【摘要】闡述了納米金剛石的起源、特性以及該產(chǎn)品在國內(nèi)外的主要應(yīng)用領(lǐng)域，著重介紹了納米金剛石的分散研究及其在特種功能涂料中的應(yīng)用，并就目前國內(nèi)納米金剛石在涂料領(lǐng)域的研究和應(yīng)用的內(nèi)容及方向作出了展望。

       【關(guān)鍵詞】納米金剛石；分散；特種涂料

       1.引言

       納米金剛石（nanodiamond）是指晶粒度在100nm以下的金剛石顆粒。在2000年以前或者更早的國外文獻(xiàn)中，也稱這種金剛石為ultrafinediamond（簡(jiǎn)稱UFD），翻譯為超微（細(xì)）金剛石，還有一種叫法是ultradisperseddiamond（簡(jiǎn)稱UDD），翻譯為超分散金剛石。而在國內(nèi)其它學(xué)術(shù)文獻(xiàn)中，多稱為“納米金剛石”。2000年以后，受國際納米材料熱的影響，國內(nèi)的學(xué)者基本上都開始用“納米金剛石”這個(gè)名稱。到這時(shí)，這種金剛石的名稱基本上得到統(tǒng)一，大家都稱它為“納米金剛石”。半個(gè)多世紀(jì)以來，材料研究工作者開展了若干人工合成金剛石的方法。1954年，美國通用電氣公司首先利用石墨為原料，在金屬觸媒的參與下，使用靜態(tài)高壓高溫的方法合成出了金剛石。DeCarli于1961年使用動(dòng)態(tài)高壓法（爆炸法）成功地制得了納米金剛石。1975年，F(xiàn)edoseev等人利用低壓化學(xué)氣相沉積法（CVD）制得了普通金剛石膜。20世紀(jì)80年代初，前蘇聯(lián)科技工作者率先利用負(fù)氧平衡炸藥爆轟合成出了納米金剛石。1983年，F(xiàn)edoseev和Derjaguin報(bào)道了用激光輻照固相含碳物質(zhì)的金剛石合成方法。1992年，Ogale等人利用紅寶石激光輻照浸泡在苯中的石墨靶合成了金剛石，將激光誘導(dǎo)固態(tài)轉(zhuǎn)變合成金剛石進(jìn)一步擴(kuò)展到液態(tài)介質(zhì)環(huán)境。本文主要闡述了納米金剛石在國內(nèi)外的研究及應(yīng)用狀況，尤其是在分散技術(shù)及特種涂料方面的應(yīng)用研究，并對(duì)納米金剛石在我國涂料行業(yè)的應(yīng)用進(jìn)行展望。

       2.納米金剛石的合成及表面狀態(tài)分析

       目前，人工合成金剛石的方法主要有靜壓法、沉積法以及動(dòng)壓法。動(dòng)壓法是利用瞬時(shí)產(chǎn)生的高壓高溫條件來生成金剛石，根據(jù)合成金剛石的原料不同，可以分為以下3類：笫一類是沖擊波法，利用高速飛片撞擊石墨靶板，使石墨在撞擊過程中生成微米級(jí)金剛石，國內(nèi)最早開始這一方面研究的是中科院物理研究所。笫二類是爆炸法或是稱作爆轟波法，就是將石墨與高能炸藥混合，在炸藥爆轟的過程中壓縮石墨使其變?yōu)榻饎偸Ｗ詈笠活愂潜Z產(chǎn)物法，也就是利用負(fù)氧平衡炸藥爆轟來得到晶粒度在納米量級(jí)的金剛石。圖1是俄羅斯DiamondCentreLtd.爆轟法制備納米金剛石的局部設(shè)備。

       爆轟法與前面兩種動(dòng)壓法的最大區(qū)別在于，前兩種方法需要提供碳源，制備的金剛石粒度大部分在微米級(jí)或者更大。而最后一種方法是不需要提供額外碳源的，炸藥本身既提供高壓高溫條件，還提供碳?xì)湓?。爆轟法制備納米金剛石的基本原理如下：負(fù)氧平衡炸藥在保護(hù)介質(zhì)環(huán)境中爆炸，爆炸過程中多余的碳原子經(jīng)過聚集、晶化等一系列物理化學(xué)過程，形成納米尺度的碳顆粒集團(tuán)，其中包括金剛石相、石墨相和無定形碳。經(jīng)過選擇性的氧化化學(xué)處理，去除非金剛石相后，得到納米尺度的金剛石粉末。我國爆轟合成納米金剛石的研究比較晚，大約從2000年后，納米金剛石的研究才從實(shí)驗(yàn)室水平走向規(guī)?；a(chǎn)。雖然起步較晚，但納米金剛石研究生產(chǎn)發(fā)展的加速度很大，能規(guī)模化生產(chǎn)納米金剛石的企業(yè)如雨后春筍般地蓬勃發(fā)展起來了。我國主要幾家生產(chǎn)納米金剛石的企業(yè)及公司有：

       甘肅金石納米材料有限公司（原甘肅凌云納米材料有限公司；

       深圳市金剛源新材料發(fā)展有限公司；

       北京九龍華源金剛石超細(xì)粉研究所；

       長沙礦冶研究院；

       天津乾宇超硬科技公司；

       山東黃金集團(tuán)金凱馳納米科技有限責(zé)任公司；

       北京博納士有限公司；

       河南省恒翔金剛石磨料有限公司；

       北京國瑞升科技有限公司；

       鄭州聯(lián)合新材料公司；

       上海起亞研磨科技有限公司；

       廣州艾普納米科技有限公司；

       陜西藝林實(shí)業(yè)有限公司。

       納米金剛石粉中的C元素含量和金剛石相含量是兩個(gè)不同的概念，需要澄清。從目前所有制備的納米金剛石粉的測(cè)試結(jié)果來看，納米金剛石中主要元素為C，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)由于制備方法的不同有所變化，但大部分都在85%～90%之間。其它較多的元素雜質(zhì)如H≤1%，N≤6%，O≤10%，還含有其它的雜質(zhì)，如Al、Si、Ca、Fe等，其含量在10-4~10-6量級(jí)。從表1的測(cè)試結(jié)果可以看出，在制備納米金剛石時(shí)，由于使用不同材質(zhì)的爆炸容器，對(duì)納米金剛石中的金屬雜質(zhì)含量有絕對(duì)的影響。

表1納米金剛石中其它雜質(zhì)元素的含量x10^-6

       利用X射線光電子能譜（XPS）對(duì)納米金剛石原料的元素構(gòu)成進(jìn)行分析得出，納米金剛石表面的主要元素為C、O、N，其中C元素占90.65%，O為8.09%，N為1.14%，此外還有S、Cl等。納米金剛石表面的N處于多種化學(xué)環(huán)境中，其主要化學(xué)狀態(tài)是胺類基團(tuán)形式。

       3.納米金剛石的應(yīng)用領(lǐng)域及國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀

       與其它材料相比，金剛石具有很多的優(yōu)異特性，在所有材料中，金剛石具有最高的硬度、最高的熱導(dǎo)率、最高的傳聲速度、高的耐磨性、低的摩擦系數(shù)，既是電的絕緣體，又是熱的良導(dǎo)體，摻雜后可成為卓越的PN型半導(dǎo)體，有寬的禁帶寬度，高的空穴遷移率和最寬的透光波段（0.225μm至遠(yuǎn)紅外），正是上述特性為它在現(xiàn)代科技和工業(yè)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，也是其它材料不可比擬的重要原因。

       3.1滑潤技術(shù)領(lǐng)域

       近來的研究表明，納米金剛石添加到潤滑油中顯現(xiàn)出以下優(yōu)越性。

       ⑴提高產(chǎn)品的質(zhì)量和競(jìng)爭(zhēng)能力；提高運(yùn)輸工具和裝置的工作壽命；節(jié)約潤滑油材料。

       ⑵摩擦動(dòng)量降低20%～40%。

       ⑶摩擦面磨損減少30%～40%。

       ⑷摩擦副的快速磨合。

       納米金剛石的單位消耗：1000kg潤滑油中為0.01～0.20kg。納米金剛石在潤滑油中的奇特功效出乎許多人的預(yù)料，它不僅用于制作發(fā)動(dòng)機(jī)油，亦可制作蝸桿油、齒輪油、液壓油、真空泵油、高速機(jī)械油、機(jī)床油等。據(jù)權(quán)威人士估計(jì)，2002年我國消耗潤滑油約4.0×106t，銷售額幾百億元，且以每年10%的速度遞增。有人預(yù)測(cè)，納米金剛石制成改性潤滑油會(huì)在近期形成一個(gè)熱潮，并真正將納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。我們期望出現(xiàn)一個(gè)新的具有中國特色的納米潤滑油行業(yè)。

       3.2研磨與拋光領(lǐng)域

       研磨與拋光是金剛石的一個(gè)很重要的應(yīng)用領(lǐng)域。用“Carbonado（金剛石黑粉）”型金剛石微粉制成的磨具和研磨劑，可用于精細(xì)陶瓷、集成電路芯片、各種寶石、鐵氧體磁頭、石英片、硬質(zhì)合金、光學(xué)鏡頭、硬盤磁頭等各種堅(jiān)硬材料制品表面的精加工和拋光。與單晶金剛石微粉相比，其加工效率高、使用壽命長、表面光潔度高，顯示了極其優(yōu)異的性能。用國產(chǎn)的團(tuán)球狀“Carbonado”聚晶金剛石拋光后，工件表面不平度可降到0.6nm以下，顯示出它的獨(dú)特優(yōu)越性。十多年前，美國芯片的合格率常常低于50%。目前，在美國一流工廠生產(chǎn)芯片的合格率達(dá)到80%以上，Mypolex聚晶金剛石在芯片超精拋光中起著重要作用。因此，團(tuán)球狀金剛石微粉將在21世紀(jì)的芯片表面加工產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮重要作用。1997年世界芯片產(chǎn)量已達(dá)1500億塊，其中150億塊用于微處理器。隨著芯片精度的提高及其容量的擴(kuò)大，對(duì)于確保產(chǎn)品最終表面精度的爆炸合成金剛石微粉的需求必將同步增長，國內(nèi)芯片制造業(yè)的發(fā)展必將為聚晶金剛石微粉提供巨大的市場(chǎng)。

       3.3電鍍技術(shù)領(lǐng)域

       據(jù)了解，世界上每年金屬腐蝕損耗大約1500億美元，我國年損耗在1500億人民幣，而金屬電鍍是解決這一技術(shù)難題的途徑之一。近年來，金剛石用于復(fù)合鍍的技術(shù)報(bào)道頻繁，復(fù)合鍍層的高硬度和耐蝕性日益受到關(guān)注。但由于一般的金剛石顆粒為微米級(jí)或亞微米級(jí)，顆粒較粗，得到的鍍層組織難以滿足精密儀器、高光潔度表面、精細(xì)加工和更高的耐磨性等要求。隨著納米金剛石生產(chǎn)技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是2～12nm金剛石的出現(xiàn)，采用納米金剛石形成復(fù)合鍍層有望彌補(bǔ)這一不足。電刷鍍技術(shù)是近年來在電鍍技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型表面改性技術(shù)，能解決一些其它技術(shù)難以解決的機(jī)械零部件修復(fù)的問題。中科院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤滑開放研究實(shí)驗(yàn)室與蘭州大學(xué)材料系合作，對(duì)含納米金剛石的復(fù)合鎳刷鍍層的摩擦學(xué)特性進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示，該鍍層具有極好的減摩耐磨性能，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，其減摩耐磨性能隨著納米金剛石黑粉含量的增加而提高。我國目前年產(chǎn)30多億只氣缸，主要配套用于汽車、摩托、家電、礦山機(jī)械、紡織機(jī)械、船舶制造和精密機(jī)床儀表、軍工等產(chǎn)業(yè)，急需納米復(fù)合電鍍工藝升級(jí)。另外，我國模具和塑料、玻璃的裝飾鍍的市場(chǎng)巨大，據(jù)粗略計(jì)算，如果電鍍表面達(dá)3.0×108m2，電鍍層厚度按5μm計(jì)算，每平方米需用納米金剛石0.2g，則納米金剛石-金屬復(fù)合鍍添加劑所需納米金剛石將達(dá)到6.0×105kg。納米金剛石復(fù)合電鍍前景廣闊。

       3.4納米金剛石膜的制備及應(yīng)用

       從20世紀(jì)80年代起，CVD金剛石膜取得突破性進(jìn)展。常規(guī)CVD金剛石膜晶粒度較大，呈柱狀生長，表面較粗糙，同時(shí)高硬度表面給后續(xù)拋光處理帶來很大困難，直接限制金剛石膜的推廣應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。因此，許多研究者致力于改善常規(guī)金剛石膜的表面粗糙度和后續(xù)拋光技術(shù)。隨著CVD沉積金剛石膜技術(shù)的發(fā)展與成熟，納米金剛石膜涂層技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。納米金剛石膜晶粒非常細(xì)小，可達(dá)7～10nm，甚至更小（2～6nm），比常規(guī)金剛石膜小2個(gè)數(shù)量級(jí)以上；表面光滑，膜摩擦系數(shù)很小，可達(dá)到0.03。而且納米金剛石膜的硬度比傳統(tǒng)金剛石膜低10%～20%，因而非常有利于膜進(jìn)行后續(xù)拋光；同時(shí)由于納米效應(yīng)，納米金剛石膜電阻率下降和紅外通過率增加，使其在微電子和光學(xué)領(lǐng)域有極具潛力的應(yīng)用前景。納米金剛石復(fù)合涂層就采用了CVD技術(shù)，既具有常規(guī)涂層附著力強(qiáng)、耐磨等特點(diǎn)，又具有納米金剛石涂層表面平整光滑、摩擦系數(shù)小、容易研磨拋光等新的優(yōu)點(diǎn)，是一種理想的組合。采用納米金剛石復(fù)合涂層技術(shù)開發(fā)研制的各種涂層產(chǎn)品（拉絲模、涂粉模、緊壓模、定徑套、軸承支撐器和拉伸模等），不僅將大幅度提高模具和工具的使用壽命，有效降低成本和提高生產(chǎn)效率；而且能從根本上改進(jìn)加工質(zhì)量，提高產(chǎn)品檔次。據(jù)報(bào)道，由上海交通大學(xué)開發(fā)的納米金剛石復(fù)合涂層拉拔模具產(chǎn)品，已由上海交友金剛石涂層有限公司實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。該產(chǎn)品已在江蘇上上電纜集團(tuán)有限公司、上海華普電纜有限公司等70多家生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用，為應(yīng)用企業(yè)帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，新增產(chǎn)值14億元，利潤4510萬元，稅收6009萬元，節(jié)約資金3571萬元。鑒于納米金剛石膜擁有上述優(yōu)越性，因而可望在不遠(yuǎn)的將來成為新型模具涂層材料、微電子與半導(dǎo)體材料、新型光學(xué)材料、光電子材料。目前，我國已在紅外窗口、耐磨涂層等方面進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，并形成了一支高素質(zhì)的技術(shù)群體。當(dāng)然，與國外相比，我國起步較晚，許多技術(shù)還不成熟。

       3.5增強(qiáng)技術(shù)領(lǐng)域

       納米金剛石用作高分子材料的填料，可顯著增加其耐磨性和韌性。據(jù)國外相關(guān)報(bào)道，在飛機(jī)和輪船制造業(yè)中，納米金剛石可廣泛應(yīng)用于聚氨酯橡膠、丁腈橡膠、聚異戊二烯橡膠、丁苯橡膠中用以制成常溫墊圈、低溫墊圈以及機(jī)械橡膠部件，可以全面提高工件的耐磨性、撕裂強(qiáng)度、抗疲勞性，并可降低摩擦系數(shù)，使工件的使用壽命提高1.5～3.0倍。我國在這一方面也有相__關(guān)的研究成果，裝甲兵工程研究院的研究表明，將納米金剛石加入到黏結(jié)劑中制成了金屬補(bǔ)劑，抗拉強(qiáng)度提高72%，扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度提高20%；將納米金剛石添加到輪胎用橡膠中，可大大提高輪胎抗爆裂強(qiáng)度（從53MPa提高到154MPa）。從1988年起，西北核技術(shù)研究所進(jìn)行了這方面的研究與開發(fā)，結(jié)果表明，添加了納米金剛石的幾種常用橡膠材料，強(qiáng)度和耐磨性都有很大提高，同時(shí)減緩了老化現(xiàn)象的發(fā)生。用含納米金剛石的電鍍液制成沖壓模具、工具等復(fù)合鍍層，可大大提高其硬度和耐磨性，從而提高了工具的使用壽命。國內(nèi)的華僑大學(xué)、中國地質(zhì)大學(xué)、裝甲兵工程學(xué)院和北京機(jī)電研究所都開展了類似的工作，并取得了良好的效果。還可用爆炸燒結(jié)法制得納米金剛石陶瓷材料。

       4.納米金剛石的分散研究及其在特種功能涂料中的應(yīng)用

       4.1納米金剛石的分散研究

       納米金剛石雖然有上述很多優(yōu)點(diǎn)及廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，但是納米粒子比表面積大，比表面能高，處于熱力學(xué)的不穩(wěn)定狀態(tài)，容易發(fā)生團(tuán)聚，從而喪失其作為納米粒子的一些良好物性。納米金剛石雖然晶粒粒度較細(xì)，但是在制備和后處理過程中，硬團(tuán)聚和軟團(tuán)聚的存在使得納米金剛石粒度明顯變粗，應(yīng)用受到制約。因此，有必要對(duì)納米金剛石在介質(zhì)中的分散進(jìn)行研究。在納米金剛石粉中有單晶的金剛石顆粒和金剛石顆粒的團(tuán)聚體，單晶金剛石顆粒分布在1～60nm之間，團(tuán)聚體有大有小，小的幾十納米，大的幾百納米，甚至還有微米級(jí)的。圖2是甘肅金石納米材料有限公司生產(chǎn)的未經(jīng)表面處理的納米金剛石的電鏡照片，從中可以看出其納米粒子的晶形較為規(guī)整，粒度較為均勻，但是只有很少一部分納米金剛石粒子呈單晶狀態(tài)，其余絕大部分呈現(xiàn)團(tuán)聚狀態(tài)，有部分團(tuán)聚體的尺寸已經(jīng)超出了納米粒子的范圍。納米金剛石用于硬盤磁頭的超精密拋光、潤滑油添加劑以及塑料、橡膠的填充補(bǔ)強(qiáng)等都有很好的效果。但是，即便在這些正在開發(fā)的領(lǐng)域，應(yīng)用推廣狀況仍不理想，一個(gè)重要的原因就是在這些非水體系中納米金剛石的分散性、穩(wěn)定性、均勻程度以及介質(zhì)的相容性等問題還沒有得到很好地解決。因此，實(shí)現(xiàn)納米金剛石解團(tuán)聚和穩(wěn)定分散對(duì)于發(fā)揮其優(yōu)良性能，推動(dòng)其在一些技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。通過對(duì)納米金剛石黑粉的結(jié)構(gòu)表征分析可知，它們的表面吸附有羥基、羰基、胺基、羧基、醚基、酯基等多種含氧極性基團(tuán)，由于這層“外衣”而使其具有親水性。對(duì)于大多數(shù)高聚物來說，它們恰恰是憎水的。要想使其在聚合物中有很好的分散性和相容性，必須借助外力（物理的或化學(xué)的）對(duì)黑粉粒子進(jìn)行改性，使表面具有親油疏水性。近年來，國內(nèi)外研究人員對(duì)納米金剛石在不同介質(zhì)中的分散問題進(jìn)行了探索。一般是采用化學(xué)-機(jī)械方法對(duì)納米金剛石進(jìn)行表面改性，在超聲波分散及超微細(xì)珠磨機(jī)的機(jī)械力作用的同時(shí)，加入無機(jī)電解質(zhì)、表面活性劑等對(duì)分散介質(zhì)和納米金剛石表面性質(zhì)進(jìn)行調(diào)整，通過表面活性劑的組合使用，來調(diào)整粒子表面電位和親水層，增大粒子的電壘和空間位阻。Chiganova用飽和AlCl3水溶液加熱處理納米金剛石，制得的懸浮液中納米金剛石的二次粒度在幾百個(gè)納米范圍。JSCDiamondCenter的研究人員在水溶液中超聲分散納米金剛石，所得懸浮液中團(tuán)聚體的平均粒徑在300nm左右。該中心還研究了納米金剛石在非水體系中的分散，采用聚異戊二烯改性納米金剛石表面，制得了可穩(wěn)定10d左右的懸浮液。陳萬鵬、仝毅等[在理論上分析納米金剛石團(tuán)聚的原因，并對(duì)納米金剛石在水相和油相介質(zhì)中進(jìn)行了分散，團(tuán)聚體粒徑達(dá)到了257.5nm和44.9nm的效果。長沙礦冶研究院的許向陽、王柏春科研小組采用陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑組合應(yīng)用的辦法對(duì)納米金剛石在水相介質(zhì)中的分散也進(jìn)行了研究，取得了納米金剛石團(tuán)聚體粒徑平均在100nm以下，其中25.7nm的顆粒占83.5%的效果。西北核技術(shù)研究所的文潮等研究了納米金剛石在水相介質(zhì)中的分散情況，配制了3種特殊的分散劑，將納米金剛石加入其中，再注入離子水，超聲分散30min，靜置60d后，在懸浮液中沒有納米金剛石顆粒的沉淀，然后進(jìn)行了粒度的測(cè)試，測(cè)試設(shè)備為Malvern激光粒度儀。用超聲分散的方法和特殊的分散劑，在水相介質(zhì)中，可以將納米金剛石團(tuán)聚體粒徑分散到10～20nm和100～200nm。目前此研究結(jié)果只有研究?jī)r(jià)值，因?yàn)榇笠?guī)模應(yīng)用的效率太低。從上面的分析中可知，我國目前對(duì)于納米金剛石的解團(tuán)聚技術(shù)還沒有得到徹底的解決，許多研究還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，真正工業(yè)化的很少。如果解決了納米金剛石在油性體系中的分散及貯存穩(wěn)定性問題，納米__金剛石在材料增強(qiáng)領(lǐng)域及特種功能性涂料領(lǐng)域?qū)⒂蟹浅V闊的應(yīng)用前景。

       4.2納米金剛石在特種功能性涂料及膠黏劑領(lǐng)域的應(yīng)用

       太陽的紫外線、酸雨、石頭和鳥糞的落下，對(duì)汽車漆有很大的侵蝕及破壞作用。由于這些因素的影響，汽車漆必須具有很好的防護(hù)性能，它包括：防腐蝕、抗石擊、防潮、防劃傷、防酸、防化學(xué)品、防溶劑等。室溫時(shí)，金剛石抗所有酸、堿及溶劑，即使在高溫時(shí)，也抗所有的腐蝕，只有強(qiáng)氧化劑在高溫下才能腐蝕金剛石，金剛石還具有最高的硬度、最高的熱傳導(dǎo)性和耐生物降解能力，因此納米金剛石可以廣泛應(yīng)用于汽車的表面防護(hù)涂層，利用金剛石獨(dú)特的物理化學(xué)性能來改善汽車漆的壽命。如果納米金剛石以添加劑或混合成分的形式使用于涂料，則可以調(diào)節(jié)涂料的外觀特性。由國外某知名涂料生產(chǎn)商提供的試驗(yàn)表明，納米金剛石的使用不僅會(huì)因增加了涂料的顯微硬度而使涂料耐沖擊、抗劃擦，而且與普通涂料相比，在與基底的黏結(jié)性、耐化學(xué)腐蝕性（尤其是耐溶劑）、抗摩擦性、耐水性和熱傳導(dǎo)性等方面都有明顯改善。國外還有報(bào)道提到納米金剛石可以應(yīng)用于飛機(jī)和艦船的機(jī)身、機(jī)翼及船體表面的有機(jī)硅涂層，可以增強(qiáng)涂層的防腐、防凍、耐溫、耐老化性能，提高彈性、斷裂強(qiáng)度及撕裂強(qiáng)度等，使其表面涂層的使用壽命提高1.5～2.0倍，而其成本只增加1%～2%。但是納米金剛石在表面防護(hù)涂料方面的應(yīng)用在國內(nèi)還未見報(bào)道。納米金剛石材料還可在雷達(dá)、紅外和可見光隱身方面得到廣泛應(yīng)用。國外在這方面的研究已開展多年，美國等國家已將超微細(xì)金剛石制成吸波材料應(yīng)用在隱身飛機(jī)上。黏涂技術(shù)是指膠黏劑涂覆在零件表面實(shí)現(xiàn)某種特殊用途的技術(shù)，它是黏結(jié)技術(shù)的一個(gè)發(fā)展，納米微粒因其優(yōu)異的特性，能有效提升膠黏劑的性能，含有納米金剛石的環(huán)氧樹脂膠具有更高的黏附性和內(nèi)聚性，聚合物中加納米金剛石可提高其強(qiáng)度、耐磨性和抗熱老化作用。環(huán)氧樹脂黏合劑中加入納米金剛石后，抗斷裂強(qiáng)度提高2.0～2.5倍。含金剛石的納米膠黏劑具有優(yōu)異的耐磨性和很高的黏結(jié)強(qiáng)度。表2給出了納米金剛石微粒對(duì)膠黏劑耐磨性影響的試驗(yàn)結(jié)果。納米金剛石對(duì)膠黏劑拉伸強(qiáng)度、拉伸剪切強(qiáng)度影響的試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表2納米金剛石加入量對(duì)膠黏劑耐磨性的影響

表3納米金剛石加入量對(duì)膠黏劑性能的影響

       由表3可見，隨著納米金剛石在膠黏劑中添加量的增加，膠黏劑的拉伸強(qiáng)度提高，當(dāng)加入量為8%時(shí)，拉伸強(qiáng)度比未添加的提高27.5%，加入量繼續(xù)增大，拉伸強(qiáng)度反而下降，膠黏劑中加入納米金剛石對(duì)剪切強(qiáng)度影響較小。因此，納米微粒在表面黏涂和粘接技術(shù)領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用前景。納米金剛石應(yīng)用于特種功能性涂料及膠黏劑領(lǐng)域時(shí)，不是簡(jiǎn)單地分散、添加進(jìn)去就可以了，還需要對(duì)其進(jìn)行表面處理，以解決其分散困難和分散后穩(wěn)定性不好的缺點(diǎn)。通常的表面處理方法有2種：一種是用表面活性劑對(duì)其進(jìn)行改性，這類研究國內(nèi)開展得較多，且大部分應(yīng)用于水性體系；另一種方法是對(duì)納米金剛石進(jìn)行表面包覆改性，該方法可以解決納米金剛石在油性體系里的分散問題，但是國內(nèi)報(bào)道較少。白波等利用原位乳液將納米金剛石與聚苯胺（PANI）復(fù)合得到了PANI/納米金剛石復(fù)合微球，在該復(fù)合材料中，納米金剛石晶體形態(tài)為立方型，PANI為無定形態(tài)。復(fù)合物的粒徑為10～30nm，分散性能良好，基本呈現(xiàn)球形，比表面積達(dá)到270m2/g，具有較好的熱穩(wěn)定性。該材料在吸波領(lǐng)域及靜電屏蔽領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

       5.納米金剛石在特種功能性涂料應(yīng)用中存在的問題及展望

       目前，納米金剛石技術(shù)正處于迅速發(fā)展的階段，它取得的成績(jī)已經(jīng)使人們?yōu)橹饎?dòng)。由于納米金剛石具有奇特的物理-機(jī)械性能，因此，是一種具有重要理論研究和應(yīng)用研究?jī)r(jià)值的材料。人們用物理、化學(xué)、材料、電子等交叉科學(xué)的理論綜合研究納米金剛石的性質(zhì)，會(huì)強(qiáng)有力地推動(dòng)納米金剛石在機(jī)械、材料、電子、能源等領(lǐng)域更加廣泛的應(yīng)用。目前，國內(nèi)納米金剛石的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)接近或達(dá)到國際先進(jìn)水平，但是對(duì)它的應(yīng)用還基本處于理論及實(shí)驗(yàn)室階段，只有很少的領(lǐng)域完成了工業(yè)化推廣工作，因此目前需要認(rèn)真研究和落實(shí)如何在以現(xiàn)有的研究工作的基礎(chǔ)上，把握機(jī)遇，盡快實(shí)現(xiàn)納米金剛石及其應(yīng)用在各相關(guān)行業(yè)中的產(chǎn)業(yè)化。在納米金剛石產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程中，存在著以下幾點(diǎn)問題。

       ⑴.目前納米金剛石粉的分散及貯存穩(wěn)定性問題仍然制約著其在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

       ⑵.目前國內(nèi)納米金剛石在潤滑、研磨、電鍍、CVD膜等方面均有一定的研究和應(yīng)用，但是在材料增強(qiáng)和涂料性能提升方面的研究及應(yīng)用進(jìn)展緩慢，與國外差距較大。

       ⑶.由于納米金剛石的價(jià)格較為昂貴，因此其在普通民用涂料產(chǎn)品方面的應(yīng)用會(huì)受到限制，但是在防護(hù)型特種及軍工涂料領(lǐng)域，更看重的是涂料的性能，涂料的成本并不放在首要位置，因此應(yīng)該大力加強(qiáng)納米金剛石在防護(hù)型特種涂料及軍工涂料領(lǐng)域的研發(fā)及應(yīng)用力度。

       ⑷.從國外的使用經(jīng)驗(yàn)來看，納米金剛石在雷達(dá)、紅外和可見光隱身方面均得到了廣泛的應(yīng)用并取得了理想的效果，而我國在這方面的研究還未見報(bào)道。