多用途原材料——纳米二氧化硅

多用途原材料——纳米二氧化硅

纳米二氧化硅是一种重要的无机化工材料，具有独特的物理和化学性质，在多个领域展现出广泛的应用前景。本文将详细介绍纳米二氧化硅的别称、性质及其在各个行业的应用。

别称

纳米二氧化硅除了被称为“纳米二氧化硅”外，还有其他几个别称：

• 白炭黑：这是纳米二氧化硅的一个常见别称，因其外观类似炭黑但成分为二氧化硅，且通常呈现为无定形白色粉末。

• 超微细白炭黑：这个名称强调了纳米二氧化硅的纳米级别粒径和超细的特性，突出了其微小的颗粒尺寸。

• 气相二氧化硅：在某些文献中，纳米二氧化硅也被称作气相二氧化硅，这通常指的是通过气相法（如化学气相沉积）制备的二氧化硅，其粒径小且分布均匀。

• 水合二氧化硅：这一术语可以泛指含有结合水的二氧化硅。在某些情况下，如果纳米二氧化硅表面或结构中确实含有结合水，可能会用‘含水二氧化硅’或‘羟基化二氧化硅’等术语来描述。

化学性质

• 溶解性能：纳米二氧化硅不溶于水和酸（氢氟酸除外）及有机溶剂，能溶于碱及氢氟酸。

• 稳定性：纳米二氧化硅稳定。

• 常见化学反应：纳米二氧化硅属于非金属酸性氧化物，与金属氧化物在高温下生成硅酸盐，除氢氟酸外不与其他酸反应，与强碱反应生成盐，能与氢氟酸反应生成氟硅酸，反应方程如下：SiO2 + 4HF → H2SiF4 + H2O。

• 禁配物：氢氟酸和碱。

• 聚合危害：无聚合危险。

物理性质

• 外观：纳米二氧化硅外观为无定形白色粉末。

• 粒径：粒子尺寸范围在1~100纳米。

• 微结构：微结构为球形，呈絮状和网状的准颗粒结构。

• 相对密度：2.319～2.653。

• 熔点：1750℃。

• 吸湿性：暴露在空气中吸潮后会形成聚合的细颗粒。

• 分支状态：纳米的分支状态呈三维链状结构，表面存在不饱和残键和不同键合状态的羟基。

应用领域

由于二氧化硅SiO2纳米材料具有小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应和卓越的光、力、电、热、磁、放射、吸收等特殊性能以及其在高温下仍具有的高强度、高韧性、稳定性好等奇异的特性，使纳米SiO2可广泛应用各个领域。

• 在陶瓷中添加SiO2纳米粉可起到增强、增韧作用；

• 在橡胶中添加纳米SiO2可制得具有特殊性能如彩色、高强度、绝缘性好等的新型橡胶；

• 在水泥/混凝土中，SiO2纳米材料可以改善微观孔结构，提升整体性能；

• 在粘结剂和密封剂中添加纳米SiO2可提高胶接的效果及增加胶的密封性；

此外纳米SiO2还广泛应用于生物医学工程、光学、木材、电子封装材料、树脂基复合材料、有机玻璃、催化剂和催化剂载体、农业及食品行业、人造牙齿、化妆品及抗氧化：

• 催化剂和催化剂载体：纳米SiO2因其大的比表面积和高孔隙率，在催化剂和催化剂载体方面具有潜在的应用价值。

• 农业：作为种子处理剂，可以提高作物产量并提前成熟期。

• 食品行业：用于食品包装以保鲜，或在酒类生产中净化和延长保鲜期。

• 涂料：添加到涂料中，可以抗紫外老化和热老化，增加隔热性，提高涂料的强度和光洁度。

• 纺织领域：与纳米TiO2配比，用于耐老化、抗紫外辐射纤维、防远红外、抗菌消臭、及净化空气等。

• 环境保护：因其大的比表面积和特殊功能性官能团，可以吸附有害物质，在环境保护领域有广泛应用。

• 生物医学：在药物制剂中作为添加剂，具有高吸收性、好的分散性及适当的增稠性。

• 润滑油添加剂：形成化学吸附膜保护金属摩擦表面，改善润滑油的摩擦性能。

• 彩色喷墨打印：提高打印质量、缩小墨点面积、提高色密度、增强图像逼真度。

• 塑料增韧：作为无机刚性粒子，提高材料的韧性甚至是刚性，可改善塑料表面的耐磨性和抗划伤性。