张竞丹*

（石家庄精英中学，河北石家庄，050000）

引言

在复合材料当中，有机—无机杂化材料是最引人瞩目的。在当前时期，关于有机—无机杂化材料的研究正在深入展开，并已取得了一定的研究成果。本文主要对有机—无机杂化材料制备的常规方法展开深入探析，对影响材料结构、性能的相关因素展开详细阐述，对其实际应用予以评述，以期能够使得此方面的研究得到进一步促进。

1 有机和无机的区别

有机物的特点：多数有机化合物主要含有碳、氢两种元素，此外也常含有氧、氮、硫、卤素、磷等。部分有机物来自植物界，但绝大多数是以石油、天然气、煤等作为原料，通过人工合成的方法制得。

和无机物相比，有机物数目众多，可达几百万种。有机化合物的碳原子的结合能力非常强，互相可以结合成碳链或碳环。碳原子数量可以是1、2个，也可以是几千、几万个，许多有机高分子化合物甚至可以有几十万个碳原子。此外，有机化合物中同分异构现象非常普遍，这也是造成有机化合物众多的原因之一。

有机化合物除少数以外，一般都能燃烧。和无机物相比，它们的热稳定性比较差，电解质受热容易分解。有机物的熔点较低，一般不超过400℃。有机物的极性很弱，因此大多不溶于水。有机物之间的反应，大多是分子间反应，往往需要一定的活化能，因此反应缓慢，往往需要催化剂等手段。而且有机物的反应比较复杂，在同样条件下，一个化合物往往可以同时进行几个不同的反应，生成不同的产物。

无机物即无机化合物。一般指碳元素以外各元素的化合物，如水、食盐、硫酸、石灰等。但一些简单的含碳化合物如一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸盐和碳化物等，由于它们的组成和性质与无机物相似，因此也作为无机物来研究。绝大多数的无机物可以归入氧化物、酸、碱、盐四大类。

2 有机-无机杂化材料的制备方法

2.1 溶胶-凝胶法(sol-gel)

2.1.1 溶胶-凝胶法皀基本原理

对溶胶—凝胶法进行分析可知，其通常是将金属烷氧化物 M(OR)z来当作先驱体，其分子在水解之后就会产生活性的 OH基，这样一来，在缩水或是缩醇反应的作用下就会形成溶胶，此时就可将其注入到模具当中。此外也可通过浸涂法、旋涂法成膜。在水解缩聚反应持续进行之时，溶胶所具有的粘度也会随之增加，最终会变成凝胶。在进一步陈化、干燥之后，凝胶就会变成干凝胶。

2.1.2 溶胶-凝胶法制备

将有机物直接掺入溶胶—凝胶基质当中，这是对有机—无机杂化材料进行制备之时最为常用的方法。无机先驱体会在有机化合物容易当中产生水解缩合，进而产生无机网，此时就可将有机物包埋到无机网当中，或是将无机网浸渍到有机物溶液当中，使得有机物能够渗入到凝胶孔隙之中，这样就可获得杂化材料。如果是有机聚合物单体，那么可利用紫外光或是热来激发，使得有机单体聚合。无机氧化物基质除了能够使得燃料在热稳定性、化学稳定性方面切实提升之外，同时也会对材料所具有的光电性质产生影响。

2.2 插入法皀基本原理

一些无机化合物有着典型的层状结构，在这类无机物当中插入有机物，这是对高性能复合材料进行制备的主要方法。比方说，蒙脱土、沸石都是2:1型层状硅酸盐，其单位晶胞通常是由两个硅氧四面体中间夹带一层铝氧四面体或镁氧八面体构成。此种四面体、八面体的紧密堆积结构能够使得高度有序的晶格排列，每一层都是1nm，其刚度是较高的，层间也不滑移。

3 有机-无机杂化材料的应用

3.1 结构材料

聚合链移动之时，无机物会对其产生一定的限制，进而使得杂化材料的模量增大，并具有较高的耐热性，在力学性能方面也会提高很多。此种材料就可用作刹车片、轮胎等。将蒙脱土杂化材料和纯环氧树脂进行比较，其拉伸模量、拉伸强度均要提高很多，能够达到25MPa与7.5MPa。

3.2 涂层材料

利用金属烷氧化物所制成的溶胶是可以方便使用的，通过浸涂法、旋转法就可制成涂层。Schmidt是将ɣ-缩水甘油醚基三甲氧基硅烷(KH-560)当作原料的,通过溶胶—凝胶法制得的O RM O CER涂层在柔韧性、耐磨性方面是具有优势的，其能够用作是透明聚合物的抗磨涂层。如果条件适宜的话，KH-560则会水解形成-O H使得涂层能够具有长期湿润的受控释放性能。而价格氟化烷烃链引入到ORMOCER涂层当中，则可获得低能涂层。

3.3 光学材料

将有机染料掺入到溶胶—凝胶基质当中，所制备出的材料就会呈现出一定的光学性能，而将激光波长不一的染料掺入到凝胶基质当中，可使得波长连续可调。比方说，将一些有机染料掺到OR-M O SIL基质当中，就可得到比CS2大4个数量级的光学非线性值，DCM染料制成的杂化材料，将有机染料掺入ORMOSIL基质当中，所制成的材料可用于激光器、太阳光光导管。

3 .4 电学材料

将PEO插入到蒙脱土、V2 O5 H2 O、Mn PS3、Cd PS3中，得到的杂化材料呈现出显著的导电率，热稳定性也相对更高一些，温度范围变得更宽。

4 结束语

在现阶，有机—无机杂化材料的受关注程度有了大幅提升，其应用范围也变得更为广阔。然而在进行材料制备之时，若想保证材料真正达到要求确实较为困难的，制备过程中必须要对相关的反应参数予以切实管控，反应温度，使用的催化剂、溶剂以及反应物相熟数量等均是不能有丝毫忽视的，同时还要对最为合理的反应步骤予以明确，对材料相结构也要精准控制。在科技水平呈现快速提升状态之时，杂化材料制备的相关技术也变得越发成熟，材料所具有的性能也提高了很多。有机—无机杂化材料除了能够将无机物所具有的力学、耐热等方面的性能充分展现出来之外，同时也兼具有机物强度较高，柔性较好的优势，因此说，此种材料在未来的发展前景是十分乐观的，必将在高科技领域中发挥出自身的巨大作用。

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