納米技術(shù)是二十世紀(jì)80年代末誕生并正在崛起的新技術(shù),主要是指在0.1~100nm尺度范圍內(nèi),研究物質(zhì)組成體系中電子、原子和分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律與相互作用,其研究目的是按人的意志直接操縱電子、原子或分子,研制出人們所希望的、具有特定功能特性的材料和制品。納米技術(shù)是高度交叉的綜合性學(xué)科,它主要包括:納米體系物理學(xué)、納米化學(xué)、納米材料學(xué)、納米生物學(xué)、納米電子學(xué)、納米加工學(xué)、納米力學(xué)、納米機(jī)械學(xué)。納米技術(shù)已應(yīng)用于建筑材料、光學(xué)、醫(yī)藥、半導(dǎo)體、信息通訊、軍事等領(lǐng)域。目前,納米材料技術(shù)是唯一可以實(shí)現(xiàn)的納米技術(shù)。
 

　　納米材料以其特有的光、電、熱、磁等性能為建筑材料的發(fā)展帶來一次前所未有的革命。利用納米材料的隨角異色現(xiàn)象開發(fā)的新型涂料,利用納米材料的自潔功能開發(fā)的抗菌防霉涂料、PPR供水管,利用納米材料具有的導(dǎo)電功能而開發(fā)的導(dǎo)電涂料,利用納米材料屏蔽紫外線的功能可大大提高PVC塑鋼門窗的抗老化黃變性能,利用納米材料可大大提高塑料管材的強(qiáng)度等。由此可見,納米材料在建材中具有十分廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景和巨大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。 

　　近年來,國(guó)內(nèi)外開始探索納米材料和納米技術(shù)在建材中的發(fā)展及應(yīng)用工作,并取得了一些可喜的成果,現(xiàn)分類介紹如下: 

　　1納米技術(shù)在建筑涂料中的應(yīng)用 

　　涂料是建筑物的內(nèi)衣(內(nèi)墻涂料)和外衣(外墻涂料),國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的涂料普遍存在懸浮穩(wěn)定性差、不耐老化、耐洗刷性差、光潔度不高等缺陷。納米復(fù)合涂料就是將納米粉體用于涂料中所得到的一類具有耐老化、抗輻射、剝離強(qiáng)度高或具有某些特殊功能的涂料。在建材(特別是建筑涂料)方面的應(yīng)用已經(jīng)顯示出了它的獨(dú)特魅力。 

　　同一種納米粒子在不同粒徑下會(huì)有不同的作用,不同種類的納米粒子也可以在涂料中起相同的作用。按納米復(fù)合涂料的用途可歸納為以下幾種: 

　　1.1光學(xué)應(yīng)用納米復(fù)合涂料 

　　納米粒子的粒徑遠(yuǎn)小于可見光的波長(zhǎng)400～750nm,具有透過作用,從而保證了納米復(fù)合涂料具有較高的透明性。納米粒子對(duì)紫外線具有較強(qiáng)的吸收作用。在外墻建筑涂料中添加TiO2、SiO2等納米粒子以提高耐候性,在汽車面漆中添加TiO2以提高汽車涂料的耐老化性等。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)[5]。一般來講,納米粒子表面氫鍵會(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。徐國(guó)財(cái)?shù)热薣8]通過納米微粒填充法,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。特別是金紅石型超細(xì)TiO2在汽車面漆中還可起到效應(yīng)顏料作用,與其它片狀效應(yīng)顏料如鋁粉顏料或珠光顏料并用時(shí),會(huì)產(chǎn)生伴有乳光的隨角異色性,可用于豪華轎車面漆,這是目前納米TiO2的最大用途,也是國(guó)外納米材料在涂料中應(yīng)用最為成功的例子之一[9]。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,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),起抗菌和除臭作用。具有這一性質(zhì)的光催化劑可用于環(huán)保涂料中,納米ZnO加入涂料可顯著提高涂料的耐人工老化能力。

　　1.2吸波納米復(fù)合涂料 

　　由于納米超細(xì)粉末尺寸非常小,具有吸收電磁波的性能,它們對(duì)不同波長(zhǎng)的雷達(dá)波和紅外線具有很強(qiáng)的吸收作用。因此,被納米顆粒改性后的涂料可成為軍事上用的隱身涂料。美國(guó)曾報(bào)道過一種“超”黑體納米吸收材料,即超細(xì)石墨粉納米吸波涂料,對(duì)雷達(dá)波的吸收率可達(dá)99%。國(guó)外用納米級(jí)羰基鐵粉、鎳粉、鐵氧體粉末已成功配制了軍事隱身涂料,涂到飛機(jī)、軍艦、導(dǎo)彈、潛艇等武器裝備上,使其具有隱身性能。納米涂層材料由于具有吸收頻帶寬、重量輕、厚度薄等優(yōu)點(diǎn),可望在未來軍事隱身化方面大展身手。 

　　1.3納米自潔抗菌涂料 

　　光的照射可以引起TiO2表面在納米區(qū)域形成親水性及親油性兩相共存奇妙的超雙親性。如將國(guó)內(nèi)已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)的納米抗菌粉用于涂料中,可制得納米殺菌涂料,涂覆于建材產(chǎn)品,如衛(wèi)生潔具、室內(nèi)空間、用具、醫(yī)院手術(shù)間和病房的墻面、地面等,起到殺菌、保潔作用。納米TiO2顆粒在波長(zhǎng)小于400nm的光照下,能吸收高于其禁帶寬度的短波光輻射,產(chǎn)生電子躍遷,使價(jià)帶電子被激發(fā)到導(dǎo)帶,并形成電子-空穴對(duì),將能量傳遞到周圍介質(zhì),誘導(dǎo)光化學(xué)反應(yīng),從而具有光催化性能。 

　　納米ZnO也是一種高效殺菌劑,納米氧化鋅在紫外線照射下,在水和空氣(氧氣)中能自行分解出帶負(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?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。