能源部(DoE)的研究人員已經發現通過將納米顆粒與聚合物材料共混來提高聚合物性能的方式。

　　由DoE的橡樹嶺國家實驗室(ORNL)領導的科學家團隊正在研究聚合物結構作用、納米顆粒和聚合物之間的相互作用以及納米顆粒尺寸和形狀對聚合物納米復合材料的結構、動力學和宏觀特性的影響，以便用于眾多應用。

　　這些團隊還包括來自伊利諾伊大學香檳分校(伊利諾斯州)和田納西大學諾克斯維爾(UTK)的研究人員，以完善新型復合聚合物的設計，因為它們可以調整機械、化學、電學、光學和熱學性質。

　　ORNL和UTK的研究人員Alexei Sokolov特別指出，該團隊正在努力驗證納米粒子尺寸的縮小會對聚合物納米復合材料的力學性能產生不利影響。

　　研究人員表示：“納米顆粒的尺寸，我們預計這不會影響納米復合材料的性能或劣化，確實給了我們驚喜。”

　　研究人員研究到的并不是最佳的納米粒子尺寸，而是相信他們會發現的。相反，他們發現，真正的小納米顆粒使他們能夠看到全新的屬性。

　　在左側，小納米顆粒粘附到與納米顆粒本身大小相同大小的聚合物鏈段;這些相互作用產生聚合物納米復合物，其更容易加工，因為納米顆粒移動快，快速使材料變得粘稠。在右側，聚合物鏈的許多部分粘附到較大的納米顆粒，使得該納米顆粒難以移動。其較慢的運動導致更難處理的粘性材料。(Jan-Michael，Carrillo，美國能源部橡樹嶺國家實驗室)

　　這不是因為尺寸而是小顆粒比大顆粒移動得更快，并且與同一鏈上的聚合物鏈段相互作用。更多的聚合物鏈段粘附到大的納米顆粒上，使得鏈從該納米顆粒的游離困難。

　　專家說：“現在我們意識到我們可以調整顆粒的流動性——通過改變顆粒大小以及它們與聚合物的相互作用有多強，通過改變它們的表面移動速度。我們可以調整納米粒子的遷移率，例如它們的重量和大小，我們還可以通過調節其相互作用的強度來調整納米顆粒以及聚合物游離的時間。”

　　這兩個參數都會對宏觀特性產生巨大的影響。專家說：“這些參數不可能用較大的納米顆粒所需范圍內，這可能是沒有人實際嘗試過的原因。”

　　他說，該團隊的工作應用范圍廣泛，彰顯了一種新的方法來控制已被廣泛使用的納米復合材料的性能。專家補充說：“我們期望這個想法將被許多研究人員用于特定應用開發各種聚合物納米復合材料。

　　科學家計劃繼續深入研究納米顆粒遷移率和聚合物納米顆粒吸附時間對復合材料宏觀特性的影響，以獲得之前不可能實現的獨特性質。