納米二氧化鈦(鈦白粉)粉體的應(yīng)用

納米材料是一種新興材料，一般是指粒徑小于100nm的超微顆粒。這種超微顆粒具有表面積大，表面活性高，良好的催化特性，它既具有金屬又具有非金屬的特異性能。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，納米材料的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，對(duì)其要求也越來(lái)越高。就納米二氧化鈦而言，由于它具有極大的體積效應(yīng)、表面效應(yīng)、光學(xué)特性、顏色效應(yīng)，故在光、電及催化等方面顯示出其非凡性質(zhì)，所以它作為一種新型材料，其應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛。
1在化學(xué)工業(yè)中的利用
    催化是納米超微粒子應(yīng)用的重要領(lǐng)域之一。利用納米超微粒子的高比表面積與高活性可以顯著地提高催化效率，國(guó)際上已作為第四代催化劑進(jìn)行研究和開發(fā)。納米TiO2具有很高的化學(xué)活性，良好的耐熱性和耐化學(xué)腐蝕性，可用作性能優(yōu)良的催化劑、催化劑載體和吸收劑。如納米TiO2在催化H2S除去S時(shí)，顯示出相當(dāng)高的催化活性。此外，納米SiO2和TiO2的無(wú)機(jī)或有機(jī)復(fù)合材料具有非凡功能，這些納米材料正在開發(fā)中。
    2在電子工業(yè)產(chǎn)品中的應(yīng)用
    納米TiO2是許多電子材料的重要組成部分，可用于制作納米敏感材料
    及納米陶瓷功能材料。由于納米粒子尺寸小，比表面積大，表面活性高，所以適合作氣敏材料，如有納米TiO2可制成靈敏度很高的氣敏元件。同時(shí)，由于納米相陶瓷一次成型塑性形變是可以實(shí)現(xiàn)的，人們利用納米TiO2一次成型形變制成了納米TiO2陶瓷，這種陶瓷具有超細(xì)晶粒尺寸并保持它們的特性。
    3在環(huán)保方面的應(yīng)用
    納米TiO2粒子的光催化作用在環(huán)保方面有廣闊的用途。國(guó)內(nèi)外有許多文獻(xiàn)報(bào)道了這方面的進(jìn)展。英國(guó)倫敦和安大略核子技術(shù)環(huán)境公司，開發(fā)了一種新奇的常溫光催化技術(shù)，采用人工光和納米二氧化鈦催化劑，可將工業(yè)廢液和污染地下水中的多氯聯(lián)苯類化合物分解。當(dāng)污染水通過(guò)二氧化鈦涂層網(wǎng)絡(luò)時(shí)，只要受到低計(jì)量紫外光的照射，便會(huì)發(fā)生反應(yīng)，生成活性極強(qiáng)的氫氧自由基，迅速將有機(jī)毒物分解為二氧化碳和水。此外，利用納米TiO2材料作為光催化劑還可催化降解紡織印染業(yè)和照相業(yè)排出的染料污染物。
    隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越重視生活質(zhì)量和健康水平的提高。抗菌、防腐、除味、凈化空氣、優(yōu)化環(huán)境將成為人們的追求。當(dāng)前全球面臨著嚴(yán)重的環(huán)境污染，納米TiO2作為而久的光催化劑已被應(yīng)用在除了水和空氣凈化之外的各種環(huán)境方面的問(wèn)題。有關(guān)資料表明，納米TiO2對(duì)于破壞微觀的細(xì)菌和氣味是有用的。另外還可以使癌細(xì)胞失活，對(duì)臭味進(jìn)行控制，對(duì)于氮的固化和對(duì)于清除油的污染都是十分有效的。

4在化妝品工業(yè)中的應(yīng)用
    納米TiO2具有優(yōu)異的紫外線屏蔽性，再加上它的透明性(不會(huì)在皮膚上殘留白色，能厚涂抹)和無(wú)毒(不會(huì)刺激皮膚引起發(fā)炎)等特點(diǎn)，至今已成為防曬化妝品的理想原料。據(jù)行業(yè)報(bào)道，在日本每年已有一定量的納米TiO2作為防曬劑、化妝品底和口紅等產(chǎn)品的添加原料。
5在醫(yī)藥衛(wèi)生和食品加工領(lǐng)域的應(yīng)用
    納米結(jié)構(gòu)不僅堅(jiān)固，而且具有自身對(duì)抗外界不純物質(zhì)的能力，不易與外界不純物質(zhì)結(jié)合。同時(shí)，納米級(jí)微?；蛴袡C(jī)小分子將更有利于人體吸收，能提高藥物的效能。因此納米TiO2在健康衛(wèi)生及食品工業(yè)有廣闊的應(yīng)用前景。有資料報(bào)道，已開發(fā)出具有抗菌和凈化性能的TiO2薄膜陶瓷。另外，納米TiO2已應(yīng)用在食品工業(yè)中，如作樂(lè)百氏奶的添加劑。此外，納米TiO2在塑料、涂料等工業(yè)也有廣泛應(yīng)用，可用作塑料填料、高級(jí)油漆、涂料的原料。
    結(jié)論
    納米材料是當(dāng)今新材料研究中最富有活力的，對(duì)未來(lái)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著十分重要影響的研究領(lǐng)域。納米TiO2作為其中重要的一員，近年來(lái)一直是國(guó)際競(jìng)相研究開發(fā)的熱門課題，其制法日趨完善，其應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大/Article/material/powder/2009-11-26/1024.html


納米鈦白（指單個(gè)粒子的直徑小于100nm的鈦白粉）自20世紀(jì)80年代后期問(wèn)世以來(lái)，由于粒子的細(xì)小、比表面積的擴(kuò)大而產(chǎn)生了較常規(guī)材料所不具備的特殊效應(yīng)，如量子效應(yīng)、隧道效應(yīng)、獨(dú)特的顏色效應(yīng)，以及其所具有的光催化作用及紫外屏蔽等功能，在汽車工業(yè)、防曬化妝品、廢水處理、殺菌、環(huán)保、陶瓷、涂料等領(lǐng)域有著特殊的用途。因此，近年來(lái)納米鈦白得到廣泛的關(guān)注和研究。



納米科學(xué)技術(shù)在消防技術(shù)方面的應(yīng)用
納米粒子也叫超微顆粒材料。一般是指尺寸在1—100nm間的粒子，是處在原子簇和宏觀物體交界的過(guò)渡區(qū)域，它將顯示出許多既不同于宏觀世界又不同于微觀世界的奇異特性。 
    納米是一種長(zhǎng)度單位，1納米等于十億分之一米，大約三、四個(gè)原子的寬度。納米技術(shù)是用單個(gè)原子、分子制造物質(zhì)的科學(xué)技術(shù)，它是現(xiàn)代科學(xué)(混沌物理、量子力學(xué)、介觀物理、分子生物學(xué))和技術(shù)(計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子和掃描隧道顯微鏡技術(shù)、核分析技術(shù))結(jié)合的產(chǎn)物。作為21世紀(jì)新興的一門前沿科學(xué)技術(shù)，它將對(duì)諸多技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)生巨大的影響。消防技術(shù)作為一門多學(xué)科融合的邊緣學(xué)科，納米技術(shù)將從不同方面對(duì)消防技術(shù)帶來(lái)深遠(yuǎn)的革命性的變化。 
納米粒子也叫超微顆粒材料。一般是指尺寸在1—100nm間的粒子，是處在原子簇和宏觀物體交界的過(guò)渡區(qū)域，它將顯示出許多既不同于宏觀世界又不同于微觀世界的奇異特性。比如水和油是不相溶的，無(wú)論宏觀尺度的水還是微觀尺度的水都和油是不相溶的。但是到了納米尺度，它就能夠相溶，并且相溶得很好，成了熱力學(xué)的穩(wěn)定相。無(wú)論溫度變化、振動(dòng)還是添加化學(xué)原料，它都能夠穩(wěn)定。

由納米粒子組成的材料稱為納米材料，是目前材料研究的一個(gè)熱點(diǎn)：它從根本上改變了材料的結(jié)構(gòu)，為克服材料學(xué)領(lǐng)域中長(zhǎng)期未能解決的問(wèn)題開辟了新的途徑。比如：運(yùn)用納米技術(shù)可以使陶瓷具有象金屬一樣的柔韌性和可加工性。根據(jù)納米材料的光學(xué)特征，使雷達(dá)的分辨率能力提高幾百倍；將納米材料加入化妝品中，則可以有效遮蔽紫外線；在醫(yī)學(xué)上用納米微粒進(jìn)行細(xì)胞分離，并設(shè) 
    想用納米技術(shù)制造出分子機(jī)器人，在血液中循環(huán)，對(duì)人體的各個(gè)部位進(jìn)行檢查、診斷并實(shí)施特殊治療。此外，納米技術(shù)在微電子學(xué)、生物工程和分子組裝等方面都有著廣泛的應(yīng)用前景。 
    納米技術(shù)作為一種極具市場(chǎng)應(yīng)用前景的新興科學(xué)技術(shù)，同樣將對(duì)消防技術(shù)產(chǎn)生極大的影響力。 
    一、納米涂層將提高涂層的耐火性能 
    將納米材料與表面涂層技術(shù)結(jié)合，使涂層技術(shù)得到了很大的提高。 
    根據(jù)納米涂層的組成將其分為三類：完全為一種納米材料體系、兩種(或以上)納米材料構(gòu)成的復(fù)合體系、添加納米材料的復(fù)合體系。 
    完全的納米材料涂層離商業(yè)化尚有相當(dāng)一段距離，只有在軍事上有所應(yīng)用。但借助于傳統(tǒng)的涂層技術(shù)，針對(duì)涂層的性能，添加納米材料，都可以獲得納米復(fù)合體系涂層。 
    在涂層中引用納米材料，可以顯著提高材料的耐高溫、抗氧化性。在玻璃等產(chǎn)品表面上涂層納米材料涂層，可以達(dá)到減少光的透射和熱傳遞效果，產(chǎn)生隔熱作用。在涂料中加入納米材料，能夠阻燃、隔熱，起到防火作用。 
    二、納米技術(shù)將大大改進(jìn)阻燃材料的性能。 
    現(xiàn)有的阻燃技術(shù)一般是采用無(wú)機(jī)或有機(jī)阻燃劑對(duì)材料進(jìn)行處理，來(lái)提高材料的阻燃性能。但經(jīng)過(guò)無(wú)機(jī)或有機(jī)阻燃劑處理的阻燃材料在遇火后往往是放出大量的有毒體，產(chǎn)生大量煙霧，有時(shí)還會(huì)放出大量的腐蝕物質(zhì)；如果阻燃劑添加量過(guò)大，會(huì)影響材料的機(jī)械性能。
采用納米技術(shù)對(duì)材料進(jìn)行阻燃處理，在提高材料的耐火能力的同時(shí)沒(méi)有污染并且可以改善材料的性能。 
    納米復(fù)合材料是將材料中的一個(gè)或多個(gè)組分米尺寸或分子水平均勻地分散在另一組分的基體中。因其存在超細(xì)的尺寸，所以各種類型的納米復(fù)合材料的性質(zhì)比其相應(yīng)的宏觀或微米級(jí)復(fù)合材料均有較大改善。中國(guó)科技大學(xué)火災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究人員從分子設(shè)計(jì)角度出發(fā)，通過(guò)無(wú)機(jī)或有機(jī)化合物修飾粘土。用“層離納米復(fù)合材料”和“嵌入納米復(fù)合材料”方法，合理地將聚合物和無(wú)機(jī)物結(jié)合在一起。新的納米復(fù)合物阻燃材料具有清潔、高效的特點(diǎn)，有效地克服現(xiàn)有阻燃材料的不足之處。 
    三、納米技術(shù)能消除靜電帶來(lái)的火災(zāi)危險(xiǎn) 
    高分子材料具有優(yōu)良的電絕緣性能，因而廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域。但是，由于一般高分子材料的高電阻率，其制品受物流的磨擦、撞擊，易產(chǎn)生靜電。靜電聚焦到一定程度會(huì)引起放電，甚至?xí)饟舸┗蚧馂?zāi)。因此，防止產(chǎn)生靜電和消靜電就是一件十分重要的事情。如果能在高分子材料中摻人導(dǎo)微粒，使之具備一定的傳導(dǎo)電流和消散電荷的能力，通過(guò)接地可消除靜電引起的聚積電荷，從而消除和防止靜電帶來(lái)的危害。 
    常用的導(dǎo)電粉末有金屬系粉末(如銅粉、銀粉等)、碳系粉末（如碳黑、石墨等）。它們的電阻非常低、性能優(yōu)良。但它們的缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，對(duì)無(wú)線電波有屏蔽干擾作用并且顏色深，使其在某些領(lǐng)域不能選用。因此淺色導(dǎo)電材料納米氧化鈦(TiO2)等被廣泛地用于電子工業(yè)和航空航天工業(yè)，用于電子原件、電器表面、飛機(jī)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星的非金屬制件表面以及印刷電路、靜電復(fù)印、導(dǎo)電紙等方面，消除和防止靜電帶來(lái)的危害。 
四、納米材料的光電效應(yīng)對(duì)消防報(bào)警技術(shù)的影響 
    由于超微顆粒的小尺寸效應(yīng)，納米材料涂層具有廣泛變化的光學(xué)性能。它的光學(xué)透射譜可從紫外波段一直延伸到遠(yuǎn)紅外波段。納米多層組合涂層經(jīng)過(guò)處理后在可見(jiàn)光范圍內(nèi)出現(xiàn)熒光，改變納米涂層的組成和特性，得到光致變色，溫致變色，電致變色等效應(yīng)。將電纜、電氣用品和室內(nèi)裝修材料進(jìn)行納米涂層處理，當(dāng)溫度超過(guò)一定值或有漏電、短路現(xiàn)象時(shí)，發(fā)生顏色變化，使火災(zāi)探測(cè)器更敏感地捕捉到火災(zāi)的初始信號(hào)，從而極大降低火災(zāi)的危險(xiǎn)。 
    在疏散通道、安全門的各種標(biāo)示牌表面施以納米材料涂層，使之成為發(fā)光、反光的標(biāo)示牌，即使在發(fā)生火災(zāi)備用電力不足的情況下，人們?nèi)匀豢梢栽诰o急疏散時(shí)立即分辨出逃生出口。 
    氣體傳感器和濕度傳感器是納米微粒最具前途的應(yīng)用領(lǐng)域之一。如果將氣敏、光敏材料做成納米級(jí)，由于其高的表面比性，對(duì)光或氣的敏感度增加。目前已有科研機(jī)構(gòu)利用超細(xì)納米氧化鈦(TiO2)制成了濕度傳感器。納米微粒的這一特性對(duì)提高可燃?xì)怏w探測(cè)器的敏感性能有極好的意義。同時(shí)根據(jù)納米材料的光電效應(yīng)，同樣可以提高傳統(tǒng)感光式紫外火災(zāi)探測(cè)器和紅外火災(zāi)探測(cè)器的性能。 
    五、納米塑料具有優(yōu)良的耐熱性和耐腐蝕性等特點(diǎn) 
    納米用于塑料產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)出的納米塑料具有一般工程塑料所不具備的優(yōu)異性能。納米塑料能夠?qū)o(wú)機(jī)物的剛性、尺寸穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性與聚合物的韌性、可加工性及介電性完美地結(jié)合起來(lái)。
如普通尼龍6雖然有良好的物理性能，但是吸水率高，在強(qiáng)外力和加熱條件下，其剛性和耐熱性不佳，制品的穩(wěn)定性能較差，在許多領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。納米尼龍6的熱變形溫度、分解溫度、著火溫度比普通尼龍6均有大輻升高。應(yīng)用領(lǐng)域極大地超過(guò)了普通尼龍6的范圍，尤其是制造汽車發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)等有耐熱性要求的零件。用納米聚乙烯合金材料生產(chǎn)的制品具有優(yōu)良的耐磨、耐腐蝕、高強(qiáng)度、無(wú)毒性能。易于運(yùn)輸、安裝、保養(yǎng)，并具有優(yōu)良的抗震性能，性能價(jià)格比優(yōu)于鐵管、鋁管、鋁塑管，是各種煤氣管道、工業(yè)液體輸送管道理想的制備材料。采用納米塑料存儲(chǔ)、運(yùn)輸易燃、易爆化學(xué)危險(xiǎn)物品可極大地減少儲(chǔ)罐、管道腐蝕滲漏、受壓斷裂帶來(lái)的火災(zāi)危險(xiǎn)性 

    六、其它方面 
    納米氧化鈦涂層在水和空氣的體系中，經(jīng)光照能產(chǎn)生殺菌和消除油污的作用。如果在火場(chǎng)照明燈具上涂以納米氧化鈦涂層，可以分解照明燈表面的煙塵、油污所造成的污染，達(dá)到照明燈自潔的效果，提高火場(chǎng)照明燈的功效。將納米材料作用于消防隊(duì)員的作戰(zhàn)服中，不僅可以提高作戰(zhàn)服的阻燃、耐火性能，亦可以減少消防隊(duì)員在滅火戰(zhàn)斗中所受的污染，加強(qiáng)消防隊(duì)員的自身保護(hù)。 
    總之，納米技術(shù)作為一種極具市場(chǎng)潛力的新興科學(xué)技術(shù)，其重要性毋庸置疑，許多發(fā)達(dá)國(guó)家投入了大量的資金進(jìn)行研究。正如錢學(xué)森院士所預(yù)言的那樣：“納米左右和納米以下的結(jié)構(gòu)是下階段科技發(fā)展的特點(diǎn)，會(huì)是下一次技術(shù)革命，從而將是21世紀(jì)的又一次產(chǎn)業(yè)革命?！彪S著納米技術(shù)的發(fā)展，在消防領(lǐng)域應(yīng)用的進(jìn)一步深入，將帶給消防技術(shù)從理念到技術(shù)手段革命性的變化/Article/apply/other/2009-12-21/1067_2.html