建筑材料與納米技術(shù)

第1章 納米科學(xué)與技術(shù)1
1.1 納米科學(xué)的基本概念1
1.2 納米科技的主要進(jìn)展2
1.2.1 納米科技發(fā)展簡(jiǎn)史2
1.2.2 納米技術(shù)發(fā)展的可能階段8
1.3 納米技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域9
1.3.1 納米技術(shù)的主要研究領(lǐng)域9
1.3.2 納米科學(xué)的主要應(yīng)用領(lǐng)域12
參考文獻(xiàn)13
第2章 納米材料的特性15
2.1 納米材料的基本分類(lèi)15
2.1.1 納米粒子15
2.1.2 納米塊體材料16
2.1.3 納米組裝體系16
2.2 納米粒子的基本特性18
2.2.1 表面效應(yīng)18
2.2.2 體積效應(yīng)18
2.2.3 量子尺寸效應(yīng)19
2.2.4 宏觀(guān)量子隧道效應(yīng)20
2.3 納米粒子的特殊性質(zhì)20
2.3.1 光學(xué)性質(zhì)20
2.3.2 電磁性質(zhì)22
2.3.3 力學(xué)性能24
2.3.4 化學(xué)和催化性能25
2.3.5 HallPetch（HP）關(guān)系26
2.3.6 熱學(xué)性質(zhì)27
2.3.7 其他性質(zhì)28
2.4 納米材料的表征方法28
2.4.1 納米材料表征概述28
2.4.2 納米材料的表征技術(shù)30
2.5 納米材料的特性及表征展望41
參考文獻(xiàn)42
第3章 納米粒子的制備及分散方法47
3.1 納米粒子的制備方法概論47
3.2 納米材料的物理制備方法48
3.2.1 惰性氣體冷凝法48
3.2.2 超重力技術(shù)48
3.2.3 高能機(jī)械球磨法制備納米粉體48
3.2.4 非晶晶化法制備納米晶體49
3.2.5 等離子體法49
3.2.6 深度范性形變法制備納米晶體49
3.2.7 物理氣相沉積方法制備納米薄膜50
3.2.8 低能團(tuán)簇束沉積法制備納米薄膜50
3.2.9 壓淬法制備納米晶體50
3.2.10 脈沖電流非晶晶化法制備納米晶體50
3.2.11 濺射法51
3.2.12 混合等離子法51
3.2.13 激光誘導(dǎo)化學(xué)氣相沉積法52
3.2.14 電弧法52
3.2.15 爆炸絲法53
3.2.16 分子束外延法54
3.2.17 掃描探針顯微鏡法54
3.2.18 其他物理方法55
3.3 化學(xué)法55
3.3.1 沉淀法56
3.3.2 微乳液法57
3.3.3 溶膠凝膠法61
3.3.4 溶劑熱法63
3.3.5 模板合成法65
3.3.6 LangmuirBlodgett膜法67
3.3.7 氣相法67
3.3.8 固相法68
3.3.9 SPD法69
3.3.10 超聲場(chǎng)中濕法70
3.3.11 自組裝法70
3.3.12 氣相燃燒合成技術(shù)71
3.3.13 輻射合成法71
3.3.14 金屬有機(jī)化合物熱解法72
3.4 電化學(xué)合成法73
3.4.1 模板電化學(xué)合成法73
3.4.2 電化學(xué)還原法76
3.4.3 脈沖超聲電化學(xué)法合成納米微粒的研究78
3.4.4 電化學(xué)表面原子臺(tái)階邊緣修飾法80
3.5 納米粒子的分散81
3.5.1 納米粒子在介質(zhì)中的分散理論81
3.5.2 納米粒子的分散方法84
3.6 納米粒子制備與分散方法展望87
參考文獻(xiàn)89
第4章 納米改性涂料94
4.1 納米改性涂料的研究進(jìn)展94
4.1.1 納米改性涂料的概念94
4.1.2 納米改性涂料的發(fā)展概況94
4.1.3 納米改性涂料的綜合性能98
4.2 不同功能納米改性涂料的作用原理100
4.2.1 納米抗菌涂料100
4.2.2 納米改性防水涂料102
4.2.3 納米光催化環(huán)保涂料104
4.2.4 耐老化納米涂料104
4.2.5 納米隱身涂料105
4.2.6 納米抗靜電涂料106
4.2.7 納米透明耐磨涂料106
4.2.8 納米阻燃涂料107
4.3 納米SiO2對(duì)涂料性能的影響108
4.3.1 納米SiO2的性能特點(diǎn)108
4.3.2 納米SiO2的含量對(duì)涂料附著力的影響108
4.3.3 納米SiO2含量對(duì)聚氨酯涂膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的影響109
4.3.4 納米SiO2含量對(duì)納米SiO2改性聚氨酯涂料抗老化性能的影響109
4.3.5 分散劑種類(lèi)對(duì)SiO2抗紫外性能的影響110
4.4 納米TiO2對(duì)涂料性能的影響110
4.4.1 納米TiO2的特性和用途110
4.4.2 納米TiO2對(duì)涂料耐候性的影響111
4.4.3 納米TiO2對(duì)涂料耐污染性的影響112
4.4.4 納米TiO2對(duì)大氣的凈化作用113
4.4.5 納米TiO2的隨角異色效應(yīng)113
4.4.6 納米TiO2對(duì)涂料加工性能的影響115
4.4.7 納米TiO2對(duì)涂料力學(xué)性能的影響115
4.4.8 納米TiO2改性外墻乳膠漆的制備116
4.4.9 納米TiO2涂料的發(fā)展前景117
4.5 納米ZnO對(duì)涂料性能的影響119
4.5.1 納米ZnO的特性119
4.5.2 納米ZnO的抗老化性能119
4.5.3 納米ZnO改性純丙乳液外墻涂料的制備121
4.6 其他納米改性涂料121
4.6.1 納米黏土在涂料中的應(yīng)用121
4.6.2 摻銻二氧化錫納米涂料123
4.6.3 納米碳酸鈣在涂料中的應(yīng)用124
4.6.4 納米水性乳液124
4.7 納米涂料的發(fā)展展望125
參考文獻(xiàn)126
第5章 納米改性陶瓷129
5.1 納米改性陶瓷的發(fā)展概況129
5.1.1 納米改性陶瓷概念的由來(lái)129
5.1.2 納米改性建筑陶瓷的發(fā)展概況130
5.2 納米陶瓷的作用原理134
5.2.1 強(qiáng)韌化原理134
5.2.2 抗菌原理135
5.3 納米建筑陶瓷中納米原料的制備138
5.3.1 概述138
5.3.2 納米陶瓷原料的合成方法139
5.3.3 粉碎法制備微米/納米陶瓷原料140
5.3.4 紫木節(jié)的微米/納米制粉工藝研究141
5.3.5 煤矸石的微米/納米制粉工藝研究141
5.3.6 長(zhǎng)石的微米/納米制粉工藝研究144
5.3.7 由普通陶瓷原料制備納米Al2O3144
5.3.8 納米銀鹽抗菌劑的制備147
5.4 納米改性陶瓷的制備148
5.4.1 高強(qiáng)高韌納米墻地磚的制備148
5.4.2 納米抗菌陶瓷的制備150
5.4.3 稀土化合物對(duì)銀鹽抗菌效果的影響153
5.5 稀土化合物對(duì)TiO2抗菌自潔凈效果的影響154
5.5.1 稀土對(duì)TiO2抗菌效果的影響研究154
5.5.2 TiO2自動(dòng)光催化性能測(cè)試155
5.6 銀鹽、TiO2復(fù)合抗菌效果的研究157
5.7 納米改性建筑陶瓷的發(fā)展展望159
參考文獻(xiàn)160
第6章 納米改性水泥163
6.1 水泥發(fā)展簡(jiǎn)史163
6.2 水泥的分類(lèi)166
6.2.1 通用水泥166
6.2.2 特種水泥168
6.3 納米技術(shù)在水泥中的應(yīng)用概述171
6.3.1 普通水泥的結(jié)構(gòu)特征171
6.3.2 納米材料在水泥中的研究進(jìn)展172
6.3.3 水泥改性中使用的納米材料173
6.4 納米SiO2改性水泥的研究175
6.4.1 納米SiO2改性水泥進(jìn)展175
6.4.2 納米SiO2和硅粉在水泥中活性比較177
6.4.3 納米SiO2改性水泥的力學(xué)性能178
6.4.4 納米SiO2對(duì)漿體流動(dòng)性的影響179
6.4.5 納米SiO2對(duì)凝結(jié)時(shí)間的影響180
6.4.6 對(duì)水泥安定性能影響181
6.4.7 低溫稻殼灰制SiO2改性水泥的性能181
6.5 納米ZrO2改性水泥183
6.5.1 試樣制備與測(cè)試184
6.5.2 納米ZrO2粉體特征184
6.5.3 納米ZrO2粉體復(fù)合水泥抗壓強(qiáng)度184
6.6 碳納米管改性水泥186
6.7 納米TiO2改性吸波水泥188
6.7.1 原料和方法188
6.7.2 試樣制備189
6.7.3 不同吸波材料對(duì)水泥基復(fù)合材料吸波性能的影響189
6.7.4 納米TiO2分散方式對(duì)水泥基復(fù)合材料吸波性能的影響190
6.7.5 納米TiO2的用量對(duì)水泥基復(fù)合材料吸波性能的影響190
6.8 納米黏土改性水泥191
6.8.1 原料192
6.8.2 試驗(yàn)方法192
6.8.3 納米材料對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響192
6.8.4 納米材料對(duì)水泥凈漿水膠比的影響193
6.8.5 納米材料對(duì)混凝土抗?jié)B性能的影響193
6.8.6 納米材料對(duì)混凝土抗凍性能的影響194
6.9 納米纖維微粉復(fù)合水泥194
6.10 納米水泥的發(fā)展展望196
參考文獻(xiàn)197
第7章 納米改性玻璃200
7.1 玻璃制品的總體要求200
7.2 玻璃制品的種類(lèi)及用途201
7.2.1 節(jié)能玻璃201
7.2.2 高強(qiáng)度玻璃202
7.2.3 微晶玻璃203
7.2.4 有機(jī)玻璃203
7.2.5 導(dǎo)電玻璃203
7.2.6 新的功能玻璃品種203
7.3 納米改性玻璃的制備205
7.3.1 納米改性普通玻璃205
7.3.2 納米改性半導(dǎo)體微晶玻璃207
7.3.3 納米自潔凈玻璃212
7.3.4 紅外反射玻璃224
7.3.5 紫外吸收玻璃224
7.3.6 節(jié)能玻璃225
7.3.7 納米改性透明有機(jī)玻璃225
7.3.8 納米聚丙烯酸丁酯改性有機(jī)玻璃229
7.3.9 納米Al2O3改性有機(jī)玻璃234
7.3.10 納米改性微孔玻璃238
7.4 納米改性玻璃的發(fā)展方向242
參考文獻(xiàn)243
第8章 建筑用納米改性多功能塑料244
8.1 納米改性塑料簡(jiǎn)述244
8.1.1 納米改性塑料的概念244
8.1.2 納米改性塑料的制備方法246
8.1.3 納米塑料的性能250
8.1.4 幾種重要的納米改性塑料254
8.2 納米阻燃塑料257
8.2.1 阻燃聚碳酸酯258
8.2.2 PA6/LS納米復(fù)合材料259
8.2.3 膨脹型無(wú)鹵素阻燃聚丙烯260
8.3 納米SiO2改性塑料262
8.3.1 納米粒子改性高分子材料的理論基礎(chǔ)262
8.3.2 納米SiO2改性聚合物的方法263
8.3.3 幾種典型的納米SiO2改性塑料265
8.4 納米透明塑料267
8.4.1 光學(xué)透明塑料的研究進(jìn)展267
8.4.2 光學(xué)透明塑料的研制手段270
8.5 插層復(fù)合納米塑料272
8.5.1 插層復(fù)合納米塑料的特點(diǎn)272
8.5.2 插層復(fù)合納米塑料的合成273
8.5.3 插層復(fù)合納米塑料的主要性能278
8.5.4 典型插層復(fù)合納米塑料舉例280
8.6 建筑管材用納米塑料285
8.6.1 建筑用塑料管材的發(fā)展現(xiàn)狀285
8.6.2 納米碳酸鈣強(qiáng)化PVC樹(shù)脂及其管材286
8.6.3 聚合物/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料及其管材287
8.6.4 納米塑料管材的功能化288
8.7 納米泡沫塑料289
8.7.1 納米填充泡沫塑料290
8.7.2 納米泡孔泡沫塑料292
8.8 納米改性農(nóng)用塑料293
8.8.1 功能性覆蓋材料293
8.8.2 提高塑料的阻隔性和耐水性能294
8.8.3 增強(qiáng)紫外線(xiàn)屏蔽與抗老化性能294
8.8.4 納米抗菌、保鮮及除臭材料的應(yīng)用294
8.8.5二元協(xié)同界面納米塑料的應(yīng)用295
8.9結(jié)束語(yǔ)295
參考文獻(xiàn)297
第9章 納米電器材料在建筑和家居中的應(yīng)用300
9.1 納米家用電器的概念300
9.2 納米電器產(chǎn)業(yè)化最新進(jìn)展303
9.2.1 納米電器涂層303
9.2.2 稀土納米投影屏的制備303
9.2.3 顯示器用碳納米槍和線(xiàn)圈304
9.2.4 納米電子元件304
9.2.5 納米存儲(chǔ)設(shè)備305
9.2.6 納米抗菌材料306
9.2.7 納米透明耐磨材料306
9.3 家用電器中的納米功能塑料306
9.3.1 抗菌塑料307
9.3.2 增韌增強(qiáng)塑料307
9.3.3 阻燃塑料308
9.3.4 導(dǎo)電塑料308
9.3.5 磁性塑料309
9.3.6 家用電器中的納米功能塑料309
9.4 納米電源材料310
9.4.1 納米電源材料概述310
9.4.2 鋰離子電池的電化學(xué)反應(yīng)原理312
9.4.3 鋰離子電池負(fù)極材料的研究進(jìn)展312
9.4.4 碳負(fù)極材料313
9.4.5 金屬電極材料314
9.4.6 碳納米管負(fù)極材料314
9.4.7 負(fù)極材料研究的最新方向315
9.5 抗電磁輻射材料317
9.5.1 納米材料的吸波機(jī)理317
9.5.2 納米鐵防輻射材料319
9.6 碳納米管在納米電器中的應(yīng)用320
9.6.1 納米電子學(xué)簡(jiǎn)介320
9.6.2 納米電子器件321
9.6.3 碳納米管的結(jié)構(gòu)322
9.6.4 單壁碳納米管的電學(xué)特性323
9.6.5 碳納米管可能成為納米電子器件的主流材料323
9.6.6 碳納米管優(yōu)化反饋放大電路324
9.7 結(jié)束語(yǔ)325
參考文獻(xiàn)325
第10章 納米改性防水材料327
10.1 納米膨潤(rùn)土改性防水材料327
10.1.1 膨潤(rùn)土的一般特性327
10.1.2 鈉膨潤(rùn)土在防水工程中應(yīng)用的特性328
10.1.3 用膨潤(rùn)土防水的優(yōu)點(diǎn)329
10.1.4 納米膨潤(rùn)土防水產(chǎn)品及施工方法329
10.2 納米聚氨酯防水涂料336
10.2.1 聚氨酯防水涂料概述336
10.2.2 彩色聚氨酯防水涂料337
10.2.3 瀝青聚氨酯防水涂料338
10.2.4 雙組分聚醚型聚氨酯防水涂料338
10.2.5 羥丁型聚氨酯防水涂料339
10.2.6 聚氨酯復(fù)合防水工藝339
10.3 納米粉煤灰改性防水涂料339
10.3.1 主要原材料340
10.3.2 基本配方340
10.3.3 生產(chǎn)工藝340
10.4 水泥基納米防水復(fù)合材料341
10.4.1 XPM外加劑的主要特點(diǎn)341
10.4.2 XPM外加劑在水泥中的化學(xué)反應(yīng)342
10.4.3 XPM外加劑在防水領(lǐng)域中的應(yīng)用342
10.5 納米粒子改性防水乳膠344
10.5.1 前言344
10.5.2 主要原材料345
10.5.3 防水乳膠的敏感波長(zhǎng)345
10.5.4 納米粒子的光吸收特性345
10.5.5 納米改性防水乳膠的性能346
10.6 三元乙丙橡膠基防水材料347
10.6.1 前言347
10.6.2 主要原材料和防水材料的制備工藝347
10.6.3 納米CaCO3添加量對(duì)樣品力學(xué)性能的影響348
10.7 其他防水材料349
10.8 多種防水技術(shù)的比較349
10.9 納米防水材料發(fā)展展望352
參考文獻(xiàn)352
第11章 納米改性隔熱保溫材料354
11.1 納米材料隔熱保溫的理論基礎(chǔ)354
11.1.1 普通絕熱材料中熱傳導(dǎo)的基本原理354
11.1.2 影響絕熱材料熱導(dǎo)率的因素355
11.2 納米隔熱涂料359
11.2.1 原料及配方360
11.2.2 儀器與裝置360
11.2.3 透明隔熱涂料的制備360
11.2.4 施工工藝361
11.2.5 透明隔熱涂料的表征361
11.2.6 結(jié)果與討論362
11.3 聚酰亞胺泡沫絕熱保溫材料363
11.4 硅質(zhì)納米孔超級(jí)絕熱保溫材料367
11.5 聚合物互穿網(wǎng)絡(luò)酚醛型絕熱保溫材料369
11.6 多孔納米保溫隔熱材料372
11.6.1 溶膠凝膠法制備SiO2氣凝膠372
11.6.2 保溫隔熱薄膜和保溫隔熱試驗(yàn)塊制備372
11.6.3 多孔結(jié)構(gòu)形成條件的影響373
11.6.4 SiO2納米多孔材料保溫隔熱機(jī)理分析374
11.7 空心微珠改性復(fù)合隔熱材料376
11.7.1 復(fù)合隔熱材料的制備376
11.7.2 EP/納米SiO2/空心微珠復(fù)合材料的熱物理性能376
11.8 低輻射保溫玻璃377
11.8.1 低輻射保溫玻璃簡(jiǎn)介377
11.8.2 低輻射保溫玻璃的種類(lèi)378
11.8.3 低輻射膜的構(gòu)造及鍍膜方法379
11.8.4 國(guó)內(nèi)外低輻射膜玻璃應(yīng)用現(xiàn)狀380
11.9 纖維型納米隔熱材料383
11.9.1 固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)外殼的隔熱保溫383
11.9.2 纖維型隔熱材料的熱物理常數(shù)384
11.9.3 纖維型隔熱材料的隔熱機(jī)理分析385
11.10 結(jié)束語(yǔ)387
參考文獻(xiàn)387