納米塗層

根據納米塗層的組成將其分為三類：完全為一種納米材料體系、兩種(或以上)納米材料構成的複合體系，稱0—0複合；添迦納米材料的複合體系，稱為O—2複合。

完全的納米材料塗層離商業化尚有相當一段距離，只有在軍事上有所應用。但藉助於傳統的塗層技術，添迦納米材料，可使傳統塗層的功能得到飛躍提高，技術上無需增加太大的成本。這種納米添加的複合體系塗層很快就可走向市場展示出強勁的應用勢頭。

利用現有的塗層技術，針對塗層的性能，添迦納米材料，都可以獲得納米複合體系塗層。納米塗層的實施對象既可以是傳統材料基體，也可以是粉末顆粒或是纖維，用於表面修飾、包覆、改性或增添新的特性。

在硬度高的，耐磨塗層中添迦納米相，可進一步提高塗層的硬度和耐磨性能，並保持較高的韌性。

將納米顆粒加入到表面塗層中，可以達到減小摩擦係數的效果，形成自潤滑材料，甚至獲得超潤滑功能。在一些塗層中複合C60，巴基管等，製備出超級潤滑新材料。塗層中引入納米材料，可顯著地提高材料的耐高溫、抗氧化性。如，在Ni的表面沉積納米Ni-La203塗層，由於納米顆粒的作用，阻止了鎳離子的短路擴散，改善了氧化層的生長機制和力學性質。

納米材料塗層可以提高基體的腐蝕防護能力，達到表面修飾、裝飾目的。在油漆或塗料中加入納米顆粒，可進一步提高其防護能力，能夠耐大氣，紫外線侵害，從而實現防降解，防變色等功效；另外，還可以在建材產品，如衛生潔具、室內空間、用具等中運用納米材料塗層，產生殺菌、保潔效果。

納米材料塗層具有廣泛變化的光學性能。它的光學透射譜可從紫外波段一直延伸到遠紅外波段。納米多層組合塗層經過處理后在可見光範圍內出現熒光，用於多種光學應用需要，如感測器等器件。在各種標牌表面施以納米材料塗層，成為發光、反游標牌；改變納米塗層的組成和特性，得到光致變色，溫致變色，電致變色等效應，產生特殊的防偽，識別手段。80nm的氧化釔可作為紅外屏蔽塗層，反射熱的效率很高。在諸如玻璃等產品表面上塗納米材料塗層，可以達到減少光的透射和熱傳遞效果，產生隔熱作用；在塗料中加入納米材料，能夠起到阻燃，隔熱，起到防火作用。

經過納米複合的塗層，具有優異的電磁性能，利用納米粒子塗料形成的塗層具有良好的吸波能力，能用於隱身塗層。納米氧化鈦、氧化鉻、氧化鐵和氧化鋅等具有半導體性質的粒子，加入到樹脂中形成塗層，有很好的靜電屏蔽性能；80nm的鈦酸鋇可作為高介電絕緣塗層，40nm的四氧化三鐵能用於磁性塗層；納米結構的多層膜系統產生巨磁阻效應，可望作為應用於存儲系統中的讀出磁頭。

美國密歇根大學和空軍研究實驗室合作開發出一種新型納米塗層材料，其中95%以上是空氣，能排斥上百種液體。用這種材料塗在紗網或織物上，其表面可形成一種對液體的彈力。用這種布料做成的衣物不僅超級抗污染，保護穿著者免受化學藥品傷害，還可能開發出用於船舶的先進防水塗料，大大減少水流對船隻的拖曳。相關論文發表在最近出版的《美國化學協會雜誌》上。這種塗層排斥的一類液體叫做“非牛頓流體”，包括洗髮劑、蛋奶醬、血液、油漆塗料、黏土、列印墨水等，這類液體的黏性取決於它們所受的力。而牛頓流體，如水等，其黏度與自身受力無關。研究人員將這種納米塗層稱為“超全恐液面”，是一種叫做“聚二甲硅氧烷”的彈性塑料粒子混合物，能從立方納米的尺度對液體形成斥力。

研究人員指出，這種材料的化學成分固然重要，但更重要的是它的紋理。無論用在什麼物質表面，它都能緊緊纏附在孔狀結構上，由此就在這些孔中形成了更加精細的網。這種結構也意味著塗層中95%—99%的部分形成了氣袋，所以接觸該塗層的任何液體，幾乎都無法觸及它的固體表面。由於液體只能接觸到織物塗層表面的細絲，因此大大減少了分子間的作用力。

“當兩種材料靠得足夠近時，彼此會受對方所帶正電或負電荷的影響。如果是固液接觸，液體就會進入固體並形成擴散。這種納米塗層使固體表面和液滴之間的相互作用大大減小。”論文通訊作者、密歇根大學材料科學與工程副教授阿妮斯·圖蒂亞說，“幾乎任何液體滴到上面都會立刻彈開，而不會形成浸潤。目前也有其他相似的防液材料，但把一些表面張力很低的液體如油、酒精、有機酸、有機鹼和多種溶劑滴在上面，會有些黏附並四下流散，這種效果並不是我們想要的。”研究人員實驗了100多種液體，只有冰箱、空調中所用的兩種氯氟烴能滲透塗層。在實驗室，他們演示了該塗層能排斥咖啡、醬油、植物油、鹽酸和硫酸，避免了衣物污染和皮膚燒傷。圖迪亞說，它還能排斥汽油和多種酒精，“迄今為止，還沒人演示過低表面張力非牛頓流體的彈性”。

納米塗層的製造方法主要包括氣相沉積、各類噴塗(含常溫噴塗、火焰噴塗和等離子噴塗等)、鍍覆(含電鍍和化學鍍)等多種方法徠。

採用化學或物理氣相沉積法可以在基體表面上形成納米薄膜或得到納米塗層。

熱噴塗方法製備納米結構塗層的主要優點是工藝簡單，塗層和基體選擇範圍大，塗層厚度變化範圍大，沉積率高，容易形成複合塗層等。

在普通的塗料中，添加適當的納米顆粒，可以大幅度提高塗料的懸浮穩定性、耐水洗性、附著力、光潔度、抗老化性等，並可同時得到一些特殊性能如光催光、吸收電磁波、防靜電等。