一、 奈米材料的特性
當材料的尺寸進入奈米級，材料便會出現以下奇異的物理效能：
1、尺寸效應
當超細微粒的尺寸與光波波長、德布羅意波長以及超導態的相干長度或投射深度等物理特徵尺寸相當或更小時，晶體的邊界條件將被破壞，非晶態奈米微粒的顆粒表面附近原子密度減小，導致聲、光電、磁、熱、力學等特性呈現出新的小尺寸效應。如當顆粒的粒徑降到奈米級時，材料的磁性就會發生很大變化，如一般鐵的矯頑力約為80A/m，而直徑小於20nm的鐵，其矯頑力卻增加了1000倍。若將奈米粒子新增到聚合物中，不但可以改善聚合物的力學效能，甚至還可以賦予其新效能。
2、表面效應
一般隨著微粒尺寸的減小，微粒中表面原子與原子總數之比將會增加，表面積也將會增大，從而引起材料效能的變化，這就是奈米粒子的表面效應。 3、量子隧道效應
微觀粒子貫穿勢壘的能力稱為隧道效應。奈米粒子的`磁化強度等也具有隧道效應，它們可以穿越巨集觀系統的勢壘而產生變化，這稱為奈米粒子的巨集觀量子隧道效應。它的研究對基礎研究及實際應用，如導電、導磁高聚物、微波吸收高聚物等，都具有重要意義。
二、高聚物/奈米複合材料的技術進展
對於高聚物/奈米複合材料的研究十分廣泛，按奈米粒子種類的不同可把高聚物/奈米複合材料分為以下幾類：
1、高聚物/粘土奈米複合材料
由於層狀無機物在一定驅動力作用下能碎裂成奈米尺寸的結構微區，其片層間距一般為奈米級，它不僅可讓聚合物嵌入夾層，形成“嵌入奈米複合材料”，還可使片層均勻分散於聚合物中形成“層離奈米複合材料”。其中粘土易與有機陽離子發生交換反應，具有的親油性甚至可引入與聚合物發生反應的官能團來提高其粘結。其製備的技術有插層法和剝離法，插層法是預先對粘土片層間進行插層處理後，製成“嵌入奈米複合材料”，而剝離法則是採用一些手段對粘土片層直接進行剝離，形成“層離奈米複合材料”。
2、高聚物/剛性奈米粒子複合材料
用剛性奈米粒子對力學效能有一定脆性的聚合物增韌是改善其力學效能的另一種可行性方法。隨著無機粒子微細化技術和粒子表面處理技術的發展，特別是近年來奈米級無機粒子的出現，塑料的增韌徹底衝破了以往在塑料中加入橡膠類彈性體的做法。採用奈米剛性粒子填充不僅會使韌性、強度得到提高，而且其價效比也將是不能比擬的。
3、高聚物/碳奈米管複合材料
碳奈米管於1991年由ma 發現，其直徑比碳纖維小數千倍，其主要用途之一是作為聚合物複合材料的增強材料。
碳奈米管的力學效能相當突出。現已測出碳奈米管的強度實驗值為30－50GPa。儘管碳奈米管的強度高，脆性卻不象碳纖維那樣高。碳纖維在約1%變形時就會斷裂，而碳奈米管要到約18%變形時才斷裂。碳奈米管的層間剪下強度高達500MPa，比傳統碳纖維增強環氧樹脂複合材料高一個數量級。
三、前景與展望
在高聚物/奈米複合材料的研究中存在的主要問題是：高聚物與奈米材料的分散缺乏專業裝置，用傳統的裝置往往不能使奈米粒子很好的分散，同時高聚物表面處理還不夠理想。我國奈米材料研究起步雖晚但發展很快，對於有些方面的研究工作與國外相比還處於較先進水平。如：漆宗能等對聚合物基粘土奈米複合材料的研究；黃銳等利用剛性粒子對聚合物改性的研究都在學術界很有影響；另外，四川大學高分子科學與工程國家重點實驗室發明的磨盤法、超聲波法制備聚合物基奈米複合材料也是一種很有前景的手段。儘管如此，在總體水平上我國與先進國家相比尚有一定差距。但無可否認，奈米材料由於獨特的效能，使其在增強聚合物應用中有著廣泛的前景，奈米材料的應用對開發研究高效能聚合物複合材料有重大意義。特別是隨著廉價奈米材料不斷開發應用，粒子表面處理技術的不斷進步，奈米材料增強、增韌聚合物機理的研究不斷完善，奈米材料改性的聚合物將逐步向工業化方向發展，其應用前景會更加誘人。
參考文獻：
［1］ 李見主編.新型材料導論.北京：冶金工業出版社，1987.
［2］都有為.第三期工程科技論壇——‘奈米材料與技術’報告會.
