纳米二氧化硅

时间：2024-06-01 13:01:17编辑：奇事君

理工学科是什么

　　理工学科是指理学和工学两大学科。理工，是一个广大的领域包含物理、化学、生物、工程、天文、数学及前面六大类的各种运用与组合。
　　理学
　　理学是中国大学教育中重要的一支学科,是指研究自然物质运动基本规律的科学,大学理科毕业后通常即成为理学士。与文学、工学、教育学、历史学等并列，组成了我国的高等教育学科体系。
　　理学研究的内容广泛，本科专业通常有：数学与应用数学、信息与计算科学、物理学、应用物理学、化学、应用化学、生物科学、生物技术、天文学、地质学、地球化学、地理科学、资源环境与城乡规划管理、地理信息系统、地球物理学、大气科学、应用气象学、海洋科学、海洋技术、理论与应用力学、光学、材料物理、材料化学、环境科学、生态学、心理学、应用心理学、统计学等。

　　工学
　　工学是指工程学科的总称。包含仪器仪表能源动力电气信息交通运输海洋工程轻工纺织航空航天力学生物工程农业工程林业工程公安技术植物生产地矿材料机械食品武器土建水利测绘环境与安全化工与制药等专业。

以纳米二氧化硅为例,简述其有哪些独特的效应?

　　由于纳米二氧化硅（SP30）具有小尺寸效应，表面界面效应、量子尺寸效应和宏观量子遂道效应和特殊光、电特性、高磁阻现象、非线性电阻现象以及在高温下仍具的高强、高韧、稳定性好等奇异性，纳米二氧化硅（SP30）可广泛应用各个领域，具有广阔的应用前景和巨大的商业价值。纳米二氧化硅（同VK-SP30）是应用较早的纳米材料之一，关于纳米SiO2在橡胶改性、工程塑料、陶瓷、生物医学、光学、建材、树脂基复合材料改性中的应用已有过许多报道，这里重点介绍纳米二氧化硅（同VK-SP30）在其他领域的应用进展。
　　纳米二氧化硅(SP30)作为纳米材料家族中的一员，对其开发具有重要的实际意义。我国纳米材料的研究已取得许多成果，但纳米SiO2的应用才刚刚起步，随着对纳米SiO2研究的深入，应用领域的扩宽，纳米二氧化硅(SP30)会进一步工业化，纳米二氧化硅（SP30）材料也必然引起更多的关注，必将开辟更加广阔的应用前景。

北京理工大学化学类专业怎么样

找工作的话北化往往会比北理工有竞争力，那边教学相对好些。
但是北理工985的牌子不是吃干饭的，大学有些东西跟高中不一样。整体实力是非常重要的。
单说这边化学类专业的话，理学院有应化、化学，材料学院有材化、高分子，其中应化相对较好，但是好坏这东西很难说，跟学生自己关系很大。
怎么说呢，有一点能确定，只要你自己够努力，北理工任何专业的牌子都绝对不会托你后腿。
不过说回来，全国大环境看，化学类专业就业都不咋样，要是有机会还是学学自动化车辆啥的吧。

沉淀法纳米二氧化硅粒子是透明的吗

1.1 二氧化硅的种类二氧化硅也称硅质原料，不仅包括天然矿物，也包括各种合成产品，其产品可分为结晶态和无定形态两类。二氧化硅天然矿物通常包括结晶态二氧化硅矿物石英砂、脉石英、粉石英和无定形硅矿物硅藻土。合成产品主要是白炭黑（无定形二氧化硅），包括气相白炭黑（气相二氧化硅）、沉淀白炭黑（沉淀二氧化硅）。石英是二氧化硅天然矿物的主要矿物组分，化学成分为SiO2，玻璃光泽，断口呈油脂光泽。贝壳状断口，莫氏硬度7，密度2.65～2.66 。颜色不一，无色透明的叫水晶，乳白色的叫乳石英。按其结晶习性分，三方晶系的为低温石英，又叫 -石英；六方晶系的为高温石英，又称 -石英。石英砂是一个矿产品的专门名词，它泛指石英成分占绝对优势的各种砂，诸如海砂、河砂、湖砂等。地质学按成因将它们划分为冲积砂、洪积砂、残积砂等。石英砂的矿物含量变化很大，以石英为主，其次包含各类长石、岩屑、重矿石（石榴子石、电气石、辉石、角闪石、榍石、黄玉、绿帘石、钛铁矿等）以及云母、绿泥石、黏土矿物等。石英砂岩，是一种固结的砂质岩石，常简称为砂岩，是自然界最常见、最普通的硅质矿物原料之一，其石英和硅质碎屑含量一般在95%以上，副矿物多为长石、云母和黏土矿物，重矿物含量很少。常见的重矿物有电气石、金红石、磁铁矿等。石英岩是由石英砂岩或其他硅质岩石经过变质作用而形成的变质岩。脉石英是与花岗岩有关的岩浆热液矿脉，其矿物组成几乎全部为石英。粉石英是一种颗粒极细、二氧化硅含量很高的天然石英矿。粉石英这一词过去叫法很多，它既包括天然的粉石英，同时也包括了由硅质矿物原料（石英岩、脉石英）加工而成的石英细粉。硅砂是以石英为主要成分的砂矿飞总称。以天然颗粒状态从地表或地层中产出的硅砂，以及石英岩、石英砂岩风化后呈粒状产出的砂矿称为“天然硅砂”（或简称“硅砂”）。与此对应，将块状石英岩、石英砂岩粉碎成粒状则称“人造硅砂”。 1.2 二氧化硅的性质 1.2.1 性质二氧化硅在自然界分布很广，如石英、石英砂等。白色或无色，含铁量较高的是淡黄色。密度2.65～2.66 。熔点1670℃（鳞石英）；1710℃（方石英）。沸点2230℃。不溶于水微溶于酸，微粒时能与熔融和碱类起作用。二氧化硅的化学式SiO2，式量60.08，也叫硅石，是一种坚硬难溶的固体。它常以石英、鳞石英、方石英三种变体出现。从地面往下16千米几乎65％为二氧化硅的矿石。天然的二氧化硅分为晶态和无定形两大类，晶态二氧化硅主要存在于石英矿中。纯石英为无色晶体，大而透明的棱柱状石英为水晶。二氧化硅是硅原子跟四个氧原子形成的四面体结构的原子晶体，整个晶体又可以看作是一个巨大分子，SiO2是最简式，并不表示单个分子。无定形二氧化硅为白色固体或粉末。二氧化硅的化学性质很稳定，不溶于水也不跟水反应，是酸性氧化物，不跟一般酸反应。二氧化硅的性质不活泼，它不与除氟、氟化氢和氢氟酸以外的卤素、卤化氢和氢卤素以及硫酸、硝酸、高氯酸作用。氟化氢(氢氟酸)是唯一可使二氧化硅溶解的酸，生成易溶于水的氟硅酸。反应式如下所示： SiO2 ＋ 4HF = SiF4↑ ＋ 2H2O 二氧化硅与碱性氧化物 SiO2 ＋ CaO =（高温） CaSiO3 二氧化硅能溶于浓热的强碱溶液： SiO2 ＋ 2NaOH = Na2SiO3 ＋ H2O （盛碱的试剂瓶不能用玻璃塞而用橡胶塞）在高温下，二氧化硅能被碳、镁、铝还原： SiO2＋2C=Si＋2CO↑ 1.2.2 二氧化硅结构在大多数微电子工艺感兴趣的温度范围内，二氧化硅的结晶率低到可以被忽略。尽管熔融石英不是长范围有序，但她却表现出短的有序结构，它的结构可认为是4个氧原子位于三角形多面的脚上。多面体中心是一个硅原子。这样，每4个氧原子近似共价键合到硅原子，满足了硅的化合价外壳。如果每个氧原子是两个多面体的一部分，则氧的化合价也被满足，结果就成了称为石英的规则的晶体结构。在熔融石英中，某些氧原子，成为氧桥位，与两个硅原子键合。某些氧原子没有氧桥，只和一个硅原子键合。可以认为热生长二氧化硅主要是由人以方向的多面体中国络组成的。与无氧桥位相比，有氧桥的部分越大，氧化层的粘合力就越大，而且受损伤的倾向也越小。干氧氧化层的有氧桥与无氧桥的比率远大于湿氧氧化层。因此，可以认为，SiO2与其说是原子晶体，却更近似于离子晶体。氧原子与硅原子之间的价键向离子键过渡。二氧化硅是制造玻璃、石英玻璃、水玻璃、光导纤维和耐火材料的原料。当二氧化硅结晶完美时就是水晶；二氧化硅胶化脱水后就是玛瑙；二氧化硅含水的胶体凝固后就成为蛋白石；二氧化硅晶粒小于几微米时，就组成玉髓、燧石、次生石英岩。物理性质和化学性质均十分稳定的矿产资源，晶体属三方晶系的氧化物矿物，即低温石英（α-石英），是石英族矿物中分布最广的一个矿物种。广义的石英还包括高温石英（β-石英）。石英块又名硅石，主要是生产石英砂(又称硅砂)的原料，也是石英耐火材料和烧制硅铁的原料。 1.3 应用领域和用途（1）玻璃平板玻璃、浮法玻璃、玻璃制品（玻璃罐、玻璃瓶、玻璃管等）、光学玻璃、玻璃纤维、玻璃仪器、导电玻璃、玻璃布及防射线特种玻璃等的主要原料（2）陶瓷及耐火材料瓷器的胚料和釉料，窑炉用高硅砖、普通硅砖以及碳化硅等的原料（3）冶金硅金属、硅铁合金和硅铝合金等的原料或添加剂、熔剂（4）建筑混凝土、胶凝材料、筑路材料、人造大理石、水泥物理性能检验材料（即水泥标准砂）等（5）化工硅化合物和水玻璃等的原料，硫酸塔的填充物，无定形二氧化硅微粉（6）机械铸造型砂的主要原料，研磨材料（喷砂、硬研磨纸、砂纸、砂布等）（7）电子高纯度金属硅、通讯用光纤等（8）橡胶、塑料填料（可提高耐磨性）在PVC地板中，粉石英主要作为填料，细度在320目，填充量为16%～18%；在PVC耐酸板管中，粉石英填料细度为400目，填充量为10%～15%，在塑料薄膜中，粉石英填料细度在600目以上，填充量为10%～12%。（9）油漆、涂料（可提高涂料的耐候性）硅藻土由于具有不同的粒子形状和结构特征，再加上极高的吸油量，涂料中用它作为消光剂，主要用于平光乳胶漆和清漆、底漆及某些混凝土涂料中，它还在涂料中用作增加遮盖性颜料遮盖力的填料。 2.1 白炭黑白炭黑是一种人工合成的无定形二氧化硅超微粒子填料，白炭黑是多孔性物质，化学名称水合二氧化硅，分子式SiO2•nH2O（其中nH2O是以表面羟基的形式存在），是微细粉末状或超细粒子状的二氧化硅，粒径小于100nm，通常为20~60nm，化学纯度高（高纯者SiO2达99.8%）。分散性好，比表面积大，密度2.319~2.653g/cm3，熔点1750℃。能溶于苛性碱和氢氟酸，不溶于水、溶剂和酸（氢氟酸除外）。耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性。白炭黑按制造工艺大体分为：气相法（气相法白炭黑、气相二氧化硅）；沉淀法（沉淀法白炭黑、沉淀法二氧化硅）。气相法白炭黑是利用氯硅烷经氢氧焰高温水解制得的一种精细、特殊的无定形粉体材料，制备工艺复杂，价格昂贵。气相法白炭黑常态下为白色无定形絮状半透明固体胶状纳米粒子（粒径小于100nm），无毒，平均原生粒径为7~40nm，有巨大的比表面积，可达400m2/g。产品纯度高，SiO2含量不小于99.8%，是一种多功能的添加剂，广泛用于涂料，可起到增稠、触变、消光等作用。沉淀法白炭黑又分为传统沉淀法白炭黑和特殊沉淀法白炭黑，前者是指以硫酸、盐酸、CO2与水玻璃为基本原料生产的二氧化硅，后者是指采用超重力技术、溶胶-凝胶法、化学晶体法、二次结晶法或反相胶束微乳液法等特殊方法生产的二氧化硅。沉淀白炭黑属于含水二氧化硅，SiO2含量90%左右，市场需求量大。沉淀白炭黑主要用作天然橡胶和合成橡胶的补强剂、牙膏摩擦剂等。气相白炭黑主要用作硅橡胶的补强剂、涂料和不饱和树脂增稠剂，超细二氧化硅凝胶和气凝胶主要用作涂料消光剂、增稠剂、塑料薄膜开口剂等。白炭黑比表面积研究是非常重要的，白炭黑的比表面积检测数据只有采用BET方法检测出来的结果才是真实可靠的，目前国内外比表面积测试统一采用多点BET法，国内外制定出来的比表面积测定标准都是以BET测试方法为基础的，请参看我国国家标准（GB/T 19587-2004）-气体吸附BET原理测定固态物质比表面积的方法。 2.2 白炭黑的制备工艺 2.2.1 气相白炭黑（气相二氧化硅）的制备工艺主要为化学气相沉积（CAV）法，又称热解法、干法或燃烧法。气相白炭黑的制备原理是硅卤化合物在氢气、氧气燃烧生产的水中进行高温（大于1000摄氏度）水解反应；然后聚冷，经过聚集、脱酸等后处理工艺而获得产品。空气和氢气分别经过加压、分离、冷却脱水、硅胶干燥、除尘过滤后送入合成水解炉。将四氯化硅原料送至精馏塔精馏后，在蒸发器中加热蒸发，并以干燥、过滤后的空气为载体，送至合成水解炉。四氯化硅在高温下气化（火焰温度1000~1800℃）后，与一定量的氢和氧（或空气）在1800℃左右的高温下进行气相水解；此时生成的气相二氧化硅颗粒极细，与气体形成气溶胶，不易捕集，故使其先在聚集器中聚集成较大颗粒，然后经旋风分离器收集，再送入脱酸炉，用含氮空气吹洗气相二氧化硅至PH值为4～6即为成品。其化学反应式如下： SiCl4(g)＋ 2H2(g)＋ O2(g)—> SiO2(g)＋4HCl(g) 2CH3SiCl3(g)＋ 2H2(g)＋5O2(g)—> 2SiO2(g)＋6HCl(g)+ 2CO2(g)+ 2H2O(g) 其中，CH3SiCl3是直接法合成甲基氯硅烷生产过程中不可避免的副产物，其比例约占单体总产量的10%~15%。由于Si原子上多出一个甲基，用其合成白炭黑的机理要比用SiCl4复杂得多。在20世纪60~70年代，气相白炭黑主要以四氯化硅为原料，生产工艺较易控制，但成本较高。目前气相白炭黑制造公司与有机硅单体生产公司密切合作，利用廉价的有机硅副产物为主要原料，生产气相法白炭黑；而气相法白炭黑生产过程中副产的盐酸，则返回有机硅单体厂用于有机硅单体的合成，同时用于有机硅产品的后加工，形成一个资源循环利用，相互促进发展的良性循环，具有极好的社会经济效益。德国迪高沙（Degussa）公司和美国卡伯特（Cabot）公司的气相法生产技术全球领先。他们的生产装置规模大，自动化程度高，产品成本低，牌号（尤其是应用于特殊领域的功能性专用产品牌号）多，品质好，如表面积分布均匀、含水量低。我国沈阳化工股份有限公司及上海氯碱化工股份有限公司也采用气相法生产，但在生产规模、生产技术、自动化程度及产品牌号等方面远不及国外大公司。广州吉必盛科技实业有限公司是目前国内产量最大，牌号最全，技术最先进的气相二氧化硅供应商，是气相二氧化硅国家标准GB20020-2005负责起草单位。 2.2.2 沉淀白炭黑（沉淀二氧化硅）的制备工艺沉淀二氧化硅由水玻璃（硅酸钠）与硫酸或盐酸反应制得。其中反应式如下： SiO2+ Na2CO3—>SiO2•Na2O + CO2 (SiO2•Na2O)ag+ H2SO4—> SiO2+ Na2SO4+ H2O 沉淀白炭黑所用的原料水玻璃，又名泡花碱，无色、青绿色或棕色的固体或黏稠液体，是由硅石（石英砂）、纯碱（土碱）在熔化窖中共熔、冷却、粉碎制得，其燃料为煤、天然气、煤气均可。水玻璃生产工艺可分为干法和湿法两种，通常所用的是干法生产固体水玻璃，再溶解转换成所需要规格的液体水玻璃。沉淀法的生产技术、设备简单，产品活性不高，颗粒不易控制，亲和力差，补强性能低，颗粒表面水性羟基键合严重，消弱了产品的结合力。二次结晶生产超细白炭黑便是在沉淀法生产技术前提下进行了品种处理的改良技术。采用二次结晶新工艺，可以全自动工艺化生产。其SiO2含量在94%以上，比表面积达269~320m2/g，粒径最粗为1000目，最细可达纳米级。白炭黑用量最大的领域是在橡胶行业中作为最佳白色补强填料。近年来，由于国内胶鞋及轮胎工业的发展，刺激了作为橡胶补强剂的白炭黑生产的快速增长。目前国内外填料用白炭黑，主要以石英砂为原料制成水玻璃后，再以沉淀法生产白炭黑。该生产工艺耗费大量纯碱和酸，生产成本较高。不少研究者正在探讨用硅藻土、蛇纹石、硅灰石、高岭土、膨润土等非金属矿物和其他原料生产白炭黑的工艺。第三军医大学研究成功用硅藻土生产白炭黑和聚合氯化铝。浙江广科化工有限公司、吉林省临江市业住化工有限公司用硅藻土生产白炭黑。宜宾五粮液集团精细化工有限公司是国内唯一一家用植物（如稻壳、谷壳灰为原料）生产白炭黑（二氧化硅）的厂家，年产白炭黑4000t。 2.3 白炭黑的应用白炭黑由于其耐酸、耐碱、耐高温及良好的电绝缘性能和分散性，因而被广泛地用于橡胶、塑料、涂料、造纸、日用化工等行业中作为最佳的白色补强填料。气相法白炭黑制备复杂，成本高，主要用于特殊用途。 2.3.1 气相法白炭黑的应用气相白炭黑广泛地用于硅橡胶、油漆涂料、油墨和复印机墨粉、胶黏剂、电缆料与不饱和聚酯树脂、植物保护、食品和化妆品，可起到补强、增稠、抗结块、控制体系流变和触变等作用。气相白炭黑大量的应用于室温硫化硅橡胶和高温化硅橡胶，它们往往是以附聚体的形式分散在基体中形成三维的中国状结构，与硅橡胶基料的接触面大，在硫化过程中形成的交联点多，从而对硅橡胶起到增稠和补强作用。在液态涂料和油漆中，气相白炭黑兼有流变助剂、防沉剂、助分散剂、消光剂的功能。在配方中加入气相白炭黑，可以控制体系的流变性和触变性，既防止涂料和油漆在施工过程中的流挂现象，又可保证涂层厚薄均匀，获得高品质的涂刷效果。气相白炭黑在液态涂料和油漆中，能够提高颜料和填料的悬浮性，改善颜料的分散性，从而有效防止颜料和填料在体质中沉降，使其具有良好的储存性。气相白炭黑作为消光剂，其作用是调整漆膜的表面光泽，并赋予漆膜表面良好的油腻感。另外，气相白炭黑在油漆和涂料体系中，能够提高涂层的抗刮擦和耐磨性能，加强了防腐蚀的作用。粉末涂料中也常常用到气相白炭黑。在粉末涂料中，气相白炭黑可以改善粉末涂料的自由流动、防结块和流动特性。气相白炭黑也常常应用于塑料和弹性体以及不饱和聚酯树脂中。在塑料的混料中加入传统的填料外，再加入少量的气相白炭黑就会产生明显的补强作用，大大提高材料的强度和力学性能，从而改善加工工艺和制品的性能。而在不饱和聚酯树脂中加入少量的气相白炭黑可以赋予树脂极佳的透明度和优异的物理性能，这些特性都有助于提高下游制品的质量。气相白炭黑是一种重要的无机化工原料，在工业发展中有着不可替代的作用，除了传统的应用行业外，还必将应用于新的领域，但由于其价格较高，往往限制了其更广泛的应用，如在橡胶行业中目前还是大量使用沉淀白炭黑。 2.3.2 沉淀白炭黑的应用沉淀白炭黑又称沉淀水合二氧化硅。它是一种具有高比表面积、高结构、高活性的补强填充改性材料，因其具有特殊的表面结构和颗粒形态结构以及独特的物理、化学特性，应用领域广泛，是一种重要的补强填充剂。在浅色和彩色产品中更具有炭黑所无法比拟的优点，表面活性和补强性能比其他无机浅色填料（如碳酸钙、陶土、高岭土、云母等）更优异。通过控制沉淀白炭黑制备反应过程中物料的比例、流量以及反应的压力、温度、时间，经过滤、洗涤和干燥等后处理，可得到不同比表面积、粒径、纯度、结构度、孔隙度的制品。白炭黑生产工艺不同，其物理、化学特性也各不相同，如表3-7所示。表3-7 不同规格的白炭黑的物理、化学特性项目 Zeosil175 Zeosil15 Zeosil175Gr Zeosil125Gr Tixosil383 二氧化硅质量分数 0.93 0.92 0.93 0.93 0.93 PH值 6.8 6.9 6.8 6.7 6.9 水分质量分数（105℃，2h） 0.055 0.060 0.060 0.060 0.070 灼烧减量（1000℃/% 4.0 4.5 4.0 4.0 4.5 CTAB比表面积/（m2/g） 162 160 165 120 160 BET比表面积/（m2/g） 165 240 168 125 260 DOP吸油值/(ml/100g) 280 250 250 230 250 压紧密度/（mg/m3） 0.28 0.30 0.30 0.30 0.17 干基筛余物质量分数（10目） — — 0.80 0.85 — 325目湿筛余物质量分数 — — — — 0.005 不同比表面积、不同粒径大小的白炭黑可满足不同用途和性能要求。沉淀白炭黑广泛用于橡胶、塑料的填充补强剂、油漆增稠剂、油漆涂料添加剂、合成润滑脂和硅脂稠化剂、制革业平光剂、农药分散剂、造纸填充剂、合成树脂（聚酯树脂、弹性聚氨酯）的添加剂、电子电气业绝缘绝热填料及日用化工原料等行业。同时用于聚丙烯、无毒聚氯乙烯塑料薄膜的开口剂和食品、农药医药的防结块剂和载体。沉淀白炭黑用量最大的领域是在橡胶工业中作为最佳的白色补强填料，在白色和浅色填料中补强性能和表面活性优异，广泛用于橡胶鞋底、轮胎、胶管、胶带、胶辊、橡胶密封件等产品。生产橡胶制品过程中通常需要在胶料中加入炭黑来提高强度、耐磨性和抗老化性，但由于炭黑的加入使得制品均为黑色且档次不高。将白炭黑作为补强剂，在普通橡胶中添加少量白炭黑后，产品的强度、耐磨性和抗老化性等性能均达到或超过传统高档橡胶制品，而且能生产出新颖、性能优异的新一代橡胶制品，如白炭黑改性的橡胶材料，并且可以保持颜色长久不变。彩色轮胎侧面胶的抗折性能由原来的10万次提高到50万次以上且有望在不久的将来，实现国产汽车、摩托车轮胎的彩色化。将白炭黑加入到聚氯乙烯、环氧树脂、乙烯基树脂等可加工树脂材料中，能明显提高产品质量，方便加工成型，提高生产效率，增加品种，扩大应用范围。在聚氯乙烯塑料薄膜中添加白炭黑后，不但提高其透明度、强度、韧性，而且抗老化性能也明显提高。在普通塑料聚氯乙烯中添加少量白炭黑后生产出的塑料门窗硬度、粗糙度和抗老化性能均大幅度提高。利用白炭黑对塑料聚丙烯进行改性，主要技术指标（吸水率、绝缘电阻、压缩残余变形、绕曲强度等）均达到或超过工程塑料尼龙6的性能指标，可实现聚丙烯工程塑料制件替代尼龙6使用，产品成本大幅度下降，其经济效益十分显著。我国是涂料生产消费大国，但目前国产涂料普遍存在着性能方面的不足，诸如悬浮稳定性、触变性、耐磨性、耐洗刷性能较低等问题，致使每年需进口大量高档涂料。在涂料中，白炭黑可发挥防止结块和悬浮、增稠、触变性等功能。白炭黑在涂料中成功应用，一改过去产品的不足，其主要性能指标大幅度提高，如外墙涂料的耐洗刷性由原来的1000多次提高到1万多次；人工加速气候老化和人工辐射暴露老化时间由原来的250h（粉化1级、变色2级）提高到600h（无粉化、漆膜无变色，色差值4.8）。此外，涂膜与墙体结合强度大幅度提高，涂膜硬度显著增加，表面自洁能力也获得改善。

纳米材料――二氧化硅对生物体的毒性效应

纳米二氧化硅微粉又称“超微细白炭黑”，带有表面羟基和吸附水，具有粒径小、比表面积大、化学纯度高、分散性能好、热阻、电阻等方面的特异性能，以及优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性。纳米二氧化硅微粉能提高材料和产品固有的物理属性和化学性能，是橡胶、化工、轻工、纺织、电子、机械、食品、医药、农业等行业提高产品质量指标所需要的“工业味精”。
广泛应用于催化剂，催化剂载体，石油化工，脱色剂，消光剂，橡胶补强剂，塑料充填剂，油墨增稠剂，金属软性磨光剂，绝缘绝热填充剂，高级日用化妆品填料及喷涂材料等各种领域。本项目采用的是化学直接合成法，改良国内传统的沉淀法，在生产工艺中采用分段加入酸和缓释剂及表面处理剂方式，控制SiO2粒子生长，破坏粒子表面羟基的相互作用，阻止粒子团聚。
该项成果具有工艺流程短、设备数量少、易于操作和控制、产品质量性能稳定、纯度高、粒度小、收率高、原料价廉易得等优点。利用本技术生产的纳米SiO2其物化性能都达到或超过了国内同类产品，其粒径很好的控制在20nm以下，具有很好的表面效应，机械加工性能。这种新型的功能性材料，在表面能、热阻、光吸收、电阻及催化剂载体等方面具有常规材料无法替代的特异性能。
性能特点
采用本技术生产的纳米级二氧化硅，经处理后加入少许在尼龙中，制成增强型纳米级复合材料，该材料外观无差异，但性能优异，具有如下：①结晶速度快，晶体细小；②抗蠕变性能好；③有良好的阻隔性能；④可回收利用10次而性能基本不变；⑤密度小、强度高、刚性好、耐热性强；⑥优异的成型加工性能，无塌坑、溢边等缺陷。可取代聚丙醚等塑料生产汽车引擎部件。加入3-5%的纳米二氧化硅后，其产品更为质轻，冲击强度与纯PA6相同，但拉伸强度提高约63%，热挠曲温度提高约55%，特别适用于生产轻质零部件。
前景
纳米二氧化硅是重要的高科技超微细无机新材料，广泛应用于工业产品的高补强添加剂。用于橡胶、塑料、造纸、油漆、陶瓷、制鞋、树脂、农药、日用化工等行业，享有“材料科学的原点”、“工业味精”之美誉。世界发达国家在工业品中大量使用白炭黑，德国高达064%，而我国不到1%，我国的工业生产质量普遍提高有赖于超微细白炭黑在我国的大规模生产。我国生产白炭黑具有丰富的原料优势，有条件大力发展白炭黑产品，白炭黑为相关工业领域的发展提供了新材料基础和技术保证。随着国民经济的不断发展，国内对超微细白炭黑的需求将会大幅度增长，市场潜力巨大。由于国内传统生产方法受原料来源限制导致产品价格偏高，以及生产产品达不到超精微粉级别,因此限制了使用范围，无法满足市场需要。国外限制向中国转让微粉生产技术，进口国外产品价格又偏高。
本技术较好的解决了以上问题，其工艺流程短，生产耗能低，成本低，价格是进口同类产品的二分之一，完全可以替代进口同类产品，具有明显的市场竞争优势。
纳米微小但损害可能不小———英国媒体最近专门发表文章阐述了这个问题。纳米颗粒可以钻进人的大脑、血管及各种器官，这正是由于纳米微粒十分微小因而可以无孔不入的特性所决定的。今天，如果工业化生产产生大规模的各种各样的等于或小于十亿分之一米的微粒，并广泛地排放于大气环境中，完全有可能对人和动植物造成危害。但也有研究人员认为，只要做好防备，在纳米技术的生产工艺和技术上保证高质量，是可以避免或减少这样的伤害的。其实，汽车尾气中的碳微粒、焊接生产中的氧化锰等，都是工业生产和技术创新与使用中有意无意产生的形形色色的纳米分子。人们已经早就暴露于这样的数以吨计的纳米分子中。纳米技术尽管还处于雏形，但世界科技界和实业界已经在为其应用到人类生活的实践将要产生的巨大经济效应而欢欣鼓舞了。甚至很多人预测，这将是继IT技术之后推动社会经济发展的又一种巨大的科技推动力和生产力，而且不会像生物医学与基因技术那样导致许多负面影响，让人产生数不清的忧虑并引发无休无止的伦理和法律论争。那么，纳米技术是不是像人们想象得那么安全？现在不仅是一些门外汉，就连一些专业人员都对纳米技术可能存在的隐患提出了看法。因为微小，所以可以无孔不入，包括人类的大脑 .2004年7月11日英国《独立报》上发表了署名查尔斯的文章，首先是欢迎人类发明和创造了纳米技术，是人类创造力的成功，然后话锋一转，警告这一技术可能对人类带来危害。而在此之前，剑桥大学退休的工程学教授约翰·卡洛尔早就表达了与查尔斯相同的对纳米和IT技术的担心，而且写成报告(内含一些证据)上交英国皇家工程协会和皇家工程研究院。因为，纳米技术可以制作微型计算机和微小的医学器械，但也有可能进行自我复制而难以控制。当然，这些人的担心尽管引起了反响，但还没有真正掀起波澜。不过，当一些纳米技术对生物健康和生命不利影响的证据慢慢显现时，人们对纳米技术的担心终于提到议事日程上来了。纳米是一米的十亿分之一，或人类头发直径的1/80000,这就意味着这种极其微小的颗粒可以无孔不入，对人和生物的健康可能造成危害。最近美国的一项发现对纳米可能存在的危害提供了比较有力的证据。美国南方卫理公会大学毒理学家伊娃·奥伯多斯特用捕获的一种鱼———黑鲈进行了一种暴露于纳米分子的实验。奥伯多斯特把这条鱼暴露于球状分子碳-60的各种浓度不同的环境中，结果发现两天之后鱼的肝脏内出现了对入侵物———碳-60分子的免疫反应。而且碳-60分子可能已经对大脑造成了伤害，破坏了对大脑和中枢神经系统起保护作用的细胞。有专家认为，如果防备措施得力，伤害是可以避免的碳-60分子实际上就是无数纳米分子中的一种，也是富勒微粒家族中的成员之一。富勒微粒早就用于精密仪器制造，它的得名来自于设计网格球形穹顶的建筑师富勒·巴克敏斯特。富勒微粒以其独特的分子结构和抗热性而广泛地使用于各种工业产品，如燃料电池、高温润滑材料等。发现碳-60分子可能损害人和生物的神经组织无疑加大了人们对纳米技术潜在危险性的担心。而且这种担心在逐渐加深，因为在历史上研究人员也发现过其他纳米分子曾对人的大脑有过类似的伤害。比如，1941年，美国霍普金斯医院的研究人员发现，纳米颗粒在被人吸收后可以钻进大脑，这正是由于纳米微粒十分微小因而可以无孔不入的特性所决定的。一些微小的病毒分子实际上就是纳米分子，当时研究人员发现黑猩猩和猕猴吸入了空气中的脊髓灰质炎(小儿麻痹症)病毒分子后，一些病毒分子就钻入到接收嗅觉信号的神经通道，破坏了起保护作用的血脑屏障。今天，如果工业化生产产生大规模的各种各样的等于或小于十亿分之一米的微粒，并广泛地排放于大气环境中，完全有可能对人和动植物造成危害，因为纳米分子可以无孔不入，损害人和生物的大脑、血管及各种器官。但是，对于这种损害，也有研究人员认为担心是可以的，但只要做好防备和在纳米技术的生产工艺及技术上保证高质量，是可以避免或减少这样的伤害的。比如，最早发现富勒微粒的美国赖斯大学生物和环境纳米技术中心主任薇姬·科尔文就认为，并非所有的富勒微粒都有毒，因为可以对富勒微粒加进保护膜。而在奥伯多斯特对鲈鱼的研究中，没有对富勒微粒使用保护膜。如果对富勒微粒使用保护膜，即使它们进入人和生物体内，也可以消除富勒微粒对生物的毒害。科尔文还指出，使用富勒微粒时，该微粒都有极其稳定的表面涂层，后者不仅能将富勒微粒的球面覆盖起来，而且能通过化学反应把表层物质和碳元素结合在一起。所以，对人和生物的危害不会很大。比起现在空气中的众多微粒(纳米)分子，富勒分子的危害和污染只能是小巫见大巫。比如，汽车尾气中的碳微粒、焊接生产中的氧化锰等，都是工业生产和技术创新与使用中有意无意产生的形形色色的纳米分子。人们已经早就暴露于这样的数以吨计的纳米分子中。虽然对纳米不必惊慌，但广泛使用纳米技术前应该进行谨慎的观察和论证,虽然科尔文对富勒分子的解释可以减少人们的担心，但是也更增加了人们对今天各种各样释放于环境中的纳米分子的担心。凑巧的是，多年来奥伯多斯特的父亲、罗彻斯特大学颗粒物质研究中心主任冈特·奥伯多斯特也在对纳米分子进行毒性研究。他的研究表明，从猴子到老鼠，都可能通过嗅觉通道吸入超细微粒而使身体受到损害。更令人担心的是，人也有这样的通道，因而形形色色的纳米分子极有可能对人造成危害。当然冈特也提醒说，人们现在不必对纳米技术感到惊慌，因为一方面不是所有的纳米颗粒都有毒性，它们是不确定的；另一方面可能大多数人工微粒都是无害的，当然这需要研究来证实.对于纳米技术的担心，也许查尔斯王子的观点值得考虑。他拿20世纪60年代曾广泛使用的一种药物“反应停”来做相类似的类比。他说，以“反应停”灾难为例(曾造成数以万计的畸形胎儿，即四肢短小或无上肢的“海豹儿”)，假如纳米技术不造成相似的混乱才是令人吃惊的，除非进行适宜的管理和谨慎从事。言下之意是，正如当初并没有彻底弄清反应停的药理作用就盲目地应用于孕妇以制止早期怀孕反应一样，结果造成了数以万计的畸形儿诞生。如果在广泛使用纳米技术前不进行谨慎的观察和论证，并通过实验证明它们对人体和生物无毒，就有可能造成类似“反应停”一样的灾难。 http://www.aqkp.org/asp/gnews/detail.asp?n_id=511