一、纳米涂料受到关注
纳米涂料广泛应用于房屋墙壁粉刷、车辆喷涂等方面，在光催化等高技术的作用下，能分解或氧化各种有机、无机的污染物，起到净化空气、清污除毒以及耐磨抗划伤、屏蔽紫外光的作用。
当今世界性的环境污染问题越来越受到各国政府重视，采用纳米二氧化钛进行光催化，是一项正在蓬勃兴起的新型空气净化技术。它能直接利用包括太阳光在内的各种途径的紫外光，在室温下对各种有机的或无机的污染物进行分解或氧化，达到从空气中清除这些污染物的效果。该项技术具有能耗低、易操作、除净度高等特点，尤其对一些特殊的污染物具有比其他方法更突出的去除效果，而且没有二次污染，这种技术已经成为各国高科技竞争中的一个热点。因此，具有广泛的应用前景。
光催化技术在理论研究方面，日本、美国、德国均投入巨资开展研究与开发工作，并大力推动其产业化。其中，纳米光催化涂料已经用于医院、隧道、隔音墙和住宅等，以及其他应用光催化技术的产品数十种。日本有一批公司正在从事这个新兴的技术领域进行角逐。其中最突出的品牌是ARC—F1ASH光触媒，并已成为日本光触媒涂料第一品牌。这种光触媒的功能受日本厚生省实验证明，具有杀菌、脱臭、自净、防霉，可有效防止各种疾病的传染，杀菌率高达99.99%，迅速消除空气中令人不适的气味，除臭率高达99.8%。获日本国土交通省认可，该类涂料可以用于各种室内污染的治理，效果极为突出。
一些发达国家将无机纳米材料用于涂料中的另一个成功例子是豪华轿车面漆。用纳米级二氧化钛与铝粉颜料或云母珠光颜料混合用于涂料中，其涂层具有随角异色性，从不同角度观察其反射光可看到不同的颜色。与闪光铝粉或云母珠光颜料并用于涂料体系时，能在涂层的照光区呈现一种金红色亮光，而在侧光区则反射蓝色乳光，因而能增加金属颜色的丰满度和视角闪色性。这使得该涂料在高档轿车涂料中很快得到推广应用，BASF公司、Si1ber1ine公司已能生产多种含纳米TiO2的金属闪光面漆。目前，已有福特、克莱斯勒、丰田、马自达等著名的汽车制造公司使用含TiO2的轿车金属闪光面漆。
美国Triton System公司生产的Nano Tuf Coatings透明超耐磨纳米涂料，把有机改性的纳米瓷土加入到聚合物树脂基中，制得的涂料能大大提高涂层的硬度、耐划伤性及耐磨性，此涂料比传统的涂料耐磨性提高2—4倍。这种耐磨涂料还具有隔热功能和优异的耐化学性能，可用作头盔的护目镜、飞机座舱盖和玻璃，轿车玻璃和建筑物玻璃等的保护涂层。涂膜性能如此大的提高主要归功于纳米氧化铝材料是非常硬的圆球物质，纳米尺寸的颗粒比传统的涂料添加剂使涂覆的表面更加均一。耐磨涂料可以制成水性或溶剂型，含有纳米氧化铝的透明涂料可广泛应用于透明塑料、高抛光的金属表面及木材和别的平板材料的表面，提高耐磨性和使用寿命。
在紫外光屏蔽方面，作为重要的光学颜料，纳米TiO2的紫外光屏蔽特征一直受到广泛关注。因为用作涂料基料的高分子树脂受到太阳中紫外线的长期照射会导致分子链的降解，影响涂膜的物性，传统的紫外光吸收剂主要为有机物，但是有机紫外光吸收剂的寿命短、有毒，而纳米TiO2粒子是一种稳定的无毒的紫外光吸收剂。
将无机纳米材料与树脂复合制备的涂层涂覆在固体表面，得到纳米级“褥垫”，可以缓解原子或分子簇的高速冲击。该技术可以用来制备纳米级表面涂层。美国NSF最近也提出了一个有关项目申请，其要点是研究含无机纳米化合物的涂料性能，通过精细分散控制，研究纳米粒子与树脂基体的界面相互作用，涂膜的阻透性、热稳定性、抗氧性、拉伸性和抗低温性等，为进一步研制用于飞机、太空及相关工业的高性能涂料提供依据，以大大降低维修费用。
在电性能方面，静电屏蔽涂料和电绝缘涂料已取得突破。美、日等国研究人员用纳米级二氧化钛、二氧化锡、三氧化铬等与树脂复合作为静电屏蔽涂层；用纳米级钛酸钡与树脂复合制成高介电绝缘涂层；用纳米级Fe3O4与树脂复合作为磁性涂料。目前这方面的制备工艺已有所突破，进入产业化阶段。
我国也有部分科研院所与企业着手此方面的研究。目前，首创纳米公司已开始研究纳米材料复合的涂料，尤其是北京京安固特公司研制成功隔热防火涂料很受市场欢迎。
关于“纳米涂料”，据有关专家介绍，纳米材料包括两个基本条件：一是材料的特征尺寸在1纳米～100纳米之间，二是材料此时具有区别于常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性。因此，纳米涂料只有具备了这两个条件后才可称为“纳米涂料”。首创纳米公司联合国家有关部门正在制定“纳米涂料”标准。首创纳米公司利用纳米材料的表面改性、胶囊化和规模化分散技术，把纳米材料金属氧化物制成均匀稳定、纳米尺寸含量大于95%的水性纳米功能胶体，将各种纳米功能助剂提供给涂料生产企业，解决传统涂料企业应用纳米技术问题，实现了纳米技术在涂料中的较快发展。目前，这些产品的市场占有率达到80%。另外，首创纳米公司还承担了两项国家计划：水性超薄防火涂料研制和隔热保温涂料开发，一项国家攻关计划：纳米涂料产业化技术研究，四项北京市科技创新计划：纳米功能胶体、纳米改性建筑涂料、纳米改性色浆和纳米光催化技术研究。首创纳米公司用不同的纳米材料和不同粒径的纳米材料复合，制备成多种纳米功能助剂。系列产品有纳米抗老化剂、纳米耐玷污剂、纳米疏水剂、纳米增强剂、纳米耐擦洗剂和纳米SiO2胶体等。纳米涂料与普通的涂料不同之处是含有纳米尺寸的功能材料，如果这些纳米材料使用得当，纳米涂料要比普通涂料好很多。
二、纳米材料与涂料的对接
纳米材料和纳米技术作为极具市场潜力和发展前景的新材料和新兴技术，受到世界各国的普遍关注。为了保持在纳米材料和纳米技术方面的领先地位，提高国家的竞争力，抢占纳米材料和纳米技术战略高地，近几年来，各国政府部门纷纷制订相关发展战略和计划，投入巨资，支持纳米材料和纳米技术的研究开发，重点推进纳米材料的产业化。
1.纳米材料研究及产业化现状。我国对纳米材料及纳米技术的研究一直给予高度重视，通过国家攻关计划、863计划、973计划的实施，各地方也积极投入力量和资金，使纳米材料及纳米技术研究水平有了很大的发展。目前在纳米材料技术研究方面处于世界第四、五位的水平。
从事纳米材料及纳米科技有关工作的人员约有5000余人，其中从事纳米材料的研究占55%、纳米生物电子的占15%、纳米电子的占10%，其他占20%。在专利方面，十年来，我国科技工作者在国内外学术刊物上共发表纳米材料和纳米结构的论文2400篇，居世界前列，其中包括了一些高水平纳米科技论文，这说明我国纳米材料和纳米研发领域取得了长足进展。
但目前我国纳米材料及纳米技术科技成果的产业化极低，不足10%。许多科研成果不能实现产业化。实现产业化的科研成果方式有技术转让、技术入股等方式。纳米材料产业主要分布在经济实力比较雄厚的北京、上海及深圳为中心的地区，其中以北京为中心的地区占30%、以上海为中心的占35%、以深圳为中心的占15%。
全国已建立专业从事纳米材料相关的企业近500家，其中大部分是纳米粉体制备与应用企业。这些企业主要分布于上海、浙江、江苏、广东山东等地。目前已建立了纳米材料生产线40多条，生产的产品大多集中在纳米氧化物、纳米金属粉末、纳米复合粉体等。
2.奥运工程为涂料发展提供契机。“绿色奥运、人文奥运、科技奥运”是2008年奥运会建设的三大主题，目前各项工作都正在围绕这个主题展开，包括纳米科技在内的高新技术将为北京奥运会做出重要贡献，早在2000年北京市政府组织进行的“高科技申奥示范”工程中纳米科技产品给国际奥委会评估团留下了深刻的印象，在2001年我国政府递交的申奥工作报告中明确承诺了将在2008年奥运工程中积极应用纳米技术等高新技术以提高奥运工程的环保性、功能性、舒适性和安全性等。目前在国家科技部、北京市政府和奥运组委会联合展开的“科技奥运”行动中，纳米科技的应用受到了极大的重视。
北京需新建场馆19座（含6个临时赛场），改扩建13个（含临时设施4个），残奥会设施18个，训练场馆59个。奥运拉动建设，预计2008年前北京需求涂料280亿元，奥运工程直接用量10亿元。我国涂料工业协会等权威统计奥运工程最需要的功能涂料：（1）高性能的刚结构防火涂料；（2）具有防污功能的自清洁涂料；（3）环保性交通标志涂料；（4）绝热涂料。功能涂料需要较高的技术基础，并需要研究、生产、设计、施工密切合作，目前国内市场主要依赖进口品牌。
我国有10000多家建筑涂料企业，总体上缺乏自主知识产权，产品以中低档为主。企业普遍存在资金没有优势、涂料技术含量低的痼疾。普通涂料供大于求，而功能性涂料严重缺乏。绿色奥运、科技奥运对涂料提出了严格要求，我国涂料产业面临世界挑战，涂料主要存在三大问题：（1）耐老化性能差，如容易褪色、开裂、脱落等；（2）耐污染性差，不适应比较恶劣的气候，容易变脏；（3）功能单一，缺乏功能性的优质涂料，如阻燃、耐磨、抗静电等的功能涂料还不多。建筑涂料向环保型、功能型发展，目前功能性建筑涂料占2%，但市场需求很大。
3.纳米材料在涂料行业已初步实现产业化。为了加快我国纳米材料产业发展，针对目前涂料行业的状况，纳米材料的应用对改造传统涂料产业、全面提高产品技术含量与档次有着不可估量的作用和重要的现实意义。
在涂料中引入纳米技术，将改变目前传统涂料技术含量低，产品功能单一现象。纳米技术改造涂料是重要的技术途径，利用纳米材料可以对涂料浆体、色浆、树脂乳液改性，如利用纳米二氧化硅制备的无机-有机杂化树脂。引入不同的纳米材料，可以赋予涂料防火、电磁屏蔽、自清洁等的功能。通过纳米技术改性的涂料，符合市场需求，具有广阔的市场前景和竞争力。
由于纳米粉体材料具有表面效应和小尺寸效应，粒子表面活性很高，如果直接添加到涂料中容易团聚，起不到纳米材料的特性，因而不能对涂料改性作用。如直接向涂料中添加氧化锌粉体，添加超过1%就会有使树脂破乳的危险，使用普通表面活性剂处理：分散效果差，不稳定，对涂料的适应性差，因此涂料企业一般无法直接使用纳米粉体材料。
针对这情况，直到这两年出现一些粉体应用研究单位，如北京首创纳米科技有限公司和上海复旦大学，具备了纳米材料的表面改性技术、纳米材料的规模分散技术、无机纳米胶囊化技术、大规模生产的其他配套技术，解决纳米粉体材料在涂料行业中的应用技术。如北京首创纳米科技有限公司把不同的纳米材料和不同粒径的纳米材料复合，制备成多种纳米功能助剂，如有纳米抗老化剂、纳米耐玷污剂、纳米疏水剂和纳米增强剂。针对涂料耐老性能差，容易褪色、开裂、脱落等，北京首创纳米科技有限公司利用纳米材料的对紫外光的屏蔽性，采用多种纳米材料复配成抗老化剂，可以提高涂料的人工耐老化性能达到1000小时以上。利用纳米材料制备的疏水剂，添加到涂料中，提高涂料“出污泥而不染”疏水性能。另外针对涂料的耐污染性差问题，利用纳米材料制备成耐玷污剂，可以显著提高涂料的耐污染性。
解决纳米材料的表面处理技术，加快了纳米技术在涂料中产业化的进程。如北京首创纳米科技有限公司把各种纳米功能助剂提供给涂料生产企业，解决传统涂料企业应用纳米技术问题，实现了纳米技术在涂料中的较快发展，在仅仅一年中，就有200多家企业采用了该公司的纳米功能助剂。利用这种方法，在增加成本不多的情况下，大幅度的提高了涂料产品性能附加值，同时也为涂料企业取得巨大的经济效益。
4.开发奥运工程的四种纳米复合功能涂料。针对奥运工程的最需要的四种功能涂料，纳米技术是研制复合功能涂料的重要途径。
钢结构建筑以其优异的性能和环保性能正在建筑工程中发挥着独特且日益重要的作用，是国家建设部重点推广的结构，奥运工程80%为钢结构，直接用量为20000吨，由于奥运项目的带动，总需求量在100000吨。钢材虽然为非燃烧材料，但钢不耐火，温度在400℃时，钢材的屈服强度将降至室温下强度的一半，温度到达600℃时，钢材基本丧失全部强度和刚度，所以一般裸露钢结构耐火极限只有十几分钟。因此，当建筑采用无防火保护措施的钢结构时，一旦发生火灾，结构很容易遭到破坏。利用纳米材料对阻燃涂料的三个重要成分进行改性：（1）纳米级的无机材料可能与有机分子复合形成具有共价键结合的复合树脂，复合树脂具有耐高温、黏接强度高等特点。（2）利用纳米三氧化二锑、氢氧化镁等材料，可大大提高起阻燃性能。（3）制备一种具有纳米级纤维结构的无机纤维，保证其与树脂等材料的充分复合，使超薄涂料具有高温强度。目前已经研究出厚度小于3mm、导热系数小于0.033kW/m、耐火极限为1.5h的水性涂料。
奥运工程大量使用玻璃，金属等幕墙材料，仅北京地区每年新增玻璃、金属幕墙面积500万平方米，涂料需求500吨/年，奥运场馆大量使用玻璃、金属幕墙，北京上海、广州等地涂料需求量约为1200吨/年。由于北京的气候特点，这些玻璃、金属墙很容易被污染，急需提高耐污染性。目前有很多单位正在研究具有自洁净功能的涂料，其中采用双疏结构和双亲结构以及复合光催化技术思路的占大多数。已经较好地实现了用超亲水性表面结构和纳米光催化原理在玻璃、陶瓷等表面达到自清洁的效果。
