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無論是生產還是生活，粘結劑都是一種必不可少的產品，其應用歷史可追溯至數千年前，在史前時期人類就已學會將植物樹脂當作粘結劑使用。到了近代，粘結劑的技術有了長足的進步，對粘合劑的實際需求發生了變化，其主要目標不再是簡單地實現牢固的粘連，而更專注于在各種惡劣環境下的耐用性以及更強的韌性，在某些特殊情況下，還需要粘結劑在相對較高的溫度下發揮出足夠的性能。

納米粘結劑就這樣應運而生了，它與普通粘結劑主要的不同在于引入了納米技術，是將納米填料（納米管、纖維素納米晶體、納米纖維、納米氧化鋁和納米二氧化硅）有效分散至聚合物基質，最終制成的具備更多功能性的聚合物納米復合材料。憑借更出色的性能，納米粘結劑在工程材料領域有非常重要而廣泛的應用，涉及可穿戴設備、電子器件、醫療手術等諸多領域。到底這些納米填料是怎么發揮作用的，我們接著看下去。

納米填料的作用

納米填料之所以可以讓粘結劑性能發生顯著變化，主要得益于其足夠大的表面積，因此能更好地與增強基體界面處的的樹脂產生化學物理反應，只需要少量就可以為粘結劑提供更好的熱、電或熱機械性能。同時納米填料還可以降低粘結劑的吸水性，增強粘結劑的抗老化性能，使粘結劑具有更高的環境耐久性。具體的影響機制如下：

①機械性能。結構粘合劑的許多新應用（如飛航空航天）需要在高溫環境下使用，此外還需要抵抗振動和疲勞載荷導致的失效，因此業界開始將各種填料添加到基礎粘合劑配方中，期望它可以增加其模量和機械強度。

不過，粘結劑首先要滿足的還是黏附能力，普通填料的加入雖然能夠增強機械性能，但是可能也會損失部分粘合特性，不過使用納米填料就不會有這個問題。例如目前已有許多研究人員報道在樹脂體系中加入納米填料（氧化鋁、二氧化硅、CNTs等）是可以改善環氧樹脂的韌性的。科學家認為，由裂紋和納米填料相互作用產生的斷裂能量消耗新機制（裂紋撓度、裂紋橋接、纖維拔出等）的參與是納米增強材料的增韌效應的主要原因。

②電性能。關于電性能，最有趣的應用領域之一是將碳納米管或碳納米纖維作為填料加入導電粘合劑中，它們能夠很大限度地提高導電粘合劑的性能。隨著CNT或CNF含量的增加，納米復合材料的導電性增加，表現出明顯的滲透行為。許多開發的復合材料的電導率低于銅等材料。滲濾閾值取決于納米增強材料的類型，CNT的滲濾閾值低于CNF。分散方法對納米復合材料的導電性也有顯著的影響，無論是分散的有效性，還是所應用的分散方法(機械攪拌、超聲、壓延等)對納米增強材料完整性的影響。高能分散過程會對納米填料造成損傷，降低納米填料的展向比，從而影響納米填料的滲流行為。

納米復合材料的電導率隨填料類型和含量的變化而變化

③熱性能和熱穩定性。熱穩定性是聚合物納米復合材料在高溫下作為功能或結構部件的潛在應用的最重要特性之一。一些研究人員已經研究了納米復合材料的熱穩定性和降解行為。例如，Sarathi 等人表明，在環氧樹脂中添加納米蒙脫石等填料可將熱變形溫度提高到環氧樹脂中納米填料的臨界百分比，超過5%左右即可達到穩定狀態。納米粘土的加入也改善了熱穩定性，減少了在熱重分析中測量到的重量損失。隨著納米填料含量的增加，納米復合材料的分解溫度普遍升高，表明納米增強劑的存在延緩了基體的熱分解。

④氣體和液體阻隔性能。與純聚合物相比，使用納米填料的粘結劑的阻隔性能有了很大的提高，其潛在優勢之一是用作阻濕劑。但要讓滲透率下降，前提是加入其中的填料分散性好，且長徑比大（如納米粘土、碳納米管、碳納米管等）。大多數關于聚合物納米復合材料阻隔性能的研究都是基于迂回路徑的概念，其中假定納米流體相對于氣體是不透水的和液體分子，這迫使氣體分子遵循一個曲折的路徑，從而增加擴散的有效路徑長度。

納米粘結劑的一些熱門應用

值得一提的是，目前航空航天工業用納米粘結劑是材料領域的一個熱點，它可以為飛機等帶來以下好處：1.效率：更輕的材料將減輕飛機重量和延長使用成本；2.性能：高強度材料提供可靠的結構性能；3.安全性：具有抗沖擊性的高彈性材料，可承受潛在損壞，同時保護乘客。

另外，在生產環境惡劣的石油和化工行業中，納米粘結劑憑借優秀的耐磨性、韌性、耐腐蝕性和耐高溫性也使得它在各種化學加工應用中常見的試驗條件下具有高度可靠性，因此這一方面也非常值得關注噢！

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