高透明可挠曲仿陶瓷高分子纳米复合膜材料的制备与性能研究

高透明可挠曲仿陶瓷无机/有机纳米复合膜新材料，在航空航天、太阳能、电子信息产业中有重大的应用前景，无机纳米颗粒在有机基体中纳米级稳定分散是阻碍该材料创制的核心科学难题。本项目基于化学工程和界面化学原理，提出超重力制备-相转移法和原位聚合耦合法制备该材料的新思路和新方法，以解决该难题。重点研究超重力相转移法制备≥50 wt%高固含量氧化铈、氧化锌等纳米金属氧化物颗粒透明分散体机制及新工艺；设计调变颗粒表面修饰剂和在透明分散体中引入具有柔性链段聚合物单体或是与具有柔性链段聚合物进行耦合的中间单体分子结构，通过聚合反应，最终实现高透明可挠曲仿陶瓷纳米复合膜新型材料的可控绿色制备，建立"制备过程-结构-性能"过程构效理论关系。预计该材料将兼具有陶瓷和高分子材料特性，具有高的热稳定性、优良的力学性能和光学性能。

本项目的研究内容和任务按计划已全面完成。. 项目的主要研究内容为：高透明纳米金属氧化物颗粒分散体的可控制备和透明、可挠曲、仿陶瓷纳米复合膜新材料的设计与制备工艺研究。预期成果为：设计与制备出集无机颗粒和有机材料优势于一体的高透明可挠曲防陶瓷纳米复合高分子膜材料，有效解决纳米颗粒在有机基体中高度纳米级分散难题，形成纳米复合高分子材料制备的新方法与新工艺，为纳米复合材料的广泛应用提供重要的基础理论和技术基础。申请专利1-2项，发表学术论文4-5篇，培养硕士、博士生3-4名。. 我们基于化学工程和界面化学原理，采用超重力技术，结合原位和后改性相转移法制备出了固含量≥50 wt%、能分散在不同极性溶剂和水中的透明纳米金属氧化物颗粒液相分散体，如氧化铁、氧化钛、掺杂氧化锡、氧化铈、掺杂氧化锌等。设计调变了颗粒表面修饰剂的种类和添加量，考察了掺杂比、反应时间、反应温度等操作工艺条件对纳米颗粒在液相介质中分散性能的影响。在纳米颗粒透明分散体中引入具有柔性链段的聚合物单体，通过聚合反应，制备出了高透明可挠曲仿陶瓷纳米复合膜新材料。研究了不同聚合物单体、聚合工艺对纳米复合膜材料性能的影响，实现了纳米颗粒在聚合物基体中的单分散。制备出的纳米复合膜材料具有良好的透明度（可见光透过率为90%）、热稳定性、硬度和一定的可挠曲性，纳米颗粒在膜材料中的固含量为60 wt%。在膜材料的制备过程中，没有引入有机溶剂，实现了高透明可挠曲仿陶瓷纳米复合膜材料的可控绿色制备。此外，针对透明膜材料所需要的不同光学功能，我们通过量子化学来计算材料的构-效关系，初步筛选出所需结构的纳米材料，可用于指导实验研究，从而周期短、成本低、效率高地定向制备功能透明纳米复合膜材料。. 该项目的相关研究内容获授权国家发明专利1项，申请国家发明专利5项，发表学术论文9篇，培养硕士研究生4名、博士研究生2名。