬氧化物由于質(zhì)量輕、厚度薄、顏色淺、吸波能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而成為吸波涂層研究的熱點(diǎn)之一。

　　（5）納米氧化鋅的導(dǎo)電性可賦予涂層以抗靜電性。

　　5 技術(shù)關(guān)鍵及發(fā)展展望由于納米材料的表面活性相當(dāng)高，如何將其分散到涂料基體中，是納米材料在涂料中應(yīng)用的主要技術(shù)關(guān)鍵。納米材料的表面處理、添加方式、分散設(shè)備的選擇等，直接影響到納米材料在涂料中的分散狀態(tài)。目前主要有以下3種分散方式。

　�。�1）化學(xué)分散。通過對(duì)納米材料進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，使其具有以下兩個(gè)特性，一個(gè)為表面疏水性，利用有機(jī)或無機(jī)化合物對(duì)納米材料進(jìn)行表面包敷處理，使處理后的納米材料具有疏水性，另一個(gè)為表面兩親性，選用的處理劑分子具有2個(gè)以上的官能基團(tuán)，除一個(gè)與納米材料反應(yīng)外，另外的既有親水性，又有疏水性，經(jīng)處理的納米材料具有兩親性。

　�。�2）物理分散。在強(qiáng)剪切力作用下使納米材料在涂料基體中分散，主要包括研磨分散、球磨分散、砂磨分散以及高速攪拌等。

　　（3）超聲分散。在實(shí)際操作過程中可將以上各種分散方式配合使用，以使納米材料在涂料基體中均勻分散。納米材料添加到基料中配制成涂料后，其分散狀態(tài)的穩(wěn)定性也是人們普遍關(guān)心的問題。一方面要防止納米材料進(jìn)一步團(tuán)聚，另一方面又要保持納米材料在涂料中的特殊功能，這也是納米材料在涂料中應(yīng)用亟待解決的技術(shù)關(guān)鍵之一。納米材料添加到涂料中應(yīng)有一定的加入量。加入量不足，起不到預(yù)期的效應(yīng)；加入量過多，增加了成本，同時(shí)會(huì)使涂料質(zhì)量下降。因此，配方研究也是納米材料應(yīng)用的關(guān)鍵所在。

　　綜上所述，納米材料在涂料中的應(yīng)用具有廣闊的前景，目前的研究尚處于起步階段，大部分研究特別在我國(guó)還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，還有很多技術(shù)的關(guān)鍵問題需要解決。國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)是加快研究開發(fā)環(huán)境適應(yīng)型涂料，充分發(fā)揮納米材料的耐候性、裝飾性、抗污染性、抗菌性、抗電磁波干擾及其它特殊功能，同時(shí)，納米材料在涂料中的應(yīng)用不同于一般材料在涂料中的應(yīng)用情況，因此，它屬于一項(xiàng)高新技術(shù)，需要納米材料的研發(fā)人員、涂料工作者等的共同努力，使納米涂料盡快投入實(shí)際應(yīng)用。