在日常学习、工作生活中，许多人都写过论文吧，论文是对某些学术问题进行研究的手段。那么，怎么去写论文呢？以下是小编帮大家整理的纳米材料论文，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。
摘要： 伴随着科学技术的发展， 功能化纳米材料的应用成为了顺应时代的发展的必然趋势。在对相关技术项目进行全面分析的过程中， 要对其原理进行生物分子检测， 有效结合组织工程学分析相关研究效果。对无机纳米材料表面化学分析进行阐释， 并集中讨论了纳米材料表面化学在生物分析中的应用。
关键词： 纳米材料; 表面化学; 生物分析; 应用;
1、无机纳米材料表面化学分析
纳米材料形成后， 表现会完全呈现出无机界面， 并且能有效包裹在表面活性剂中， 其本身并不具备生物动能， 且不能直接应用在细胞或者是生物活体上。基于此， 相关操作人员要对其进行表面化学的改性处理和修饰， 保证纳米材料生物功能得以发挥。并且， 在纳米材料表面化学研究体系内， 主要是对生物相容性、生物稳定性以及生物分散性等进行集中传递， 保证纳米颗粒研究效果更加直观[1]。
1) 表面物理化学性质出现变动， 多数无机纳米材料都是非极性物质， 基本的沸点较高， 要求在高温环境中形成， 表面都会出现油胺、油酸以及三辛基氧膦等物质， 能溶于非极性溶剂中。在对生物应用进行分析的过程中， 纳米材料溶解在水相中， 具备非常好的分散性以及稳定性， 为了其能发挥实际价值， 就要对溶解性等数据等予以综合处理， 整合表面改性。目前， 较为有效地表面改性处理机制就是替代法， 能和无机材料亲和力更好的分子进行处理， 完善替代性处理效果。
2) 进行靶向修饰操作， 主要是借助靶向功能分子完成基础的处理工作， 利用识别靶细胞的过程有效对受体进行识别处理， 将定位体系确定在目标组织中， 并且有效发挥相关物质的治疗和诊断功能。
3) 生物传感和检测。因为纳米材料本身具备光信号、电信号的传递能力， 因此， 在生物电子和生物传感器设计工作中， 要发挥纳米材料的生物相容性特征， 规避生物识别能力较差的弱项， 合理性完善纳米材料生物功能水平。并且， 进行生物传感处理后就能提升生物分子和组织细胞的固定能够效果， 也能借助生物高特异性判定相关数据， 构建更加有效的生物传感系统。
2、纳米材料表面化学在生物分析中的应用
2.1 细胞分析
伴随着科学技术的发展， 将技术应用在生物体系中， 主要利用的就是生物传感机制。目前， 生物体传感项目主要分为细胞结构、活体结构等， 相较于传统的研究项目和分子结构探针元素， 纳米材料能有效提升影像信号的强度， 并且整体细胞结构的靶向性能更加突出， 能为代谢动力学可控效果优化奠定基础。例如， 正电子发射断层成像技术、电子计算机技术以及核磁共振技术等都是较为常见的技术项目[2]。
(1) 将纳米探针应用在细胞环境中。细胞微环境中， 主要的影响因素不仅包括p H数值和细胞因子， 也包括氧化还原环境等， 温度和离子浓度也会对其产生影响。目前， 主要的研究方向就是对早期淋巴祖细胞进行环境分析和系统化数据处理。相关部门在对这项技术进行深度研究和探讨， 旨在为干细胞移植工作和化疗治疗提供更加有效的技术体系。例如， 在高p H环境中， 多巴胺分子处于不稳定的状态， 就会发生氧化还原反应， 形成多巴醌， 这种物质本身具有较强的还原势， 在对其进行量子点电子激态处理的过程中， 能形成转移就会对辐射跃迁造成影响， 造成荧光动态淬灭。
(2) 将纳米探针应用在酶活性测定项目中， 尤其是酶催化反应过程。因为在肿瘤组织中， 酶本身就会出现变动， 利用水解细胞结构间质的方式， 癌细胞就会从原发部位直接脱落， 借助血液循环实现癌症的转移， 正是对其异常问题进行分析后不难发现， 有效借助那么纳米探针对酶结构异常表达进行测定对医疗项目研究具有重要意义和价值。
2.2 癌症诊疗
化疗治疗过程在医学研究中具有重要意义和价值， 在临床化疗中主要应用的是阿霉素以及紫杉醇等药物， 药物依旧存在靶向性不好的问题。目前， 较为有效的靶向性处理机制中， 主要是借助主动靶向完成纳米药物的运输， 并且对肿瘤成像以及治疗过程进行约束和管理。基于此， 合理性将纳米材料表面化学应用在癌症治疗中， 能对包裹和吸附过程进行控制， 并且有效达到缓释的效果， 减少副作用对人体的伤害。在纳米技术不断发展的背景下， 二氧化硅、贵金属以及氧化铁纳米颗粒等物质的应用范围更加广泛， 能有效完成靶向处理以及药物释放过程的可控性， 从根本上推进了诊疗一体化以及药代动力学体系的融合， 也为诊疗水平和效果的优化奠定了坚实基础[3]。
3、结束语
总而言之， 在对纳米材料表面化学在生物分析中应用进行研究的过程中， 要结合科学技术的发展现状， 并且有效结合临床诊疗效果， 完善材料分析的同时， 对靶向性等因素予以集中分析， 促进生物分析和药物治疗水平的全面进步。
参考文献
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摘要： 本文主要研究了污染物的光催化降解原理， 进一步分析了光催化纳米材料在环境保护工作中的应用， 同时对于光催化纳米材料的应用趋势和方向也进行了必要的研究， 希望对这一工作的开展提供一定的指导作用。
关键词： 光催化; 纳米材料; 环境保护;
工业废水和废气中都含有较多的毒害物质， 比如有机磷农药或是二氯乙烯等， 这些物质对于人体的影响都是十分明显的。传统的水处理方式， 比如吸附法、混凝法等方法在现阶段实际应用环节中仍然存在较大的困难， 效果并不理想， 所以在今后的实际发展过程中就需要不断探索和获取一种经济、合理的方式， 实现对传统方法处理后水中的残留物质进行更有效的降解。1976年， 科学家在对紫外线光照射下对纳米Ti O2进行了研究， 发现这种方式可以将难以降解的有机化合物多氯联苯脱氯进行有效降解。当前， 已经发现超过3000余种难降解的有机化合物都可以借助此种方式进行降解， 尤其是水中有机污染物浓度较低或是其他降解方式不佳的时候， 这项技术更是能发挥出前所未有的技术优势。
一、光催化纳米材料
光催化的纳米材料采用的绝大多数都是金属氧化物或是硫化物等半导体材料， 是一种特殊的电子结构。和金属相比， 这种半导体存在明显的不连续性， 在对电子的低能价带进行填满的过程中会和空的高能导带存在明轩的禁带， 所以当二者产生的能量大于光照射的时候， 在价带上的电子就会被转移到导带上， 最终在半导体表面形成具备高活性的电子[1]。
二、光催化降解原理
在光催化反应中， 获取光激发所出现的空穴， 和对给体或是受体产生的作用也是有效的。所以在实际工作中为了确保光催化反应能更有效的进行， 就应该适当降低电子和空穴之间的简单复合。
三、光催化纳米材料在环保中的应用
(一) 光催化纳米技术在污水处理中的应用
传统的水处理方式中可以对污水中出现的悬浮物质或是泥沙等大颗粒的污染物进行去除， 但是对于浓度较低的可溶性物质却很难进行有效的处理， 并且由于这项工作的工作效率比较低， 花费的经济成本比较高， 所以很多时候并不能进行有效的处理。但是借助纳米材料的光催化方法， 就可以将很多难以降解而定污染物进行合理转变， 从而将原本水中的污染物转化为水分子或是二氧化碳等无污染的分子物质。
比如在对有机废水的处理环节中， 光催化纳米材料就可以将水中的绝大多数有机污染物进行转化， 使其成为无污染的物质， 比如可以将酸。表面活性剂等有机污染物进行氧化， 使其转变为水或二氧化碳等无害的物质。借助纳米材料可以的对物质表面性能进行转变， 通过这种方式对水中纳米的分散性进行优化。从而实现对光激发作用下产生的电子和空穴复合问题进行抑制， 进一步实现对催化活性的提升[2]。
再比如对无机废水的处理环节中， 由于无机物在纳米粒子表面存在明显的光化学活性， 因此光催化纳米材料后所出现的电子和空穴都可以对高氧化状态的物质进行还原， 也就是借助此种方式实现对无机物污染的有效消除。
(二) 光催化纳米技术在大气污染治理中的应用
对大气污染产生影响的主要成分就是二氧化硫、一氧化碳等物质， 这些气体如果长期存在于空气中必然会对人体的健康造成不利的影响。光催化剂可以和一些气体吸附剂进行有效结合， 从而更有效的实现对降解浓度的有效降低。
将一些对日光有相应的半导体纳米材料涂抹在墙壁或是其他合理的位置上可以形成空气清洁剂的作用， 而二氧化硫、一氧化碳等物质吸附在上面的时候， 就可以在光的作用下被转变为无害物质， 这种方式对于去除臭气的影响也是十分重要的环节[3]。纳米对于氟利昂具备较强的光催化活性， 因此将这以技术进行融合后， 可以在表面对酸性进行催化， 通过这种方式获取较高的光催化活性作用， 这对于物质稳定性的提升也将起到一定的帮助作用。
此外， 纳米技术还能对室外的气象有机污染物进行分解， 比如在紫外线的照射下， 纳米材料可以将室内装饰建材中产生的甲醛、氯乙烯等物质进行有效分解。将活性炭纤维作为重要载体的过渡金属离子中适当进行纳米材料光催化剂的融合， 通过此种方式将紫外线光照射下浓度更低的甲醛进行或降解， 但是这种技术手段对于浓度高的污染物降解效果比较差， 同时由于使用时间的增加， 最终催化剂的活性也将大大降低， 最终甚至会出现活性的完全消失。
结束语：
综上所述， 光催化纳米材料在当前环境保护中有着越来越显着的应用， 不仅可以对难处理的污染物进行有效处理， 同时还能借助自身的吸附作用对低浓度的有害物质进行分解。在当前光催化纳米技术的不断发展过程中， 环境保护工作效率和质量也必然会得到显着提升。总而言之， 当前我国环境保护工作已经受到了越来越多的影响， 甚至对人们的身体健康产生了威胁， 所以在此种背景下， 更需要加强对相关技术的研究， 不断为我国环保工作的顺利开展提供帮助作用， 实现可持续工作的顺利进行。
参考文献
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摘要：目前世界上上转换纳米荧光材料正处在发展阶段，材料的选择和合成有待于深入细致的研究。本文对上转换发光纳米晶的选择和合成做了系统的讨论。
关键词： 纳米材料 发光材料 上转换发光 荧光材料 双光子吸收 纳米晶
1.引言
近年来，人们开始对荧光标记材料产生了浓厚的兴趣，特别是随着纳米技术的发展，能够进行生物标记的无机纳米晶成为人们追逐的热点，但是由于生物背底同样会产生荧光从而对荧光检测形成干扰，于是不会产生背底干扰的稀土上转换纳米发光标记材料引起了人们的注意。
1.1纳米材料简介
纳术概念是1959年木，诺贝尔奖获得着理查德.费曼在一次讲演中提出的。他在“There is plenty of room at thebottom”的讲演中提到，人类能够用宏观的机器制造比其体积小的机器，而这较小的机器可以制作更小的机器，这样一步步达到分子尺度，即逐级缩小生产装置，以至最后直接按意愿排列原子，制造产品。他预言，化学将变成根据人仃〕的意愿逐个地准确放置原子的技术问题，这是最早具有现代纳米概念的思想。20世纪80年代末、90年代初，出现了表征纳米尺度的重要工具一扫描隧道显微镜(STM)，原子力显微镜(AFM)一认识纳米尺度和纳米世界物质的直接的工具，极大地促进了在纳米尺度上认识物质的结构以及结构与性质的关系，出现了纳米技术术语，形成了纳米技术。 其实说起来纳米只是一个长度单位，1纳米(nm)=10又负3次方微米=10又负6次方毫米(mm)=10又负9次方米(m)=l0A。纳米科学与技术(Nano-ST)是研究由尺寸在1-100nm之间的物质组成的体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。关于纳米技术，从迄今为止的研究状况来看，可以分为4种概念。在这里就不一一介绍了。
1.2上转换纳米材料介绍
稀土上转换发光材料通过多光子机制把长波辐射转换成短波辐射称为上转换。所谓的上转换材料就是指受到光激发时，可以发射比激发波长短的荧光的材料。由此可见上转换发光的本质是一种反Stokes发光，因此，也称上转换发光为反Stokes发光。早在1959年，就出现了上转换发光的报道。用960nm的红外光激发多晶ZnS，观察到了525nm绿色发光。上转换发光的机理可以归结为4种情况：
(1)单离子的步进多光子吸收，这实际上是激发态吸收(ESA)的过程。
(2)直接双光子吸收。这也是一个单离子过程，能量为E1和E2 (E1与E2可以相等也可以不相等)的两个光子从一个虚拟的中间量子态被同时吸收终态E3=E1+E2。
（3）多个激发态离子的共协上转换。
(4)光子雪崩吸收上转换。
2. 上转换纳米材料的合成
2.1 共沉淀法
共沉淀法因其方便、节时等优点也是一种发光材料制备中常用的方法，它之所以被使用，主要表现在制备金属氧化物、纳米材料等方面具有独特的优点，用沉淀法制备的样品的优点是：反应温度低，样品纯度高，粒径小，分散性也很好。这种方法虽然是无机粉末发光材料合成的重要方法，但它对于复杂的多
组分体系的制备就可能存在一些问题。冈为它对于原料的选择会造成一定的困难，同时还要求各种组分具有相同或相近的水解或沉淀条件，这样必将对所合成的多组分体系有一定的要求，从而限制了它的使用。．Iohannes Hampl等人用高温流化床合成出了具有较好分散性的Er，Yb共掺的氧硫化物。合成时，将Er，Yb和Y的硝酸盐用尿素共沉淀，得到的沉淀在840℃下通过H2S和水蒸气，最后在1500℃的流化床中用Ar气保护活化，这样得到了尺寸大约400nm的粒子。硫化物的粒子形态较好，一般为圆形，但是要求较高的活化温度(1500~)，在此温度下粒子容易粘连，所以在硫化床中活化，这样加大了合成的难度。
2.2水热法
水热法也是近几年来研究无机发光材料中发明的又一新兴 的合成方法。此法主要是在特制的反应釜(高压釜)中，采用水溶液作为反应体系，通过将反应体系加热至临界温度(或接近临界温度)，在反应体系中产生高压环境从而在一定温度和压力下，使物质在溶液中进行化学反应的一种无机制备方法。在水热法的基础上，以有机溶剂代替水，采用溶剂热反应来制备发光材料是水热法的一种重大改进，可以适用于一些非水反应体系的制备，从而打一大了水热技术的适用范围。
3.上转换纳米材料的光学性能
上转换纳米微粒的个最重要标志是尺寸与物理的特征量相差不多，例如。当上转换纳米粒子的粒径与超导相干波长、玻尔半径以及电子的德布罗意波长相当时，小颗粒的量子尺寸效应十分显著。
与此同时，大的比表面使处于表面态的原子、电子与处于小颗粒内部的原子、电子的行为有很大的差别，这种表面效应和量子尺寸效应对纳术微粒的光学特性有很大的影响。甚至使纳米微粒具有同样材质的宏观犬块物体不具备的新的光学特性。
例如：
1.宽频带强吸收。纳米氮化硅、碳化硅及氧化铝粉对红外有个宽频带强吸收谱。这是因为纳米粒子大的比表面导致r平均配位数下降，不饱和键和悬键增多，与常规大小材料不同，没有一个单一的，择优的键振动模．而存在个较宽的键振动模的分布．在红外光场作用下它们对红外吸收的频率也就存在个较宽的分布，这就导致了纳米粒于红外吸收带的宽化。
2.吸收带蓝移现象。这可能由于两方面原因，一是量子尺寸效应，由于颗粒尺下降能隙变宽，这就导致光吸收带移向短波方向，Ball等对这种蓝移现象给出了解释：已被电子占据分子轨道能级与未被电子占据分子轨道能级之间的宽度(能隙)随颗粒直径碱小而增大．这是产生蓝移的根本原因。这种解释对半导体和绝缘体都适用。另一种是表面效应。由于纳米微粒颗粒小，大的表面张力使晶格畸变，品格常数改变。对纳米氧化物和氮化物小粒于研究表明第一近邻和第二近邻的距离发生变化。键长的改变导致纳米微粒的键本征振动频率改变，结果使光吸收带发生移动。 3．量子限域效应。半导体纳术微粒的半径r
4.上转换纳米微粒的发光。
当上转换纳米微粒的尺寸小到一定值时可在定波长的光激发下发光。1990年，日本佳能研究中心的H .Tabagi发现，粒径小于6nm的硅在室温下可以发射可见光。随半径减小，发射带强度增强并移向短波方向。当粒径大干6nm时，这种光发射现象消失。Tabagi目认为硅纳米微粒的发光是载流子的量子限域效应引起的。Brus认为，大块硅不发光是因为它的结构存在平移周期性，由平移对称性产生的选择定则使得大尺寸硅不可能发光，当硅粒径小到某程度时(6nm)．平移对称性消失，因此出现发光现象。
参考文献：
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摘要：《纳米材料》是一门新兴的、多学科穿插性课程，触及凝聚态物理、化学、材料、生物等范畴。针对该课程学问点冗杂、概念笼统等特性，分离本身教学经历和课程特性，从该门课程的教学目的、教学内容、教学办法与手腕等方面停止了系统的探究和变革，以到达进步教学质量的目的。
关键词：纳米材料，教学办法，教学质量
中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）06（b）-0000-00
纳米科技是20世纪80年代末逐渐开展起来的新兴学科范畴，它触及到凝聚态物理、化学、材料、生物等范畴[1]。目前，纳米科技与生物技术、信息技术成为推进人类将来开展的三大主流科技，在信息技术、生物与农业、环境能源、生命医学以及航空航天等方面有普遍的应用前景。纳米科技的迅猛开展将促使简直一切的工业范畴产生一场反动性的变化。
纳米材料是纳米科技的根底，对纳米材料的学习，是顺应将来社会对材料专业人才的需求。在教材的方面，不断没有一本面向研讨生教学的、较系统性的纳米材料的教材。本文拟从纳米材料课程教学目的、教学内容、教学办法与手腕等方面对高等院校材料类研讨生专业停止纳米材料课程的教学变革停止讨论。
1 教学目的制定
课程的目的是经过课堂教学，使硕士研讨生可以理解、控制纳米科学与技术的概念、分类及其特性，理解和控制纳米材料的根本物理和化学性能；控制纳米材料的主要制备办法和原理；控制纳米材料的构造剖析测试办法；理解纳米材料的生物毒性和平安性；理解纳米材料在不同范畴的应用现状和应用前景以及最新研讨停顿，以便使学生理解和把握当今纳米科学的最新研讨前沿
2、教学内容的选择
目前，纳米材料正蓬勃开展，其触及的面也越来越普遍，涵盖原子物理、凝聚态物理、胶体化学、固体化学、配位化学、化学反响动力学和外表、界面等多中学科，内容普遍[2]。随着纳米科技的兴起，也呈现了很多引见纳米效应、纳米技术应用及纳米材料制备技术文献和材料，对推进纳米科技的安康开展起了很好的作用。但是，在教材的方面，不断没有一本面向研讨生教学的、较系统性的纳米材料的教材。依据笔者从事纳米材料课程教学的理论，以为要到达前面提出的纳米材料课程教学目的。课程的教学主要内容应包含以下几方面： 纳米材料的根本概念、开展史；纳米材料的分类及其特性；纳米材料的根本物理和化学性能；纳米材料的主要制备办法和原理；纳米材料的构造剖析测试办法；纳米材料的生物毒性和平安性；纳米材料最新研讨停顿。依据教学内容特性，能够思索将教学内容分会以下6个局部。
2.1 绪论
从纳米材料的新奇特性开端，讲述纳米材料的内涵和根本概念以及开展史。依据材料的分类办法讲述纳米材料的分类办法及特性。讲述纳米材料的根本构造单元及其特性。重点讲述纳米材料的量子尺寸效应、小尺寸效应、外表效应、宏观量子隧道效应等根本性能。并分离我国纳米材料研讨现状和学生研讨方向停止相关讨论，激起学生对纳米材料的猎奇心和求知欲。
2.2 纳米材料物理化学性能
主要内容触及纳米材料的构造和形貌特征；纳米材料的热学、磁学、光学等物理特性；纳米材料的吸附、分散、聚会等化学特性。将纳米材料的物理化学特性与构造关联，依照根本构造-根本特性-特殊构造-特殊效应-特殊功用-特殊应用这一思绪，引领学生深化考虑，能够起到触类旁通效果。
2.3 纳米材料的制备办法和原理
依照纳米材料维数分类办法，讲述零维纳米材料、一维纳米材料、二维纳米材料、三维纳米材料的特征、制备办法和根本原理。重点讲述蒸发-冷凝法、溅射法、气相化学合成法等气相办法和沉淀法、溶胶凝胶法、微乳液法、溶剂热法等液相办法。并分离学生研讨方向对相关材料和办法停止细致讨论，使学生控制相关制备办法，为随后的研讨奠定坚实的根底。
2.4纳米材料的构造剖析测试办法
主要包括透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪、X射线粉末衍射仪、激光粒度仪等纳米材料表征仪器。经过学习，使学生控制纳米材料测试的主要办法和仪器，并控制各种仪器的优缺陷和适用范围。同时，也使同窗们认识到纳米材料研讨的高技术特性。
2.5纳米材料的生物毒性和平安性
主要包括纳米材料的生物毒性和平安性。依据已有的相关研讨报道，引见一些纳米材料的生物毒性，让学生们理解纳米材料的缺乏之处，控制相关的平安操作规则，以便在随后的纳米材料相关研讨中防止呈现平安事故。
2.6最新研讨停顿
依据纳米材料的最新研讨热点，如石墨烯、锂离子电池灯，讲述纳米科技范畴国际最新研讨动态，让学生理解国际最新研讨热点。
3、 教学办法与手腕
3.1 多媒体教学
针对纳米材料课程内容普遍，学问点多的特性，采用多媒体教学方式。应用多媒体教学图、文、声、像融为一体的优点，能够使教与学的活动变得愈加丰厚多彩，又能够将信息量大的课程内容在有限的时间内呈现给同窗们。从而激起学生的学习兴味，促进学生思想开展，丰厚学生的想象力。例如，讲述纳米材料宏观量子隧道效应时，能够动画的方式展示，便当学生们了解。讲述纳米材料的制备办法时，能够经过表示图的方式展示，更容易让学生了解和控制。
3.2交互式讨论
应用交互式讨论教学方式。依据学生的兴味，分离课程内容，将学生划分多个课题小组，停止课堂讨论。例如，讲述微乳液法制备纳米材料时，首先让学生经过文献查阅等方式理解该办法；其次，在课堂上就该办法、原理和理论应用停止充沛讨论和剖析；最后教师指出该内容的重点和难点。经过这种交互式讨论，在课堂教学中，确立学生的主体位置，尊重学生的主体认识；创设民主、对等的课堂气氛，让学生充沛发表本人对问题的见地，发挥学生的主管能动性，变被动承受为主动探究；使学生的创新认识、发明性思想才能得到不时的开展[3]。
3.3理论操作相分离
纳米材料是一门理论性很强的课程。在课程教学中要充沛与理论相分离，依据学生的研讨方向，分离课程内容，布置学生停止相关实验。经过详细的实验使学生对纳米材料有更多的理性认识。触及透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线粉末衍射仪、激光粒度仪等纳米材料表征仪器内容时，分离详细状况，可布置一定时间上机察看和操作。
4、结语
纳米材料是纳米科技的根底，对纳米材料的学习，是顺应将来社会对材料专业人才的需求。本文从纳米材料课程教学目的、教学内容、教学办法与手腕等方面对高等院校材料类研讨生专业停止纳米材料课程的教学变革停止系统的讨论，理论证明，这些举措的施行获得了良好的教学效果，为培育学生的创新思想和科研肉体起到了一定的作用
参考文献
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将纳米材料和聚合物复合，然后精细控制纳米材料粒子均匀分散在聚合物基体中，从而制造性能良好的涂料，这是技术的发展才能实现的成果。在当前的涂料当中对纳米材料进行科学化的应用，就能保障涂料的性能提高，在实际应用的作用方面也能有效发挥。
1、纳米材料和纳米材料在涂料中的应用特性分析
1.1 纳米材料概述
纳米材料的成果是在纳米技术的支持下实现的，关于对纳米材料的应用，也是在近些年得以迅速发展的。纳米材料从狭义的定义上来理解，主要是粒径在1- 100 纳米，并且有着比较特殊性的物理化学性能的材料。从广义的定义上来理解，就涵盖着三维结构中一维长度在1- 100 纳米以及有着纳米结构的应用材料。根据物理学的相关理论对纳米材料进行理解，就有着几个层面的问题，纳米材料中的电子强关联以及相关性，激发态以及激子过程等。纳米材料在当前的多个领域中都得到了应用，发挥了重要作用。例如将纳米材料和涂料进行结合，就能优化涂料的质量。
1.2 纳米材料在涂料中的应用特性分析
纳米材料在涂料当中的应用有着比较突出的特征体现，在涂料当中添加纳米材料，对涂膜的机械强度能有效提高以及在附着力和防腐性能等方面能有效提高，这和宏观的材料相比来说就有着不同。在光学特性层面，纳米材料就有着大颗粒不具有的光学性能，纳米级的微粒在掺和了母体材料的时候，达到了纳米级分散就说明母体材料是透明的，能有效散射紫外光。纳米粒子用在涂料达到纳米级分散的时候，在其特有的光学特性就能化作油量罩光漆，在保光的功能发挥上就比较突出。
纳米材料在涂料当中的应用特性还体现在填充特性以及表面活性上，纳米材料的表面原子数的占比比较大，表面原子周围没有相邻原子，所以有着不饱和的性质。在将纳米材料和涂料进行结合的时候，就能增强材料的韧性，在附着力上也能得到有效提高。从纳米材料涂料的表面活性的特性上来看，纳米材料的粒径相对比较小，这样在表面的原子数就会增加，表面积会发生迅速的变化，从而使得表面的活性比较突出。
2、纳米材料在涂料中的实际应用探究
2.1 纳米材料在涂料当中的实际应用
纳米材料的类型比较多，将不同的纳米材料在涂料中进行应用也有着不同的效果。例如将纳米二氧化硅应用在涂料当中，这是没有定型的白色粉末，材料的表面有着不饱和残键和不同键和状态羟基，在分子状态方面就会呈现出三维链状结构。在将纳米二氧化硅在涂料当中进行应用后，就能有效改善涂料的开键效果，涂料是没有分层的，在触变性的特性上也比较突出，并且在自清洁的能力上也比较突出。在对这一纳米材料的应用后，就能有助于涂料的质量水平提高。
在随着新技术的不断升级下，对纳米材料的应用水平也有着提高，一些新型的纳米材料在涂料当中得到了广泛应用。例如在对超双亲界面物性材料的应用中，就能起到良好的应用作用。光照可引起二氧化钛表面在纳米区域形成亲水性以及亲油性两相共存的二元协同纳米界面结构。通过对二元协同原理的应用，就能知道设计超双亲性修饰剂，从这些方面得到了加强，对涂料的应用质量以及品质就能有效提高。
将纳米氧化锌材料应用在涂料中，对材料也能起到优化作用。纳米氧化锌是新时期的高功能精细无机产品，有着比较优异的涂层保护作用。如将其在电机机等防菌涂层中进行应用，就能起到良好的抗菌性能。在新的纳米材料应用下，对提高涂料的应用水平也有着促进作用，对纳米氧化锌材料的应用要加强重视。还有耐老型的纳米材料涂料的应用方面，也要加强重视，将其与之相结合，也能发挥积极作用。
除此之外，涂料当中应用抗菌纳米材料也是比较重要的，纳米二氧化钛以及纳米氧化锌材料对人体的健康不会造成影响，并且抗菌的范围也比较广泛，有着热稳定性等。在当前人们的生活需求不断增加下，对抗菌性纳米材料和涂料的结合，就能满足不同要求需求的人群。
2.2 纳米材料的应用发展
纳米材料的在和涂料相结合的应用过程中，会受到一些因素的影响，在应用中存在诸多问题。纳米材料是联系宏观物体和微观粒子的重要桥梁，应用在涂料当中的时候，就会有着比较突出的特征，而当前在对纳米材料的应用还处在初级阶段，有诸多方面需要进行优化。纳米材料应用在涂料当中的时候，就要注重强化横向的合作，这样对其作用的发挥才能起到积极促进作用。在对纳米涂料的施工工艺优化方面要能加强，对纳米薄膜涂层方面的应用上，在工艺制造的过程要进行优化。无机纳米粒子与无机非纳米粒子混合.以期降低成本，改善涂料的性能。探索纳米粒子与树脂的界面相互作用机理和相混合机理，以期为更有效开发利用纳米材料提供理论依据。通过在这些方面了加强，才能有助于纳米材料涂料的应用广泛化。
3、结论
总而言之，处在当前多元化发展社会，在新技术的应用方面要加强重视，通过多种方法措施的应用，对纳米材料的应用就要结合实际的需求。通过从理论层面对纳米材料以及在涂料当中的应用研究分析，就能从很大程度上提高应用的质量水平。希望能通过此次研究对实际纳米材料涂料的广泛应用起到促进作用。
摘要：纳米技术作为一门新兴的技术，在多个领域具有非常重要的应用，尤其是极大地推动了新型建材的发展，介绍了纳米技术在新型建筑涂料、复合水泥、自洁玻璃、陶瓷、防护材料等方面的应用，通过论述可知，纳米材料在新型建材领域具有很好的发展应用前景。
关键词：纳米技术;新型建材;应用;前景
1、纳米涂料的应用
通常传统的涂料都存在悬浮稳定性差，耐老化、耐洗刷性差，光洁度不够等缺陷。而纳米涂料则能较好的解决这一问题，纳米涂料具有下述优越的性能:
(1)具有很好的伸缩性，能够弥盖墙体细小裂缝，具有对微裂缝的自修复作用。
(2)具有很好的防水性，抗异物粘附、沾污性能，抗碱、耐冲刷性。
(3)具有除臭、杀菌、防尘以及隔热保温性能。
(4)纳米涂料的色泽鲜艳柔和，手感柔和，漆膜平整，改善建筑的外观等。
虽然国内外对纳米涂料的研究还处在初步阶段，但是已在工程上得到了较广泛的应用，如北京纳美公司生产的纳米系列涂料已大量应用于北京建欣苑、建东苑等住宅区的外墙粉刷，效果良好。在首体改造工程中，使用纳米涂料1700吨，涂刷6万平方米。复旦大学教育部先进涂料工程研究中心的专家已研发出了“透明隔热玻璃涂料”。
2、 纳米水泥的应用
普通水泥混凝土因其刚性较大而柔性较小，同时其自身也存在一些固有的缺陷，使其在使用过程中不可避免地产生开裂并破坏。为了解决这一问题就必须加速对具有特殊性能混凝土的研发，而纳米混凝土就能有效的解决这样问题，纳米混凝土，与普通混凝土相比，纳米混凝土的强度、硬度、抗老化性、耐久性等性能均有显著提高，同时还具有防水、吸声、吸收电磁波等性能，因而可用于一些特殊的建筑设施中(如国防设施)。通常在普通混凝土中加入纳米矿粉(纳米级SiO2、纳米级CaCO3)或者纳米金属粉末已达到纳米混凝土的性能，而且通过改变纳米材料的掺量还能配置出防水砂浆等。目前开发研制的纳米水泥材料包括纳米防水复合水泥，纳米敏感水泥、纳米环保复合水泥以及纳米隐身复合水泥。
纳米防水水泥是通过在水泥中添加XPM水泥外加剂的纳米材料而制成的，该纳米外加剂掺入水泥后，可以加快水泥诱导期和加速期的水化反应，改善水泥凝固的三维结构，同时提高水泥石的密实度，增强了防水性能。
纳米敏感水泥是在水泥中加入对周围环境变化十分敏感的纳米材料，从而达到改善水泥制品温敏、湿敏、气敏、力敏等性能。根据添加的敏感材料的不同可将纳米敏感水泥用于化工厂的建设、高速路面的铺设等。
纳米环保复合水泥是利用纳米材料的光催化功能，从而使水泥制品具有杀菌、除臭以及表面自清洁等功能。通常是选用TiO2作为纳米添加剂。
纳米隐身复合材料是通过使用具有吸收电磁波功能的纳米材料(纳米金属粉居多)，在电磁波照射时，纳米材料的表面效应使得原子与电子运动加剧，促使电子能转化为热能，加强对电磁波的吸收，从何使材料能够在很宽的频带范围内避开雷达、红外光的侦查，这一材料常用于军事国防建筑等。
3、纳米玻璃的应用
普通玻璃在使用过程中会吸附空气中的有机物，形成难以清洗的有机污垢，同时，水在玻璃上易形成水雾，影响可见度和反光度。而通过在平板玻璃的两面镀制一层TiO2纳米薄膜形成的纳米玻璃，则能有效的解决上述缺陷，同时TiO2光催化剂在阳光作用下，可以分解甲醛、氨气等有害气体。此外纳米玻璃具有非常好的透光性以及机构强度。将这种玻璃用作屏幕玻璃、大厦玻璃、住宅玻璃等可免去麻烦的人工清洗过程。
4、纳米技术在陶瓷材料中的应用
陶瓷因其具有较好的耐高温以及抗腐蚀性以及良好的外观性能而在工程界得到了广泛的应用(如铺贴墙面的瓷砖)，但是陶瓷易发生脆性破坏，因而在使用过程中也受到了一定的限制。使用纳米材料开发研制的纳米陶瓷则具有良好的塑性性能，能够吸收一定量的外来能量。在陶瓷基中加入纳米级的金属碳化物纤维可以大大提高陶瓷的强度，同时具有良好的抗烧蚀性，火箭喷气口的耐高温材料就选用纳米金属陶瓷作为耐高温材料。用纳米SiC、Si3N、ZnO、SiO2、TiO2、A12O3等制成的陶瓷材料具有高硬度、高韧性、高强度、耐磨性、低温超塑性、抗冷热疲劳等性能优点。纳米陶瓷将作为防腐、耐热、耐磨的新材料在更大的范围内改变材料的力学性质，具有非常广阔的应用前景。
5、纳米技术在防护材料中的应用
通常是在胶料中加入炭黑等以提高材料的防水性能，但这种材料的耐腐蚀性以及耐侯性较差，易老化，研制具有高强、耐腐蚀、抗老化性能的防水材料也是工程界一直在积极研究的问题，纳米防水材料能够很好满足上述要求，北京建筑科学研究院就成功的研制了具有较好耐老化性能的纳米防水卷材，该类防水卷材具有很好的强度、韧性、抗老化性以及光稳定性、热稳定性等。纳米防水卷材具有叫广泛的应用前景，如建筑顶面、地下室、卫生间、水利堤坝以及防潜工程等。
6、纳米保温材料
随着我国推行节能减排的方针，工程界也越来越注重建筑的保温节能性能，我国目前使用的比较多的仍是聚氨酯、石棉等传统隔热保温材料，这些材料在使用过程中容易产生一些对人体有害的物质，如石棉与纤维制品含有致癌物质，聚氨酯泡沫燃烧后释放有毒气体，而通过使用纳米材料开发研制的保温材料则能避免这些弊端，如以无机硅酸盐为基料，经高温高压纳米功能材料改性而成的保温材料不仅具有很好的保温效果，同时对人体也无损害，是一种绿色环保保温材料。
7、纳米技术在其粘合剂以及密封材料和润滑剂方面的应用
对于一些在深海中作业的结构以及其他特殊环境下工作的构件，它们对结构的密封性的要求非常高，已超过了普通粘合剂和密封剂所能满足的范围。国外通过在普通粘合剂和密封胶中添加纳米SiO2等添加剂，使粘合剂的粘结效果和密封胶的密封性能都大大提高。其工作机理是在纳米SiO2的表面包覆一层有机材料，使之具有永久性，将它添加到密封胶中很快形成一种硅石结构，即纳米SiO2形成网络结构的胶体流动，提高粘接效果，由于颗粒尺寸小，更增加了胶的密封性。大型建材机械等主机工作时的噪声达到上百分贝，用纳米材料制成的润滑剂，既能在物体表面形成半永久性的固态膜，产生根好的润滑作用，大大降低噪声，又能延长装备使用寿命，具有非常好的应用前景。
8、结语
纳米技术作为一门新兴的学科，被誉为二十一世纪最具有发展前景的技术，是对未来经济和社会发展产生重大影响的一种关键性前沿技术。纳米技术在建筑材料方面的应用前景非常广阔，纳米技术不仅会推动建材新产品的开发，还将为改善人们的生活环境，提高生活质量做出不可估量的贡献。纳米功能材料已成为国内外研究的热点，目前研究开发工作正处于刚刚起步阶段，还有很多问题还未很好的解决，需要将进一步加速对纳米材料的研究以及推广应用。纳米材料将成为21世纪新型建筑材料的发展新方向，相信在不久的将来，我们将跨入一个全新的材料时代—纳米材料时代。
参考文献
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1、纳米材料的概述
纳米材料是指由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子组成的新一代材料。而纳米技术是研究物质组成体系的运动规律和相互作用以及在应用中实现特有功能和智能作用的一种科学技术。纳米涂料是利用纳米粒子抗紫外线的性能对涂料进行改性，提高涂料的某些性能。纳米涂料也是纳米复合涂料，是在涂料生产过程中加入纳米粒子，从而产生许多优异性能，使纳米涂料具有优异的力学、热学、光学及电磁学性能，这些都是传统涂料不能比拟的，而且添加不同的纳米粒子便生产出不同功能的纳米涂料，从而扩大了涂料的应用范围。
纳米涂料的发展：首先，纳米材料在我国的发展已经很广泛，在市场上也取得较好的反应，纳米建筑涂料是纳米涂料用量最大的品种之一，也是提升传统涂料的重点领域。近几年来，纳米材料的发展更为迅速，在建筑行业中，主要被用于改善建筑内墙涂料的抗菌性和建筑外墙涂料的耐候性，已经逐渐形成一种产业。但是还是落后于发达国家，国外的纳米材料的应用，对于纳米涂料的应用，国外对其的开发起步较早并形成产业化，美国对于纳米材料的应用主要用于绝缘涂料、豪华轿车面漆以及军事方面，还开展了在包装上使用阻隔性涂层、透明并耐磨性涂料、光致变色涂料等纳米涂料的应用研究。而日本主要在由光催化进行自动清洁涂料、静电屏蔽涂料的研究方面取得成效并将其发展为产业化。
2、纳米材料的物理性能
纳米材料中能级分裂和电子布局的变化；纳米材料电子的强关联或相关性；纳米材料具备的激子过程和激发态；纳米材料的表面态与表面结构：纳米材料占比例较大的是的其表面，当纳米材料减少到10nm时，体内原子和表面原子的数目比将达到50%。表面原子与体内原子所处的化学环境截然不同，因此会有表面相形成。但是，由于普通材料中，表面相受到比例小的影响，局限性较大。对于纳米材料来说，由于自身表象与体相比例相差不大，因此，在許多物理变化以及化学变化中的作用显著，而且更加利于人们对其进行研究；纳米材料的量子隧穿与纳米尺度的耦合：目前改性涂料所使用纳米材料一般为半导体纳米材料，如纳米SiO2、TiO2、ZnO等，半导体纳米材料比较特殊；具有光学性；纳米半导体粒子，1-100nm。由于量子尺寸效应差异较大，因此目前最活跃的研究领域之一就是纳米半导体粒子的光化学性质和光物理性质，对于纳米半导体粒子所具有的室温光致发光及超快速的光学非线性响应等特性更加受到关注。一般情况下，当导体激子玻尔半径与导体粒子尺寸半径极其相近时，随着导体粒子尺寸的变化，其导体的有效带隙也随之发生变化。导体尺寸越小，其导体的有效带隙越多，其相应的荧光光谱和吸收光谱会发生蓝移，最终形成能级在能带中。
3、纳米材料的其他性能
3.1光学性能：当纳米微粒的粒径与电子的德布罗意波长、超导相干波长以及玻尔半径相当时，其具有较为显著的尺寸效应。同时，纳米材料的比表面使处于小颗粒内部的电子、原子以及处于表面态的电子、原子与的行为有很大的差别，影响纳米微粒的光学特性与纳米材料的这种量子尺寸效应和表面效应有很大的关系。这是同样材质纳米材料的宏观大块物体不具备的。例如SiO2、TiO2、ZnO等，能够很好的吸收紫外光，而其中一些氧化物几乎不吸收紫外光，例如亚微米的TiO2。由于这些纳米材料具有良好的半导体特性，因此容易吸收紫外光，其主要原因是由于电子被激发发生跃迁，从而吸收紫外光线。纳米材料与具有相同材质的大块材料相比，纳米材料在吸收紫外光线过程中，会出现蓝移现象，出现蓝移现象的原因有，量子尺寸发生变化，能隙变宽，光吸收靠近短波。另一种是表面效应。大的表面张力使晶格畸变，晶格常数变小。
3.2吸附性能：当不同相相接触并且互相结合时，就是吸附现象。纳米微粒与材质相同的一些材料相比吸附性较强，主要是由于其比表面积较大，并且其表面得原子不能足够配位。影响纳米材料吸附性能的因素较多，其中，溶液性质、被吸附物质的性质、溶剂性质都可能对其产生影响。比如，水溶液的PH值不同，纳米材料微粒的电性也不相同，有可能带正电、也有可能带负电、还有可能呈中性。这些粒子所形成的吸附键不同，其吸附作用也具有差异。一些纳米材料能够利用气体，形成吸附层，如纳米氧化物可以与空气中的一些气体结合形成吸附表层。气体不同，形成的吸附层也不相同。
4、纳米材料在涂料中的应用
4.1力学性能的改善
涂料力学性能主要表现在强度、硬度、耐磨性等方面，涂料力学性能的好坏直接关系到涂料的使用寿命。在涂料实际应用过程中，受多种因素的影响，会出现力学性能的变化，从而难以发挥涂料应有的作用。而纳米材料的应用能够有效地改善涂料的力学性能。纳米材料中的纳米粒子比表面积要大，能够与有机树脂基质之间存在良好的界面结合力，大颗粒与成膜物之间的空隙非常小，能够有效地减少毛细作用，从而提高涂层的强度、硬度以及耐磨性。
4.2光学性能的改善
涂料主要是涂在物体表面，而在物体表面，涂料很容易腐化、脱落，而出现这种问题的根源就在于涂料的光学性能比较差，涂料在太阳的照射下快速地发生反应。而纳米材料具备大颗粒所不具备的光学性能。当纳米级微粒掺和进母体材料时，可以提高母体材料的透明性，从而直接散射紫外光，同时，能够将紫外光纤带出散射区域，从而大大的增强涂料的曝光、保色及抗老化性能。
4.3提高光催化效率
就纳米材料而言，纳米粒子尺寸小，比表面积要大，表面原子配位不全，从而使得表面活性点增多，由于表面活性点比较多，反应接触面就比较大，催化效率就要高。对于涂料这种产品而言，纳米材料的可以作为涂料的光催化剂，因纳米粒子的粒径小，粒子吸收光能后，激发出的极子所到达表面的数量就会增多，从而加速催化，提高涂料的光催化性能。如二氧化钛的光催化性能，这种光催化剂集广泛应用于废水处理、有害气体净化、日用品等领域，同时还可以环境保护涂料自己杀菌涂料。
5、纳米材料在涂料中应用的关键问题
纳米材料作为科技产物，它的作用毋庸置疑，但是就纳米材料在涂料中的应用来看，还处于初级阶段，在实际应用过程中出现了一些问题，纳米材料在涂料中的应用还有待于深入研究。纳米微粒比表面积以及表面张力大，纳米微粒容易吸附而发生团聚，而这种易团聚的粒子很难分散开来，如果这些团聚的粒子没有良好的分散，就难以发挥纳米材料在涂料中应有的作用。因此，针对纳米粒子团聚问题，就必须深入研究纳米粒子团聚后的分散，要加大研究，以科学、先进的方法来讲这些团聚的粒子来分散。纳米材料属于该科技产品，纳米材料在涂料中的应用与其他材料在涂料中的应用情况有着一定的区别，纳米材料在应用过程需要根据涂料的特性来进行，但是就目前来看，纳米材料对涂料的作用研究还不够深入，以至于纳米涂料技术水平不够高，涂料性能与国外相比存在着一定的差距。因此，加大科技的研究是纳米材料普及应用的保障。一方面，要继续深入研究纳米材料科技，不断提高纳米材料技术含量，另一方面，要加强国际合作，学习国外先进的技术理念，从而更好地发挥纳米材料在涂料中的作用，不断能提高涂料的性能。
6、纳米材料及其技术在涂料中的应用
6.1TiO2在涂料中的应用
纳米TiO2具有光学效应，其粒径发生改变，光学效应也发生变化。纳米TiO2中的金红石型材料能够变色，角度不同，颜色随之发生改变。多应用于汽车喷漆中，能够产生一些很神奇的变化。利用纳米TiO2中的紫外吸收特性，对汽车面漆的耐候性能有较大的提升。除此之外，纳米TiO2还具有光催化特性，利用其这一特性，能够对空氣产生净化作用，并且对于空气中的其他污染物进行降解，保护环境。
TiO2的光催化效应及应用：纳米二氧化钛具有高的光催化活性，是一种光催化半导体抗菌剂，在波长小于400nm的光照下，能吸收能量高于其禁带宽度的短波光辐射，产生电子跃迁，价带电子被激发到导带，形成空穴-电子对，并将能量传递到周围介质，诱发光化学反应，具有光催化能力。一般抗菌剂有杀菌作用，但不能分解毒素，而二氧化钛利用生成的活性氧杀菌，并且能使细菌死后产生的内毒素分解。纳米TiO2广泛应用于自洁陶瓷、玻璃以及厨房和医院设施中，一些高速公路两侧的护墙上也涂有纳米TiO2以消除汽车尾气的影响。
TiO2的紫外屏蔽应用：纳米TiO2的小尺寸效应、量子效应和诱导效应可使光吸收带蓝移，产生强的紫外吸收。纳米TiO2具有很好的紫外线屏蔽作用，也是一种防老化材料，可将其均匀分散到涂料中制成紫外线屏蔽涂层和抗老化涂层。纳米TiO2作为一种良好的永久性紫外线吸收材料还可用于配制耐久型外用透明面漆，一般用于木器、家具、文物保护等领域。
6.2SiO2在涂料中的应用
纳米SiO2是无定型白色粉末，是一种无毒，无味，无污染的无机非金属材料，表面存在不饱和的残键和不同键和状态的羟基，其分子结构呈三维网状结构。
纳米颗粒的比表面积和表面张力都很大，容易相互吸附而发生团聚。而纳米粒子如果不能真正的以纳米级分散在涂料中，就失去了其应有的作用。添加纳米SiO2的涂料具有防流挂，施工性能良好，尤其是抗沾污性大大提高，具有优良的自清洁性能和附着力。纳米二氧化硅具有极强的紫外吸收、红外反射特性，它添加在涂料中，能对涂料形成屏蔽作用，达到抗紫外老化和热老化的目的，同时增加涂料的隔热性。
6.3纳米CaCO3在涂料中的应用
纳米碳酸钙的主要作用是改善涂料的性能，使涂料的触变性更好，在施工的过程中防止流挂并增加涂料的贮存稳定性。纳米碳酸钙改善涂料触变性的主要原因是由于纳米碳酸钙粒子表面相互聚集的氢键作用力不强，很容易被剪切力切开，在使用的时候这些氢键在外部剪切力的作用下又可以迅速的恢复，能够迅速的重整结构。纳米碳酸钙对涂膜有一定的补强作用，同时还具备其他纳米材料的普遍共性“蓝移”现象。从纳米碳酸钙的结构来看，部分纳米粒子聚集并形成一次链状结构，这种结构可以将涂料的结构化水平提高，在与聚合物混合时形成的物理缠结能力增强，从而增加涂膜补强效果。
7、结束语
综上所述，加强对纳米材料及其技术在涂料产业中应用的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的纳米材料及其技术应用过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。
参考文献
[1] 左美祥等，纳米Siox在涂料中的分散及改性作用[J].现代涂料与涂装.2016（10）：60-62.
[2] 苑金生.纳米涂料的性能与特点[J].建材产品与应用.2017（01）：115-116.
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