納米粉體材料在實際應用中通常會遇到團聚問題,如何解決其團聚問題,充分發揮納米效應是一個科學挑戰。2006年11月,Balazs和Russell等在Science上綜述了有機無機納米復合材料的發展現狀、機遇和挑戰。他們指出,缺乏低成本納米級分散的納米顆粒宏量制備技術,缺乏全面的結構-性能相關性研究和數據庫等,成為制約有機無機納米復合材料規?;苽浜蛻玫钠款i問題。特別地,對于納米粒子在有機光學材料中的應用,其典型特征要求是納米粒子小于40nm,這個特征值與有機、無機分散相的折射率差值密切相關,差值越小,散射強度越低,則粒子尺寸可大些,但折射率完全匹配的無機、有機相材料極少,因此需要通過減小納米粒子的尺寸來提高納米復合材料的透明性,但納米粒子尺寸越小,越容易聚集,分散成為挑戰問題。雖然采用表面處理、制備納米母料等方法可以明顯改善無機納米粉體材料在有機基體中的分散性,但團聚問題并沒有得到徹底解決,尤其是二次分散粒徑基本上不能完全小于40nm,從而很難滿足光學材料對可見光透過率的要求。
為此,北化超重力團隊通過研究有機相中無機納米顆粒分散過程科學與工程基礎,進行了納米分散體的功能導向表面主動設計與規模穩定化工程制備的新方法和新技術研究,提出了超重力反應結晶/萃取相轉移法(二步法)和超重力原位萃取相轉移法(一步法)制備納米顆粒透明分散體新方法,解決了納米顆粒在有機基體中的分散難題,成功開發了高固含量(固含量均超過30%~50%,甚至可為全固體的分散體)、高透明、高穩定(可穩定儲存半年至一年以上)、分散介質極性可調控的納米金屬、納米氧化物、納米氫氧化物等液相分散體及其宏量制備技術,并將納米分散體轉相或復合于有機體系中,成功開發了高透明納米復合新材料和新產品,部分產品已實現了商業化應用。