纳米氧化硅的作用是什么(纳米氧化硅的作用与用途)
由于纳米SiO2的量子尺寸和量子隧道效应，其特殊的光电性能、高磁阻现象、非线性电阻现象，以及其高强度、高韧性、高温稳定性好等特点，纳米SiO2SiO2可用于多种领域，几乎涉及所有使用SiO2粉的行业，为传统产品的升级换代带来划时代的意义！目前，纳米二氧化硅主要应用于以下领域：
1.在生物医学工程中的应用
20世纪80年代初，人们开始利用纳米颗粒实现细胞分离，并建立了利用纳米SiO2颗粒进行细胞分离的新技术。该方法主要是先制备纳米SiO2颗粒（粒径15~20nm），然后在其表面涂覆单分子层。包被层的选择主要根据待分离的细胞类型，进而制备含有多种细胞的细胞。聚乙烯吡咯烷酮胶体溶液；然后将纳米SiO2包覆颗粒均匀分离到含有多种细胞的聚乙烯吡咯烷酮胶体溶液中。然后利用密度梯度原理通过离心技术分离出所需的细胞。该方法的优点是易于形成密度梯度，实现纳米SiO2颗粒与细胞的快速分离。而且，纳米SiO2颗粒一般不与胶体溶液和生物溶液发生反应，不会污染生物细胞。纳米SiO2具有较高的吸收、分散和增稠性能，已广泛应用于药物制剂中。例如，在雷尼替丁、三甲胺、吡伦佐等药物中添加少量纳米SiO2，可以改变其流动性；在灰黄霉素中添加少量纳米SiO2可以改变溶出速率，即改变难溶性药物在水中的分散和吸收；在含阿司匹林的药粉中添加少量纳米SiO2，会改变粉末的抗静电性能。
纳米二氧化硅来源中科科友官网2.在光学领域的应用
由纳米材料合成的单层薄膜和多层薄膜主要用作红外反射材料。纳米颗粒薄膜材料在灯泡行业具有良好的应用前景。自20世纪80年代以来，人们开始使用纳米SiO2和TiO2制作多层干涉膜，衬在灯泡盖的内壁上。其结果不仅具有良好的透光性，而且具有很强的红外反射能力。带有这种多层膜的灯泡可以节省13.15%的电。纳米粒子作为光纤材料可以大大降低光纤传输损耗。采用高纯度纳米SiO2作为光纤，波长大于600nm的光传输损耗小于10db/km。该值比传统SiO2材料的光传输损耗小很多倍。
3、在电子封装材料中的应用
高纯球形纳米SiO2作为一种紧缺的新型矿物材料，已广泛应用于电子、电器等多个领域，具有广阔的应用前景，是大规模集成化所需的主要原材料。电路封装。
目前，国内外电子封装材料大多为聚合物。其中，广泛采用的是填充70%90%高纯度球形纳米硅粉的环氧树脂。环氧树脂的高吸水率和高粘度限制了其在大规模集成电路中的应用。环氧树脂中可加入大量硅粉，可降低塑料成型材料的热膨胀系数、吸水率、内应力、收缩率。率并提高导热性。
4、在橡胶改性中的应用
橡胶是一种具有优良拉伸性能的弹性体，但其综合性能却不尽如人意。在生产橡胶制品的过程中，常在胶料中添加炭黑，以提高强度、耐磨性和耐老化性能。但由于炭黑的添加，使产品全黑，档次不高。我国纳米SiO2的问世，为生产色彩新颖、性能优良的新一代橡胶制品奠定了物质基础。
5、在涂料中的应用
纳米SiO2具有传统SiO2所不具备的特殊光学性质。具有极强的紫外线吸收和红外线反射性能。添加到涂料中对涂料形成屏蔽作用，达到抗紫外线老化和热老化的目的，同时增加涂料的隔热性。纳米SiO2具有三维网络结构、巨大的比表面积、巨大的活性。当油漆干燥时它可以形成网络结构，同时增加油漆的强度和光滑度。它还可以改善颜料的悬浮性，并且可以随着时间的推移保持油漆颜色。在建筑内外墙涂料中，添加纳米SiO2可显着提高涂料的开口效果。涂层不分层、触变、抗流挂，具有良好的施工性能，特别是防污性能大大提高，并具有优良的自蔓延性能。清洁力和附着力。纳米SiO2还可以与有机颜料一起使用以获得光致变色涂层。
6、在塑料工程中的应用
将纳米SiO2作为添加剂添加到塑料中，不仅具有传统SiO2的补强作用，还可以让塑料具有许多新的性能。利用纳米SiO2对光学塑料表面进行改性，可以在塑料表面形成硬质涂层，提高塑料表面的耐磨性和抗划伤性。例如，日本板硝子株式会社采用PLD方法，在塑料表面形成附着力强的致密纳米SiO2薄膜，从而达到提高耐候性、耐化学性、耐磨性、赋予防污性能等优异效果，并提高无机物的附着力。如果将纳米SiO2用于半透明塑料薄膜中，可以提高薄膜的透明度、强度和韧性，防水性能也可以大大提高。此类薄膜可作为特殊用途的薄膜。在一般塑料中，如果添加纳米颗粒，就可以达到工程塑料的性能。如果在聚丙烯中添加纳米SiO2，其强度可与工程塑料尼龙相媲美。
7、在颜料中的应用
有机颜料虽然色彩鲜艳、着色力强，但其耐光性、耐热性、耐溶剂性和耐迁移性一般不如无机颜料。研究人员通过添加纳米SiO2对有机颜料进行表面改性处理，不仅大大提高了颜料的抗老化性能，而且在一定程度上提高了亮度、色调、饱和度等指标，大大拓宽了档次和品质有机颜料。适用范围。
8、在粘合剂和密封剂中的应用
密封剂和胶粘剂是数量大、种类多、应用范围广的重要产品。它要求产品的粘度、流动性、凝固速度满足有限的条件。据介绍，国外该领域产品已采用纳米材料作为添加剂，其中纳米SiO2是推荐材料。其作用机理是在纳米SiO2表面涂覆一层有机材料，使其具有亲水性。将其添加到密封剂中可以快速形成二氧化硅结构，即纳米SiO2形成网状结构，控制胶体流动和凝固。速度加快，粘合效果提高。同时，小颗粒增加了胶水的密封性能。
9、在陶瓷制品中的应用
陶瓷具有抗压强度高、耐腐蚀、耐热、绝缘性好的特点。缺点是质脆，需要高温烧制。研究人员在陶瓷制品中添加适量的纳米SiO2，大大降低了陶瓷制品的脆性，使其韧性提高数倍甚至数十倍，光滑度显着提高。它还使陶瓷能够在较低温度下烧制。此外，纳米SiO2在陶瓷过滤器、刚玉球等陶瓷制品中的应用效果也比较显着。
纳米二氧化硅来源中科科友官网10.在纺织行业的应用
随着科学技术的发展和人类生活水平的提高，人们对服装提出了舒适、新颖、保健的要求，各种功能性纺织品应运而生。在这里，纳米SiO2发挥着巨大的作用。目前，人们已将其应用到防紫外线、远红外线、除臭、抗衰老等方面。例如，纳米SiO2和纳米TiO2按适当比例制成的复合粉末是抗紫外线纤维的重要添加剂。又如，日本帝人公司将纳米SiO2和纳米ZnO混合到化学纤维中，所得化学纤维具有除臭、净化空气的功能。这种纤维可用于为卧床病人和医院制作除臭敷料、绷带、睡衣等。
11、在树脂基复合材料改性中的应用
(1)不饱和聚酯树脂改性
树脂基复合材料虽然具有轻质、高强、耐腐蚀等优点，但也有其缺点。例如，树脂基体本身硬度较低，莫氏硬度一般只有2级左右（相当于石膏的硬度），耐磨性也较差。如果在树脂材料中添加纳米SiO2，其各种性能可大大提高。据悉，在不饱和聚酯树脂中添加纳米SiO2，所得材料的莫氏硬度可接近天然大理石硬度（3级），拉伸强度可提高1倍以上，耐磨性提高电阻也可提高12倍。而且表面光洁度好，耐水性、耐热性都有很大提高。
(2)环氧树脂复合材料的改性
环氧树脂具有良好的机械、电学、粘合、化学稳定性等性能，这使得它在胶粘剂、电绝缘材料和复合材料方面有重要的应用。但环氧树脂的最大弱点是固化物脆性大。传统的增韧方法可以使材料的强度提高一倍，但不可避免地降低材料的其他性能。纳米技术的兴起，引发了这种材料改性的新革命。在环氧树脂中添加纳米SiO2与添加粗粒SiO2的环氧树脂基复合材料在结构上完全不同。粗粒SiO2一般作为增强剂添加，主要分布在高分子材料的链间。由于表面严重缺乏配位，比表面积巨大，表面缺乏氧，纳米SiO2表现出极强的活性，很容易与环氧环分子的氧键合，提高了分子间稳定性。同时，一些纳米SiO2颗粒仍然分布在聚合物链的间隙中。与粗粒SiO2相比，它们表现出高波纹特性，从而使得添加纳米SiO2的环氧树脂材料更强、更韧，并且延展性大大提高。
(3)聚丙烯树脂改性
在聚丙烯树脂中添加2%5%的纳米SiO2可制成聚丙烯制品。其强度和韧性显着提高，具有良好的低温冲击性能、尺寸稳定、加工性能提高、表面光洁度好。适用于制造汽车车身挡泥板、保险杠及设备仪表部件等，可替代尼龙改性聚苯醚、塑料合金等材料，从而降低汽车生产成本。
12、在催化剂及催化剂载体中的应用
纳米SiO2具有大的比表面积、高孔隙率和高表面活性，在催化剂和催化剂载体方面具有潜在的应用价值。以纳米SiO2为基本原料，采用溶胶-凝胶技术，可以生产含有纳米SiO2的复合氧化物。当这种复合氧化物用作催化剂载体时，对于许多结构敏感的反应将表现出独特的反应性能。该反应催化活性高、选择性好，在反应过程中能长时间保持催化活性。研究人员使用ZrO2/SiO2作为催化剂载体来催化异丙醇脱水。研究结果表明，反应副产物少，催化效率高。目前，利用常规SiO2（20~100um）作为催化剂载体实现工业化生产的报道较多，但纳米SiO2在该领域实现规模化生产的报道较少。
13.在农业和食品工业中的应用
在农业上，应用纳米SiO2制作农用种子处理剂，可以提高蔬菜（甘蓝、西红柿、黄瓜）、棉花、玉米、小麦的产量和提前成熟。又如纳米SiO2还可以用于除草剂和杀虫剂。如果在颗粒农药配方中添加少量纳米SiO2，将有效控制和防止有害物质的产生。
在食品工业中，纳米SiO2也有很多应用。例如，添加纳米SiO2的食品包装袋可以保存水果和蔬菜；将纳米SiO2应用于葡萄酒生产中可以净化并延长保质期；
14.在彩色喷墨打印中的应用
纳米二氧化硅在彩色喷墨打印中的应用，因其优异的固墨性能和特定的微孔网络，可以提高打印质量、减少墨点面积、增加色彩密度、增强图像保真度。
15、在化妆品领域的应用
二氧化硅纳米粒子化学稳定性强，在紫外线照射下不易分解。它们满足化妆品和防晒产品能够屏蔽阳光和紫外线的要求。这些颗粒呈白色，因此将其添加到化妆品中不仅可以达到防晒效果。还可以达到美白的效果。
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文章来源：粉体行业
参考来源
丁毅：高纯纳米球SiO2的制备及表征，
张飞飞：纳米二氧化硅功能改性及应用研究，