定量評價納米粒子在基體中的分散性.pdf

1、由于納米粒子在基體中的分散程度對于納米復(fù)合材料的性能有很大的影響。因此，確立一個合適的納米粒子分散性定量評價方法，對優(yōu)化納米復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，改善納米復(fù)合材料的性能有著極大的促進(jìn)作用。為了能更好地定量分析納米粒子在基體中的分散程度，使提取的分散評價指數(shù)能更精確地反映納米粒子的分散效果，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，首次提出了一個全面考慮三維結(jié)構(gòu)信息的定量評價粒子分散性的新方法——體視能量法。并以二氧化硅/環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料作為評價對象，利用體視

2、能量法對納米二氧化硅在基體中的分散性進(jìn)行定量評價。在此基礎(chǔ)上，利用材料的物理熱性能(玻璃化溫度Tg)對體視能量法進(jìn)行了驗證。
　　首先，體視能量法依據(jù)的是粒子表面能原理，即粒子的分散程度越高，表面能越大，而表面能又與比表面積相關(guān)聯(lián)。即粒子尺寸越小，粒子的比表面積越大，分散效果越好。為了求出粒子的比表面積，引入了生物學(xué)中常用的體視學(xué)法來解決這個問題，求取粒子的平均比表面積，然后以此為基礎(chǔ)定義一個分散指數(shù)去定量評價分散性。由于結(jié)合了表

3、面能和體視法，因此，將該評價方法命名為體視能量法。
　　其次，以PEG為分散劑，納米二氧化硅粒子為增強材料，環(huán)氧樹脂為基體，采用共混法制備了納米粒子含量相同但在基體中分散程度不同的二氧化硅/環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料，利用掃搖電子顯微鏡拍攝其斷面照片，作為體視能量法評價納米粒子在基體中分散性的研究對象。
　　再次，通過MATLAB軟件對SEM圖像進(jìn)行濾波、形態(tài)學(xué)處理以及閾值化等處理，最大程度地保留原有信息并且凸顯出需要的信息。

4、r>　　最后，通過體視能量法有效地從二維圖像中提取三維信息，利用這些信息判斷粒子表面能大小，提取出分散指數(shù)，定量評價分散性。與其他現(xiàn)有的分散性定量分析方法（諸如自由路徑法和面積分割法）相比，在諸多分散狀況不同的條件下，體視能量法表現(xiàn)出更好的普適性。利用體視能量法對二氧化硅/環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料的SEM斷面圖像中的納米粒子進(jìn)行定量評價，體視能量法表現(xiàn)出相當(dāng)好的關(guān)聯(lián)性和準(zhǔn)確性。隨著粒子在基體中分散性的變差，分散指數(shù)相應(yīng)減小。相反，隨著粒子在