納米材料具有獨(dú)特的力學(xué)、光、熱、電、磁、吸附、氣敏等性質(zhì)，在傳統(tǒng)材料中加入納米粉體將大大改善其性能或帶來(lái)意想不到的性質(zhì)。但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于納米粒子粒徑小，表面活性高，使其易發(fā)生團(tuán)聚而形成尺寸較大的團(tuán)聚體，嚴(yán)重地阻礙了納米粉體的應(yīng)用和相應(yīng)的納米材料的制備。

納米粉體團(tuán)聚現(xiàn)象

目前市場(chǎng)上很多納米產(chǎn)品表征出來(lái)發(fā)現(xiàn)既含納米級(jí)顆粒又含微米級(jí)顆粒，不能實(shí)現(xiàn)真正的納米標(biāo)準(zhǔn)（1-100nm），主要原因就是粉體團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重，納米級(jí)顆粒又團(tuán)聚成了大顆粒。

1、納米粉體為什么會(huì)團(tuán)聚？

所謂納米粉體的團(tuán)聚是指原生的納米粉體顆粒在制備、分離、處理及存放過(guò)程中相互連接、由多個(gè)顆粒形成較大的顆粒團(tuán)簇的現(xiàn)象，一般分為軟團(tuán)聚和硬團(tuán)聚兩種。

納米粉體的團(tuán)聚與分散性取決于其形態(tài)和表面結(jié)構(gòu)等。而納米粉體的形態(tài)和表面結(jié)構(gòu)又與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、雜質(zhì)、表面吸附和化學(xué)反應(yīng)、制備工藝、環(huán)境狀態(tài)等諸因素有關(guān)，因而導(dǎo)致了納米粉體團(tuán)聚與分散機(jī)制的復(fù)雜性和多樣性。

2、如何解決納米粉體的團(tuán)聚問(wèn)題？

解決納米粉體的團(tuán)聚問(wèn)題，需要采用一定的手段將納米粉體均勻分散開(kāi)。納米粉體的分散方法主要有超聲波分散、機(jī)械力分散和化學(xué)法分散。目前應(yīng)用最為廣泛的是化學(xué)分散，即表面改性。

表面改性是指通過(guò)采用表面添加劑的方法，使粒子表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和物理作用，從而改變粒子表面狀態(tài)，如表面原子層結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)、表面疏水性、電性、化學(xué)吸附和反應(yīng)特性等。通過(guò)表面改性，可提高粉體的分散性、耐久性、耐候性，提高表面活性，從而使粒子表面產(chǎn)生新的物理、化學(xué)、光學(xué)特性，適用不同的應(yīng)用要求，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域，并顯著提高材料的附加值。

納米粉體表面改性的方法很多，主要有包覆處理改性、沉淀反應(yīng)改性、表面化學(xué)改性、機(jī)械化學(xué)改性、高能處理改性、膠囊化改性、微乳化改性等。   

（1）包覆處理改性

包理處理改性也稱(chēng)涂覆和涂層，是利用無(wú)機(jī)物或有機(jī)物，主要表面活性劑，水溶性或油溶性高分子化合物及脂肪酸皂等粉體表面進(jìn)行包覆以達(dá)到改性的方法。如包括利用吸附、附著及簡(jiǎn)單化學(xué)反應(yīng)或沉淀現(xiàn)象進(jìn)行包膜。

（2）沉淀反應(yīng)改性

利用化學(xué)反應(yīng)并將其生成物沉淀在被改性粉體的表面，使形成一層或多層“改性層”的方法，以改變納米粉體材料的表面特性，使其達(dá)到所需的使用要求，這是濕法改性的主要方法。

（3）表面化學(xué)改性

這是表面改性最重要、最常用的方法。表面化學(xué)改性通過(guò)表面改性劑與顆粒表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，從而使表面改性劑覆蓋粒子表面，改變納米粉體顆粒表面結(jié)構(gòu)和狀態(tài)，達(dá)到表面改性的目的。表面化學(xué)改性方法除利用表面官能團(tuán)外，還利用游離基反應(yīng)，鰲合反應(yīng)，溶膠吸附和偶聯(lián)劑。

納米粒子比表面積大，表面鍵態(tài)，電子態(tài)不同于粒子內(nèi)部，配位不全導(dǎo)致懸掛鍵大量存在，這就為采用化學(xué)反應(yīng)對(duì)納米粒子表面改性提供了有利條件。

納米粉體材料的表面化學(xué)改性受到諸多因素的影響。主要有：納米粉體顆粒表面的性質(zhì)影響；表面改性劑的種類(lèi)、用量及使用方法的影響；工藝設(shè)備及操作條件的影響等。

（4）機(jī)械化學(xué)改性

機(jī)械化學(xué)改性是通過(guò)超微粉碎及其它強(qiáng)烈機(jī)械力作用的過(guò)程有目的的對(duì)粉體表面進(jìn)行激活，在一定程度上改變顆粒表面的晶體結(jié)構(gòu)（表面無(wú)定形化）、溶解性能、化學(xué)吸附和反應(yīng)活性（增加表面的活性點(diǎn)或活性從點(diǎn)）等。

（5）高能處理改性

通過(guò)電暈、紫外光、等離子體放射線、微波等高能粒子作用，在納米粒子表面產(chǎn)生活性點(diǎn)，增加表面活性，容易與其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或吸附，對(duì)納米粒子表面改性進(jìn)而達(dá)到易分散的目的。

（6）膠囊化改性

膠囊化改性是在粉體顆粒表面上覆蓋均質(zhì)而且有一定厚度薄膜的一種表面改性方法。

（7）微乳化改性

在納米粒子的制備中，形成兩種或兩種以上不互溶液體的熱力學(xué)穩(wěn)定的，各向同性的、外觀透明或半透明的分散體系，微觀上由表面活性劑界面膜所穩(wěn)定的一種或兩種液體的液滴所構(gòu)成的微乳液。粒子表面包覆一層表面活性劑分子，使粒子間不易聚結(jié)，通過(guò)選擇不同的表面活性劑、助表面活性劑可對(duì)粒子進(jìn)行修飾，并控制顆粒的大小。

從目前納米材料發(fā)展來(lái)看，納米粉體的團(tuán)聚問(wèn)題嚴(yán)重地限制了納米材料的應(yīng)用，納米粉體的分散及表面改性技術(shù)是納米材料發(fā)展過(guò)程中“重中之重”的技術(shù)。只有處理好這些問(wèn)題，納米粉體材料才能發(fā)揮巨大的功能。納米粉體顆粒的均勻分散是各種材料改性后性能能否得到提高的關(guān)鍵，采用各種納米粉體表面改性技術(shù)，可以使納米粉體的表面和基體具有兼容性。