銀納米復合材料的研究進展

王春燕(重慶能源職業學院，重慶 402260)

銀納米復合材料的研究進展

王春燕(重慶能源職業學院，重慶 402260)

由于貴金屬納米復合粒子在光學、電學及生物學等領域都存在著潛在的應用前景，所以對金屬納米復合粒子的研究成為目前一個非常引人注目的研究領域。納米銀復合材料的高導熱性和導電性，以及較高的表面活性和催化性能，使納米銀復合材料在近年來受到了廣泛的關注。

納米銀；復合材料；納米粒子

金屬銀作為貴金屬一種，由于它的價格相對較便宜，在社會中有著都有非常廣泛的用途。銀在電子領域、醫藥領域以及高新技術方面都有重要應用[1-2]。銀憑借它優良的特性及較低的價格，在人們生活生產中起著舉足輕重的作用。隨著納米技術的迅速發展,金屬由于其絕緣體的電子躍遷、協同效應及光能轉換效應等特點，使得銀納米復合材料的研究仍是熱點,有著潛在的應用前景。

1 納米技術

納米技術是在1974年由研究員谷口紀男首次提出的在納米級別上進行材料的重新組裝[3]的一項技術。在“納米技術”四個字被提出來以后，“納米技術”被廣泛的認為是制備微小材料的一類技術，在電子、計算機等領域也受到廣泛關注；在生物醫藥領域，納米技術不斷被應用于研制新的藥物。隨著科學的發展，納米技術將被應用在越來越多的領域。

在醫學領域里，許多新生的藥物都是用納米材料研制出來的，納米材料在醫學領域里被廣泛應用。納米材料在生物醫藥學、工業等領域的研究與應用對人類環境衛生有潛在的有利因素，這些利益現在己被諸多文獻所認可。在生物方面,納米材料主要被研究其大小、形貌、生物利用率等。納米技術在醫藥工業領域的應用尤為突出,但是，目前只有少部分納米產品用于醫療領域方面。

2 納米復合材料

在納米技術中，納米復合材料是其中的一個重要環節，納米復合材料是在1984年由Roy和Komarneni所提出的[4]。納米復合材料是由至少兩種不同相的材料組合而成的，復合材料中至少有一相在某一個維度上是處于納米級的。納米復合材料不僅有組成復合材料的單一材料的性能，而且由于組合效應及材料間的相互作用，所以納米復合材料還可能具有原組分材料沒有的其他性能，即綜合性能。這使得納米復合材料具有廣闊的應用前景。

要想研究納米復合材料的性質及應用，首先應該制備納米復合材料。制備納米復合材料的方法很多，其中較為簡單的制備方法是原位分散聚合法。原位分散聚合法又被稱為在位分散聚合法,這是一種操作簡單、極具代表性的復合材料制備法，是將有機分子與無機分子前驅體共混制成混合液,然后加水和催化劑使無機分子前驅體縮聚,其次加入氧化劑促使原位聚合,然后對所得到的產物進行干燥處理,即可得到納米尺度的復合材料,即納米復合材料。該方法由于聚合物單體粒子粒徑較小,粘度比較低,表面變性后的無機納米粒子易均勻分散并在復合材料中保持這種形態,粒子的納米特性保持完好。因此在原位填充過程中減少了熱加工這一步，只需要經過一次聚合成形,排除了由熱加工產生的降解,從而穩定了基體的整體性能。隨著現代科技的發展，制備新型材料的方法也越來越多。

納米粒子由于具有良好的結構特點在催化劑方面，國際上已經把納米催化劑稱為第四代催化劑，例如金屬納米催化劑主要是貴金屬中的Pt、Ag及非貴金屬中的Ni、Fe等。除此外，可以在傳感器中得到應用，可以滿足傳感器速度快、靈敏度高以及檢測范圍廣的要求[5]。

3 銀納米復合材料的研究

銀納米復合粒子通常具有較小的不超過100nm的直徑，含有20-15000個銀原子。由于納米銀的表面增強拉曼光譜效應、小粒徑效應、較大的比表面積[6]等特點，使其具有非常好的抗菌效果，且安全性相對較高，抗菌性能持久[7]。除了抗菌性能外，銀納米復合材料還具有許多其他性能。例如：抗病毒、抗血管病，因此銀納米復合材料在醫療器械、傷口處理、生殖等諸多領域被廣泛應用。

3.1 銀納米復合材料的研究概況

到目前為止，金屬納米復合材料的研究得到了廣泛關注。納米金、銀等貴金屬納米復合材料都是極其熱門的科研課題，并且得到了深入研究。其中，銀納米復合材料作為一種新興的納米復合材料，它的形貌、尺寸、發色團等方面是很多文獻研究的方向。隨著對銀納米顆粒表面增強拉曼光譜效應等的認識，銀納米復合材料在光學方面的研究已經成為近年來納米復合材料研究領域的一個熱點，其合成方法和制備技術都得到了極大的改善。銀納米復合材料是在工業應用最受歡迎的貴金屬納米材料。納米銀復合材料可以分為以下幾類：納米銀與金屬的復合、納米銀與非金屬的復合以及納米銀與聚合物的復合。他們各有各的特點，在納米銀復合材料領域里已得到廣泛應用。

3.2 銀納米復合材料的制備

銀納米復合材料涉及的范圍較為廣泛，近年來隨著銀納米復合材料的廣泛應用，被研制出來的制備方法也多種多樣，各種方法的核心都是控制原料本身的性質以及反應條件，從而使體系中某一組成成分至少有一維的尺寸在納米級別范圍內。銀納米復合材料可分為納米銀/非金屬復合材料和納米銀/聚合物復合材料。他們各有各的制備方法。納米銀/非金屬復合物主要用于生產貴金屬催化劑,一般采取化學法如：浸漬法、離子交換法和吸附法來制備,在某些特定情況下也會用物理方法如蒸發法制備。納米銀/聚合物復合物是以銀作為納米單元,與高分子材料以各種方式復合而成的一種新型復合材料。納米銀/聚合物復合物的制備方法有以下幾種：（1）銀納米單元與高分子物質直接共混；（2）在高分子基體中原位生成銀納米粒子；（3）貴金屬納米粒子和高分子同時生成。這幾種方法各有各的特色，從而使銀納米復合材料領域有了更好的發展。

3.3 銀納米復合材料的應用

銀納米復合材料因具有很高的表面能和化學活性而表現出獨特的熱、電、光等性能和催化性能，因此銀納米復合材料具有廣闊的應用前景。

3.3.1 催化性能

納米復合粒子作催化劑有諸多優點。首先粒子粒徑較小，比表面積極大，催化效果也非常好，其次，納米復合粒子生成的電子大部分都能到達表面而不會在中途重新結合。則化學反應活性較高[8]。郭俊懷等在TiO2表面負載質量分數為0.5%的納米銀后，不但有效地提高了催化性能和使用壽命，而且表現出超強的絮凝作用，使催化劑易于反應物分離，從而達到催化劑循環使用的目的。用這種材料可催化降解活性污水，以及染料、糖等，具有活性高、壽命長等特點，且能循環使用，降低了處理污水的成本。

3.3.2 抗菌材料

銀離子能有效殺菌，在所有金屬中其殺菌活性位居第二（汞居第一，但因其有毒被禁用）。納米級銀的抗菌效果是微米級銀的200倍以上，因此納米銀復合抗菌劑是今后主要的研發方向和應用目標。在醫學領域，納米銀復合材料被廣泛用作抗菌、消毒等方面，納米銀在臨床上也有應用，納米銀復合材料在醫學方面的應用主要源自他具有好的抗菌作用。納米銀復合材料在生活中的應用也在不斷被研制，如抗菌耐磨地板、抗菌陶瓷等，讓人們走向了健康的生活。

3.4 銀納米復合材料的研究意義

由于銀納米復合材料具備銀納米粒子和與其復合的另一材料的特性，已成為金屬納米復合材料的典范。盡管目前銀納米復合材料的研究十分熱門，許多不同的銀納米復合材料也已一一問世，但由于對其的認識不足，使納米技術的發展存在著很大的局限性。因此，我們應試圖改進銀納米復合材料制備過程當中納米粒子的團聚現象，借助一些現代手段從微觀上解釋納米復合材料的新性能，并深入研究納米銀抗菌劑的抗菌特性和機理。

4 結語

目前納米復合材料制備技術雖然有些已十分成熟,然而大規模應用問題至今仍未能很好解決,從而限制了其快速發展。從90年代開始,世界各國投入了大量人力和物力展開對納米超細粉體的精心研究。此外,在納米材料發展的同時，納米材料檢測技術也日趨完善,包括檢測納米材料粒度的大小、形貌、孔隙、能量、分散性及穩定性等多種性能。同時還發明了許多新的檢測技術,如,重力、光學、激光及電子等。由于納米銀復合材料的特有的性能，使其具有十分廣闊的應用前景。

[1]蔣鶴麟，祁更新等.銀合金及銀復合材料的技術發展[J].貴金屬，2000，21（3）：56.

[2]張文鉦，張羽天.載銀抗菌材料極其制品[J].貴金屬，1998，19（4）：50.

[3]N.Taniguchi.Tokyo,Proc.OfInternationalConferenceonPrecisionEngincering(ICPE)[J].Tokyo,Japan.1974，pp:18-23.

[4]R.Roy,S.Komarncni,D.M.Roy.Multi-phasicCeramicCompositesMadebySol- gelTeehnique[J].MaterialsResearchSocietySymposium-Proceedings.1984，32(6):347-359.

[5]趙玉嶺，納米材料性質及應用[J].煤炭技術2009，28（8）：149-151.

[6]向東喜，鄭叢龍.納米抗菌材料抗病毒作用的研究進展[J].中國微生態學雜志，2009，8（21）：760-761.

[7]郭宏，楊慧萍.制備納米銀的液相還原法的條件優化研究[J].中國微生態學雜志，2008，25（6）：536-538.

[8]舒東，何春，郭海福.納米Ag-TiO2/TiO光催化膜的制備、表征及光催化活性的研究[J].精細化工，2004，21（6）：421-424.

王春燕（1978-），女，河南方城人，講師，主要從事藥物分析與合成工作。