涂料工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展

    說起新材料，大家都會談起納米，這兩年來全國有關(guān)納米的大小會議不少，在中國市場上也已經(jīng)見聞納米彩電，納米冰箱，納米領(lǐng)帶……。

    納米英文名詞是nanometer縮寫，是一個長度單位，是10^-9米即十億分之一米。

    納米及納米材料在短短幾年中，被描繪得十分奇妙：

    人類將再一次傾倒于自己親手創(chuàng)造的奇跡，并為自己親手發(fā)起的革命震驚。就像哥倫布穿越茫茫海洋，踏上神奇的美洲大陸；像人類第一次自由飛翔在無垠的天空；像愛因斯坦經(jīng)過漫長思考，洞悉了宇宙的神秘；像人類第一次聽到宇航員來自月球的光輝宣言——納米科技又一次打開了夢想的天空。

    （1）模糊時代，工業(yè)革命之前；

    （2）毫米時代，工業(yè)革命開始到20世紀(jì)初期；

    （3）微米時代，二大革命一原子能利用和電子計算機(jī)的發(fā)明為標(biāo)志的第一次革命，70年代以來的以信息技術(shù)（微機(jī)、超導(dǎo)、生物基因、衛(wèi)星通訊）為主要標(biāo)志的第二次革命。

    如果說21世紀(jì)是納米世紀(jì)，那么這個概念是從什么地方引發(fā)出來呢？

    先來看看自然界中的納米現(xiàn)象：

    （1）埃及的金字塔中的奇特現(xiàn)象：塔內(nèi)昏暗的寶石發(fā)出燦爛的光芒；

    （2）蜜蜂體內(nèi)的磁性納米粒子，為蜜蜂導(dǎo)航；

    （3）螃蟹的橫行，是由于觸角中有幾顆用于空間的磁性納米微粒；

    （4）中國古代用燒蠟燭的炭黑作為墨的原料，用于著色染料(堪稱世界最早的納米材料)。

    但是真正要了解納米必須將思維從粒子升華到波動，從常規(guī)進(jìn)入非常規(guī)，從牛頓力學(xué)進(jìn)入量子力學(xué)，對涂料界人士來講，在思考材料及其今后涂料性能、狀態(tài)時，要用另外的一套思維去研究。我們不妨一起來回顧一下，從牛頓到愛因斯坦二個偉大人物的著名論點。

    1687年7月《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》這部25萬字偉大著作問世，書中牛頓對萬有引力、天體運動到落體運動，對力學(xué)中的一切問題，從理論上進(jìn)行了系統(tǒng)化的總結(jié)，奠定了牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)。也就是說一切粒子都是受萬有引力——地球的引力所吸引，而粒子與粒子之間也是相互有吸引力的。

    世界科學(xué)史上，人們普遍認(rèn)為十六世紀(jì)是哥白尼時代，十七世紀(jì)是牛頓時代，而二十世紀(jì)是愛因斯坦時代。

    1900年愛因斯坦發(fā)現(xiàn)，牛頓的時空觀是靜止的，絕對的；在牛頓力學(xué)中，空間、時間、物體和物體運動這四者沒有內(nèi)在聯(lián)系，而愛因斯坦認(rèn)為這四者是不可分離的、緊密的聯(lián)系著�？臻g和時間是唯一的物質(zhì)運動的存在形式，它們隨著物質(zhì)的運動而變化，物體的質(zhì)量也不是固定的，運動速度增加，質(zhì)量也隨之增加。

    愛因斯坦把這些研究總結(jié)為“狹義相對論”并列出了二個最基本的原理：

    第一條基本原理是相對性。

    第二條基本原理是光速不變。

    這個原理推導(dǎo)出的現(xiàn)象有：時間變慢，尺子變短，物體的質(zhì)量隨著運動速度的增加而增加。相對論的發(fā)表由于超脫了常規(guī)的概念，據(jù)說在當(dāng)時只有12個人知道它的真正含義。

   1916年愛因斯坦的“廣義相對論的基礎(chǔ)”問世了，它也有二個基本原理：（1）等效原理（2）廣義相對性——非勻速運動系統(tǒng)中的慣性力可以看作是勻速運動系統(tǒng)里的引力，經(jīng)過一些適當(dāng)?shù)淖儞Q形式，多種物理定律在非勻速運動學(xué)系統(tǒng)里，也同樣可以適用。由此可以推導(dǎo)出，引力的空間和時間是彎曲的，而萬有引力的產(chǎn)生就是由于時空彎曲。這個著名的引力場光線發(fā)生彎曲理論，在1919年5月29日的日全食照片中證實了，地點是在西部非洲的普林西比和南美洲的索布臘爾。

    從牛頓力學(xué)到愛因斯坦的相對論，科學(xué)在起了一個基本概念上的變革。今天我們做涂料，從使用普通填充粒到進(jìn)入納米時代，本質(zhì)是非常相似的，粒子的直徑從通�？梢�、可摸及、可量度的范圍向分子、原子、量子化的過渡，不是一個簡單的更新，更不可能是簡單的細(xì)度提高，真正納米材料進(jìn)入涂料時，涂料到底應(yīng)該是什么？呈現(xiàn)什么現(xiàn)象？如何生產(chǎn)制備？用什么儀器檢測涂膜性能等等都是一個高層次的有相當(dāng)難度的問題。

    從1～100 nm范圍的材料講，屬納米材料，而從l00 nm~1A°，A°是一個波長的單位，以A°為符號，1 A°=1/10 nm。

    物質(zhì)的粒子進(jìn)入10 nm后，其運動形式就從布朗運動進(jìn)入量子效應(yīng)，到1個納米時就將粒子本身的顆粒性失去，帶有波動效應(yīng)。我認(rèn)為可以在1～10納米的范圍是一種納米材料的運動狀態(tài)和存在狀態(tài)，而在100納米到10納米之間的納米材料是兼具量子運動和布朗運動的二種混合運動狀態(tài)。

    由粒徑變微細(xì)，而改變了粒子的運動狀態(tài)是一種質(zhì)的飛躍，是粒子本身內(nèi)在的存在狀態(tài)的變化而引發(fā)了它所呈現(xiàn)的運動狀態(tài)的變化。“粒子性喪失”就要用波動理論，進(jìn)而應(yīng)用原子族、分子、原子的運動規(guī)律來解釋其運動規(guī)律，因此納米材料進(jìn)入涂料后，這種涂料（如果現(xiàn)在還是用納米涂料等稱呼的話）和隨時見到、摸到的涂料應(yīng)該是完全兩種狀態(tài)了，也許有更科學(xué)、更新鮮的名詞來命名我們的涂料了。（也許叫分子涂料，原子涂料，原子團(tuán)簇涂料或干脆叫量子涂料）

    與涂料直接接近的納米級CaF₂和TiO₂，在室溫下的優(yōu)良韌性及180 ℃彎曲無裂紋的納米陶瓷，引出的納米透明涂料，在涂裝各種材質(zhì)上產(chǎn)生的對微波的吸收特性，防污、防塵、耐磨、防火、抗腐蝕、高強(qiáng)度是十分吸引人的。可以預(yù)見，五、六年后，納米科技對人們生活、工作的影響，將超過今日的微技術(shù)。

    那么現(xiàn)在應(yīng)該干些什么事呢？

    （1）搞清納米基本概念，盡快收集國外一流研究機(jī)構(gòu)發(fā)表的論文、信息；

    （2）集中優(yōu)勢兵力，重點突破制備難關(guān)；

    （3）研究、保存、檢測的方法 及標(biāo)準(zhǔn)；