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    納米氧化鋁是光學(xué)單晶、精細(xì)陶瓷、精密拋光材料、濕敏傳感器等的重要原材料。廣泛應(yīng)用于材料、微電子、航空航天等高科技領(lǐng)域。

    但是，由于納米氧化鋁顆粒具有較高的表面活性和表面能，容易團(tuán)聚，導(dǎo)致表面能和表面活性的降低，導(dǎo)致納米顆粒許多優(yōu)良性能的喪失。因此，納米氧化鋁顆粒的優(yōu)異性能是以顆粒在介質(zhì)中的分散為基礎(chǔ)的，納米粒子的表面改性成為必然趨勢(shì)。

    1、 納米氧化鋁粉體表面改性的目的

    納米氧化鋁粉體經(jīng)表面改性后，其吸附、潤(rùn)濕、分散等一系列表面性質(zhì)發(fā)生變化，有利于顆粒的保存、運(yùn)輸和使用。

    通過(guò)修飾納米顆粒的表面，可以實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：

    1改善了納米氧化鋁粉體的分散性，消除了顆粒表面的荷電效應(yīng)，防止了團(tuán)聚。同時(shí)，在燒結(jié)過(guò)程中，顆粒之間存在一個(gè)阻擋層，使得顆粒難以長(zhǎng)大。

    2提高了納米氧化鋁粉體的表面活性，為納米粒子的偶聯(lián)和接枝創(chuàng)造了條件。

    三。改善了納米氧化鋁粉體與分散介質(zhì)的相容性，使其與分散介質(zhì)充分潤(rùn)濕。

    2、 納米氧化鋁粉體的表面改性

    根據(jù)改性劑與納米氧化鋁顆粒表面的相互作用機(jī)理，目前納米氧化鋁的改性方法可分為表面物理改性和表面化學(xué)改性。

    1、表面物理修飾

        表面物理修飾一般是指利用修飾劑對(duì)納米氧化鋁粒子的物理作用，如利用范德華力的吸附、涂覆和包覆等，或指純粹物理手段對(duì)納米粉體實(shí)施表面改性的方法，如超聲處理、光電子輻照處理以及熱處理和等離子體處理。常見(jiàn)修飾方法有吸附、包覆、光輻射處理等。

    （1）吸附

        納米氧化鋁粒子在水溶液中分散性極差，易團(tuán)聚。使用表面活性劑可以防止納米粒子的團(tuán)聚，使其分散更均勻。表面活性劑帶有兩個(gè)極性不同的集團(tuán)，極性的親水基團(tuán)與水相溶，非極性的親油基吸附到粒子的表面，這樣在粒子表面活性劑向外伸展形成粒子束，阻止了顆粒間的相互接觸，避免團(tuán)聚的發(fā)生。

    （2）包覆

        與吸附方法一樣，包覆也是通過(guò)范德華力等將異質(zhì)材料沉積在納米氧化鋁的表面，形成核層為納米氧化鋁，殼層為與氧化鋁無(wú)化學(xué)結(jié)合的“核一殼”結(jié)構(gòu)，防止粒子間的團(tuán)聚，通常包覆量較吸附量更大些。

    （3）輻照處理

        輻照技術(shù)是用電離輻射與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的物理化學(xué)等效應(yīng)的一門(mén)新技術(shù)，利用高能射線(xiàn)與物質(zhì)相互作用，在短時(shí)間內(nèi)把能量傳遞給氧化鋁，使氧化鋁表面發(fā)生電離和激發(fā)變化，產(chǎn)生各種效應(yīng)，從而達(dá)到氧化鋁粒子的改性。例如，紫外處理的納米氧化鋁粉體粒子，分散性能夠得到較大程度的改善。

    （4）其它方法

        實(shí)際上，在納米粉體分散方面可用到物理修飾方法很多，如表面沉積、表面化學(xué)鍍等，往往形成氧化鋁基的復(fù)合材料，提高納米粒子分散性的同時(shí)，也在一定程度上掩蓋了納米粒子本身特性。

    2、化學(xué)修飾方法

        納米氧化鋁表面殘留部分羥基及剩余電荷，利用這種性質(zhì)可有目的地選擇改性劑使之進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，改變氧化鋁表面的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)，達(dá)到表面改性的目的。納米氧化鋁表面化學(xué)修飾常見(jiàn)的方法有以下幾種：偶聯(lián)劑法、接枝法、接枝一包覆法。

    （1）偶聯(lián)劑法

        納米氧化鋁粒子表面能較高，與表面能比較低的有機(jī)體系親和性差。當(dāng)兩者共混時(shí)，容易形成相分離。解決方法通常采用偶聯(lián)技術(shù)。偶聯(lián)劑一般是雙功能基團(tuán)的化合物，可同時(shí)與無(wú)機(jī)物和有機(jī)物反應(yīng)，當(dāng)偶聯(lián)劑處理時(shí)，其一端與氧化鋁表面的羥基結(jié)合，另一端與分散介質(zhì)作用。常用于納米氧化鋁表面處理的偶聯(lián)劑有、鈦酸酯偶聯(lián)劑等。

    （2）接枝法

          納米氧化鋁的表面存在活性的羥基，以羥基作為接枝反應(yīng)的活性點(diǎn)，接枝油溶性基團(tuán)，接枝物一般為小分子，本質(zhì)上偶聯(lián)處理也等同于接枝。該方法優(yōu)點(diǎn)是接枝的量可以控制，效率較高。常見(jiàn)的接枝小分子有硬脂酸、4，4 - 二苯基甲烷二異氰酸、甲基 - 2，4 - 二異氰酸酯等。

    （3）接枝一包覆法

         接枝一包覆法先通過(guò)接枝或偶聯(lián)技術(shù)在納米氧化鋁表面形成一層有機(jī)物（多為小分子），然后再用引發(fā)劑使單體在粒子表面有機(jī)層上接枝聚合，最后形成以氧化鋁為核，聚合層為殼層的無(wú)機(jī)一有機(jī)“核一殼”式結(jié)構(gòu)。接枝一包覆法的優(yōu)點(diǎn)是殼層厚度可以通過(guò)有機(jī)物加入量來(lái)控制。

    三、小結(jié)

        目前，表面修飾在納米材料的制備、分散和改性等方面受到了廣泛的重視，應(yīng)用的表面修飾劑的種類(lèi)也越來(lái)越多，修飾劑的合成技術(shù)也得到了很大的發(fā)展。

    納米氧化鋁粉體的表面修飾研究主要發(fā)展方向?yàn)椋?/p>

    （1）研究納米氧化鋁粉體粒子的表面特性，以便有針對(duì)性地對(duì)其改性；

    （2）利用研究的結(jié)論對(duì)粒子的表面特性進(jìn)行分析，確定表面修飾劑的類(lèi)型及處理工藝；

    （3）開(kāi)發(fā)新型表面修飾劑。