无机纳米材料在木竹材防霉防腐中的研究进展

李景鹏，吴再兴，任丹静，陈玉和

（国家林业和草原局竹子研究开发中心／浙江省竹子高效加工重点实验室，浙江 杭州310012）

中国是一个木材资源稀缺型国家，虽然人工林面积居世界首位，但人工林存在单产低、质量差等问题，短时间内依然面临木材资源短缺问题。中国竹类资源十分丰富，竹林面积以及竹材产量均居世界首位。竹类资源具有生长快、生产周期短、一次栽培、永续经营利用的特点。同时，竹材是一种天然生物质材料，具有纹理美观、强重比高、可加工性强等优点。因此，充分开发利用竹类资源，发挥“竹木互补”的作用，无疑是节约木材资源、缓解木材供需紧张的极佳途径。然而作为生物质材料，木材和竹材均存在其天然的缺陷，容易被霉菌、腐朽菌等微生物侵害，据统计，由于真菌腐朽、败坏木材造成的损失估计每年超过52亿美元，每年因腐朽、虫蛀和开裂而损失的竹材约占全世界竹材产量的10%。因此，对木竹材进行防霉、防腐处理，不仅可以延长其使用寿命、减少木竹材的需求量，还可以节约劳动力，在当前“绿水青山就是金山银山”的生态背景下，具有重要的现实意义。

近年来，纳米科技正在向各个学科领域渗透。随着纳米技术研究的不断深入，纳米材料在许多传统工业和新兴工业领域得到广泛应用。由于在木材科学领域存在一些重要的技术问题难以解决，为了从本质上解决这些问题，19世纪末期就有国外学者将纳米技术应用到木材加工领域，并主要对木材的改性方面进行了大量研究，我国对于纳米技术在木材上的应用的研究开始于20世纪90年代中期，至今也取得了许多研究成果。由于在木材学科当中，木竹材的腐朽、霉变问题日益突出，严重影响着木竹材的利用价值。近年来，随着纳米技术在木材科学领域的快速发展，越来越多的科研工作者开始利用无机纳米材料来改善和提高木竹材的防霉、防腐能力。因此，研究详述了近年来国内外学者有关无机纳米材料在木竹材防霉防腐中的研究进展，并总结了无机纳米材料对霉菌和腐朽菌的抑制种类和效力，以期为木竹材加工及制品的霉变、腐朽预防提供有效的技术支持。

1 木竹材表面纳米材料制备技术

1.1 溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法（Sol-gelmethod）是指无机物或金属醇盐经过溶液、溶胶、凝胶而固化，再经热处理而成的氧化物或其他化合物固体的方法。早在1997年，溶胶-凝胶法就被用于木材改性处理，Saka等［1-3］利用溶胶-凝胶法制备出木材-无机纳米复合材料，这种材料具有力学强度高、尺寸稳定性和阻燃性能优异的特性。李坚等［4］利用溶胶-凝胶反应体系制备出具有纳米结构特征的木材／SiO2气凝胶复合材料，这种材料具有非结晶态结构，密度较低。Hübert等［5］采用溶胶-凝胶法将配制好的TiO2溶胶真空浸渍木材，使得木材的尺寸稳定性和防火性能均提高。Abdi等［6］采用溶胶-凝胶法以无水乙醇和TiCl4为前驱体溶液，通过提拉浸渍和干燥后将TiO2纳米颗粒成功负载于木材表面，制得的纳米TiO2负载后的木材具有优越的抗紫外性能和防水性能。Wang等［7］为改善木材表面的抗风化能力，采用溶胶-凝胶制备方法，首先将纳米TiO2涂层负载于木材表面形成微纳米结构，然后采用低表面能物质HDTMS进行表面修饰，制得了超疏水木材表面。袁光明等［8-10］采用溶胶-凝胶法、加热浸渍法形成了木材-SiO2、Al2O3、CaCO3纳米复合材料，并对其复合机理进行了研究。

近几年，溶胶-凝胶法也被逐渐应用于竹材加工领域。余雁等［12-13］采用溶胶-凝胶法以及浸渍提拉、化学气相沉积法制备了ZnO和TiO2涂层，并将其负载于竹材表面之上，研究发现负载后竹材的防水、防霉、防光变色性能均提高。孙丰波等［13］采用溶胶-凝胶法-浸渍提拉等方法对竹材进行了纳米TiO2改性，并就温度对TiO2薄膜形态、晶体结构以及抗菌防霉性能的影响进行了研究。宋烨［14］采用溶胶-凝胶法在竹材表面负载无定型的纳米TiO2薄层，进一步研究了负载TiO2后竹材的颜色稳定性和防霉性能。

1.2 低温水热合成法

水热法（Hydrothermalmethod）属于液相化学法范畴，这种方法可以使不溶或难溶物质溶解从而达到无机合成和材料处理的目的。它的反应原理为：首先使反应物以离子、分子团的形式溶解于溶剂中，随后转移至密闭反应器，加压加热，使反应体系处于高温高压的状态，这时反应器上下部分将出现温度差，可以使离子、分子或离子团通过强烈对流转移至低温区进行反应。Schmalzl等［15］研究认为，由于木材表面含有大量羟基，这些羟基可为无机纳米粒子提供成核和生长机制，从而在材料表面形成保护层。利用水热法负载无机纳米材料作为木竹材加工技术，近几年被广泛研究。

早在2010年，李坚等［16］采用低温水热合成方法，成功将TiO2纳米涂层负载于木材表面，并就制备工艺对TiO2形貌的影响进行了详细研究。Sun等［17］系统研究了木材表面低温制备无机纳米材料的水热合成工艺，成功将锐钛矿TiO2、无定形SiO2、纤锌矿ZnO纳米阵列、MnO2纳米线、CaCO3纳米棒以及TiO2-ZnO复合纳米粒子负载于木材表面，研究发现负载纳米TiO2后，木材的尺寸稳定性、防水性能和防火性能改善明显，负载ZnO纳米棒阵列后木材的抗紫外线能力提高。Hui等［18］利用水热法，将具有光响应的WO3纳米片成功负载于木材表面。Wang等［19］利用水热合成法在木材表面负载Al（OH）3涂层，改善了木材的热力学性能和易燃特性。Yu等［20］采用水热法将纳米ZnO薄膜负载于木材表面，赋予木材抗紫外线能力。Wan等［21-22］采用水热法分别将纳米ZrO2和石墨烯成功负载于木材表面，并赋予木材优异的抗紫外线性能。

在竹材加工领域，余雁等［11］最先采用低温水热法在竹材表面负载ZnO纳米粒子，并且对ZnO／竹材进行了研究，发现负载ZnO纳米粒子后竹材抗紫外线能力、防霉性能以及抗菌性能均提高。之后，Li等［23-24］对竹材表面无机纳米粒子的水热合成技术进行了系统研究，发现利用水热合成技术可在竹材表面成功负载ZnO、TiO2、CaCO3、MnO2等多种纳米材料，负载纳米ZnO之后的竹材不仅防火、防霉、防水性能有所提高，还赋予竹材新的功能，光催化性能，可以降解有机污染物，为竹材高值化开发利用提供思路和技术支持。

1.3 浸渍法

随着浸渍技术的发展，浸渍法在木材加工领域中的应用越来越广泛。其中真空浸渍技术在木竹材加工中应用较广，它可以有效改善材料的某些性能或使其达到某种要求。真空浸渍是在真空状态下对溶液与材料进行加压，从而使浸渍剂浸渍于材料之中，是一种扩散与渗透的过程。杜万里等［25］利用真空加压浸渍法制得了木塑复合材料，并对其力学特性、吸水特性等进行了研究。时尽书等［26］采用减压／加压浸渍法制备出5种处理剂，对3倍体毛白杨进行改性处理，结果表明处理后的木材的抗吸水性、阻燃性和硬度均明显增强。Veronovski等［27］将纳米TiO2与水性丙烯酸树脂混合，通过浸渍方法处理木材，研究发现，纳米TiO2的加入可有效提高木材的抗紫外线能力。Clausen等［28］采用真空浸渍技术将纳米ZnO注入南方松木试样中，并研究了其抗流失性和抗紫外线性能，研究发现放置于户外12个月后，纳米ZnO处理后的试样表现出58%～65%的化学破坏，与未处理材比，处理后的试样表现出优异的抗紫外线性能。吕文华等［29］以杉木作为实验试件，利用加压浸渍法制备了杉木-蒙脱土纳米复合材料，发现由于木材细胞微纤丝的无定形区中少量蒙脱土的加入，导致其热稳定性有所增强。沈德君等［30］以酚醛树脂和纳米SiO2粉为主要改性剂，在偶联剂的协助下，通过减压-加压浸渍法对杨木进行酚醛树脂和纳米SiO2粉改性处理，结果表明对杨木进行不同压缩率的处理后，其密度、硬度和力学强度均有所增强。

侯伦灯等［31］以纳米TiO2作为改性剂改性薄竹，并对其改性工艺与机理进行了研究，分析了薄竹切面、薄竹厚度、浸渍压力与浸渍时间等工艺因素对薄竹负载TiO2效果的影响。

1.4 表面涂饰

涂饰也称涂装或油漆装饰，是指用涂料（旧称油漆）涂饰家具在其表面形成具有一系列装饰保护性能的漆膜或涂膜。表面涂饰是一种常用的木材加工方法，鉴于纳米材料在现代涂饰领域具有的优良效果，越来越多的学者利用纳米材料对木竹材进行改性处理，以期在耐光、抗老化、防菌耐污方面得到突破。李能等［32］将4种纳米颗粒（TiO2、ZnO、SiO2和AW）和4种成膜物质（蒸馏水、丙烯酸树脂、三聚氰胺树脂和酚醛树脂）复合制备了纳米涂层并将其负载于竹材表面，在模拟的户外条件下对其耐光老化性能进行了测试，结果表明这种方法可有效提高其光稳定性。印度科学家Salla等［33］将纳米ZnO颗粒作为紫外吸收剂分散于马来酸苷改性聚丙烯和聚氨酯中，然后将其作为涂层涂刷在橡胶木表面，通过人工加速氙灯老化试验发现，纳米ZnO可有效提高橡胶木的颜色稳定性，并减缓了木材的光致降解行为。Chang等［34］采用浸涂法将分散有疏水纳米SiO2的聚二甲硅氧烷混合溶液涂饰在木材表面，经固化后制得了具有良好机械稳定性的超疏水涂层。

1.5 其他方法

除了上述较为常见的木竹材表面纳米材料制备方法之外，常用的方法还有很多。烫蜡技术在传统木作建筑和硬木家具制造领域具有较为广泛的应用，为了提升传统烫蜡工艺处理后木材的表面性能，郭伟等［35］使用纳米ZnO对烫蜡原料蜂蜡进行共混改性，并按照传统烫蜡工艺对缅甸花梨木试件进行表面改性蜂蜡烫蜡处理。结果表明，经纳米ZnO改性蜂蜡烫蜡后，木材表面的颜色稳定性、疏水性和抗菌性均得到了明显改善。Yao等［36］在室温条件下，利用含Fe3+和Fe2+盐为前驱体的化学共沉淀法，在木材表面均匀附着纳米磁性γ-Fe2O3粒子，制得了具有良好超顺磁性的γ-Fe2O3／木材复合材料。Li［37］和Gao［38］分别采用银镜反应原理在竹／木材表面成功负载了纳米Ag粒子，随后Gao等［39］利用2步反应法先在木材表面水热负载TiO2纳米晶层，然后利用银镜反应在其表面负载Ag纳米粒子，制得了具有耐菌、可降解甲醛的新型木质基功能材料。Li等［40］受贝类在海洋中自矿化启发，模拟贝类在海水自矿化现象，以竹材为基底，配制CaCO3前驱体溶液，在竹材表面成功制备了具有层状结构的微米级CaCO3涂层。石常洪［41］以桦木为基材，将纳米粒子（A12O3、SiO2和SiC）加入到化学镀溶液中制备出Ni-P-纳米粒子复合镀层，得到了具有耐腐蚀性的木质基电磁屏蔽材料。此外，诸如气相沉积法、微波辅助液相沉积法、湿化学法等方法也常用于木竹材表面纳米材料制备技术。

2 国内外无机纳米材料在木竹材防霉防腐中的研究进展

木竹材的霉变和腐朽问题一直困扰着中国科研和一线生产者，虽然使用防霉剂、防腐剂可以对木竹材上的霉菌做出有效防治，但是这些药剂本身所具有的毒性对人畜以及环境危害巨大，甚至不可修复。因此，随着纳米科技在各个学科的不断渗透，采用纳米技术制备多功能木质基纳米复合材料是当前木材科学与技术发展的一个重要趋势。无机纳米材料，例如TiO2、ZnO、Ag、CuO等，以其低毒、高效、快速、杀菌力强等特性，被广泛应用于木竹材防霉防腐领域。

2.1 木材防腐防霉

2.1.1 一元纳米材料 王佳贺等［42］进行室内木材防腐试验时发现，大青杨木材经纳米CuO防腐剂处理后，防腐能力大大提高，药剂浓度为1.6%时处理的试件可达到强耐腐等级。但该防腐剂的耐褐腐能力稍差于耐白腐能力。清华大学Chen等［43］研究了在紫外光照射下，纳米TiO2对潮湿木材的抗黑曲霉能力。研究发现在365 nm波长的8W 紫外灯照射下，涂覆有纳米TiO2的潮湿木板可有效抑制黑曲霉的生长。但是当在没有紫外灯照射下，霉菌又重新生长于潮湿木板的表面，但与未处理的木板比较，重新生长霉菌需要更长的时间。王敏等［44］研究了钛酸酯NDZ-105、六偏磷酸钠对TiO2分散性能的影响，以及改性后TiO2对木材防腐性能。研究发现纳米TiO2悬浮液的分散性随两种分散剂的添加量增加而呈现先增大后减小的趋势，当钛酸酯NDZ-105为5%、六偏磷酸钠添加量为3% ～5%时可得到分散性能稳定的纳米TiO2防腐剂。Huang等［45］研究了纳米Zn、纳米Ag和纳米Cu分别对木质地板的防霉性能，巴西曲霉和绳状青霉被用来作为试验霉菌，并根据标准ASTM G21-09进行了防霉评估。发现纳米Zn和纳米Cu对木质地板的防霉效果相当，且均比纳米Ag的防霉效果要明显。谢桂军等［46］将含铜浸渍液处理马尾松木材，经高温220℃、3 h以上热处理后，在木材内部原位制备了纳米铜，其改性后的木材防霉变效力高达90%以上。

国外学者利用纳米材料改善木材防腐、防霉性能做了大量的研究工作。Farahani等［47］研究了纳米ZnO的用量（0、1、2和3 wt.%）对木塑复合材料防腐性能的影响，文中选用杂色云芝作为白腐菌，粉孢革菌作为褐腐菌，研究发现纳米ZnO对木塑复合材料具有防腐效果，且随着纳米ZnO加入量的增加，其防腐性能越强。Kartal等［48］对纳米Cu和纳米Zn对木材的防霉效果的作用进行了研究，研究选择的实验用材为黄色南方松木，结果表明纳米Cu对密褐褶孔菌起到了有效的抑制作用，而纳米Zn可对霉菌、白腐菌等霉菌产生抑制作用。Filpo等［49］采用浸渍法将纳米TiO2（P25）负载于8种木材表面，研究了在光照强度10 mW·cm-2的紫外线照射下，其对木材的抗白腐菌（Hypocrea lixii）和褐腐菌（Mucor circinelloides）的性能。相比于未处理木材，纳米TiO2的光催化活性可长时间阻止真菌在木材表面生长。Lykidis等［50］研究了纳米ZnO和纳米硼酸锌分别处理樟子松木后，对卧孔菌（Poria placenta）和干朽菌（Serpula lacrymans）2种褐腐菌的生物耐久性。研究发现樟子松木经纳米ZnO处理后，可以抑制干朽菌（Serpula lacrymans）的降解，但是对卧孔菌（Poria placenta）不具有抑制作用；纳米硼酸锌处理的樟子松木存在较好的耐腐性能，对两种褐腐菌均具有抑制效果。Terzi等［51］将6种纳米材料（ZnO、B2O3、CuO、TiO2、CeO2和SnO2）通过真空浸渍方法分别注入到木材当中，然后研究了处理之后木材试件的防霉和防腐性能。防霉实验结果表明纳米ZnO和纳米B2O3改性后的木材可以有效抑制霉菌（黑曲霉、木霉和青霉菌）在其表面上生长，而纳米SnO2改性后的木材仅对木霉有抑制作用。防腐实验结果表明，6种纳米材料处理后的木材试件对褐腐菌的防腐性能均明显提高，重量损失降低；对白腐菌的抑制作用不明显，仅纳米CuO和纳米SnO2改性后的木材具有抑制白腐菌效果。Harandi等［52］将纳米TiO2和纳米ZnO分散于聚乙烯醇缩丁醛乙醇溶液中，然后处理木材，发现分散有1%TiO2的5%聚乙烯缩丁醛乙醇溶液处理木材和分散有1%ZnO的5%聚乙烯缩丁醛乙醇溶液分别处理木材，在黑暗条件下，均不具有防霉性能，但在紫外光照条件下，防霉性能优良。然而，当纳米TiO2和纳米ZnO的加入量均提高至2%后，在黑暗条件下，木材的防霉性能大大提高。Mattos等［53］利用表面活性剂辅助球磨法制备了多菌灵负载纳米Al2O3防腐剂，载药量0.4 kg·m-3的木材比未处理材的防腐效力提高10倍以上。Mantanis等［54］研究发现含有2%纳米硼酸锌的丙烯酸乳液处理黑松木材（Pinus nigra L.）后，对3种混合霉菌（A．niger，P．chrysogenum和T．viride）的抑制效果很差，对白腐菌（T．versicolor）的抑制效果较好，但对褐腐菌（T．palustris）不具有抑制效果。Lykidis等［55］却发现当黑松木材（Pinusnigra L.）中硼酸锌载药量达到17.91 kg·m-3时，对褐腐菌（C．puteana）有优良的抑制作用。

2.1.2 复合纳米材料 许民等［56］以普通CuO、ZnO粉体为原料，在分散剂柠檬酸铵作用下，利用纳米研磨机，通过湿法研磨技术制备CuO／ZnO纳米复合防腐剂，并采用浸渍处理方式处理木材。结果发现，CuO／ZnO纳米复合防腐剂的平均粒径为41.7 nm，复合防腐剂对白腐菌和褐腐菌均有一定的抑菌性，对白腐菌的抑制作用略高于对褐腐菌的抑菌效果，其处理后木材的防腐性和抗流失性能均较好，药剂浓度达到1.25%时即可达到强耐腐I级标准。王卫东等［57］在实木地板中使用了TiO2／Ag纳米复合材料，发现这种地板可以有效抑制金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的繁殖，而且对黑曲霉有较好的防霉作用。李凤竹［58］以碱式碳酸铜和碱式碳酸锌为原料，使用湿法球磨法制备了无毒、有效的新型木材纳米复合防霉剂MCZ（微化铜锌化合物）。当MCZ浓度为1.25%时，其用于仰杨木木材的耐腐性能均达到强耐腐等级，固着率均达到95%以上；而且用于难处理的樟子松材时，其处理材的载药量比杨木的略低，由此推测MCZ的渗透性较好。杨优优等［59］研究了载银TiO2对霉菌的抑制作用，文中选择马尾松和毛竹材作为实验用材，结果发现，它可使毛竹材对霉菌的抑制作用延缓约3周，而马尾松材则延缓约4周。Kartal等［48］研究发现金属单质（Cu或Zn）纳米粒子处理木材的抗流失性均比其氧化物处理木材的抗流失性能要好，而硼纳米粒子和硼酸处理木材的抗流失性能均较差。经表面活性剂改性的纳米ZnO粒子处理的木材，对3种混合霉菌（A．niger，P．chrysogenum，T．viride）有一定的抑制作用，其他材料处理的木材对霉菌抑制效果不明显。含纳米Cu处理液处理的木材对密褐褶菌（Gloeophyllum trabeum）均有很好的抑制作用，但是对褐腐菌（Antrodia sp．）没有抑制作用。纳米Cu和纳米Zn粒子改性的黄松木材对白腐菌彩绒革盖菌（Trametes versicolor）有很好的抑制效果。Zanatta等［60］采用微波辅助水热法将TiO2纳米粒子合成于木材（Pinus elliottii）表面，研究发现改性后的木材对密褐褶菌（Ganoderma applanatum）有很好的抑制作用，与铬化铜硼酸盐处理的木材有同等防白腐效力。

2.2 竹材防腐防霉

2.2.1 一元纳米材料 杨优优等［61］对不同浓度纳米ZnO对竹材防霉效果进行了研究，发现毛竹材的防霉效果随纳米ZnO载药量的增加而提高，而当其浓度增至4%时，材料对霉菌的抑制作用提高不再明显，竹材经处理之后，可使其延缓2～3周发霉。Li等［62］利用湿化学沉淀法在竹材表面低温沉积纤锌矿型纳米ZnO颗粒，然后按照国标GB／T 18261-2013方法研究了负载纳米ZnO后竹材对黑曲霉、青霉和木霉的防霉性能，研究发现处理后的竹材对黑曲霉和青霉具有较好的防霉性能，对木霉的防霉效果不明显。余雁等［63］将竹材放入ZnO种子液中使在竹材表面负载纳米ZnO薄膜，结果发现经过不同时间的浸渍（0.5 h，1 h和2 h），会形成不同厚度的薄膜（50～80 nm），且随浸渍时间的增长，制备出的纳米ZnO会使竹材防霉效果明显增强，但当浸渍时间延长到4 h时，竹材的防霉效果变弱。Li等［64］采用液相化学沉淀法，以氟钛酸铵和硼酸为原料，于室温条件下在竹材表面沉积锐钛矿纳米TiO2，并研究了不同沉积时间制得试样的户外防霉性能，研究发现TiO2的晶体结构对防霉性能具有一定的影响，制备的晶体纯度越高，防霉性能越好。孙丰波等［13］对竹材进行不同温度TiO2（20℃、60℃、105℃）的改性处理，研究结果发现，这种方法在不改变竹材的色泽花纹的前提下，可显著增强其防霉能力。宋烨［14］在对竹材进行TiO2改性处理后，对竹材进行了30 d的防霉实验，结果表明未处理和处理过的竹材的霉菌侵染面积分别为80%和50%，表明这种处理方法可以在一定程度上提高竹材的防霉能力。李瑜瑶等［65］利用埃洛石纳米管对防霉乳液进行改性，制备出改性防霉涂料，并将其涂覆于竹材表面，研究表明处理后的竹材对黑曲霉、桔青霉和木霉以及蓝变菌可可球二孢的抑制能力均达到100%。Pandoli等［66］研究了自制纳米Ag胶体和3种商业纳米Ag胶体改性龙竹竹材后对黑曲霉的防霉性能，结果发现自制的纳米Ag改性后的竹材较其他竹材的防霉性能均较高，这主要是由于自制的纳米Ag粒子的粒径较3种商业纳米Ag粒子的粒径均较小，而且在相同体积溶液中，自制的纳米Ag粒子的数量均比其他3种多，致使其防霉性能提高。

2.2.2 复合纳米材料 钱素平等［67］制备出不同配方的纳米TiO2与纳米ZnO的复合涂层，涂覆于竹材表面后，进行对包含八种霉菌的混合霉菌进行防霉实验，结果显示，纳米TiO2及纳米ZnO的复配处方的防霉效果最强，与未处理竹片相比，经过复合涂料处理的竹片表明在混合霉菌液7 d培养后，并无明显的霉菌生长。Ren等［68］采用2步水热法将ZnO-TiO2双层纳米结构薄膜成功负载到竹材表面，2个月的室外防霉实验表明，ZnO-TiO2／竹材表现出了良好的防霉效果。防霉机理分析认为ZnO-TiO2双层结构薄膜有效提高了电子空穴对的分离效率，抑制了电子空穴对的再结合，从而产生出更多数量具有防霉作用的超氧自由基（·O2）。

3 存在问题及展望

尽管纳米技术在木竹材加工领域飞速发展，但仍然存在问题。针对这些问题，同时结合目前的研究进展，笔者对目前存在的问题提出了自己的见解。

（1）纳米材料抗菌性能的时效性问题。通过综述发现，目前针对木竹材防霉、防腐的研究中所用到的纳米材料，抑菌时间往往较短，不能起到长效、耐久的抑制效果，而且流失性问题较严重。单一纳米材料不能够起到“一剂多效”的抑菌效果，木竹材中适宜生长的霉菌和腐朽菌的种类多且复杂，如何开发具有纳米协同作用的、具有“一剂多效”抑菌效果的抑菌剂，需要大家共同努力。

（2）纳米材料的机械强度、流失性问题。纳米材料在木竹材表面虽然可以通过静电吸附、化学键、氢键等结合，但是其机械稳定性较差，很容易从材料表脱落，如何有效的结合其他材料将纳米材料牢固附着在材料表面，又不影响其自身性能，是值得关注的一个问题。

（3）纳米材料的成本问题。众所周知，纳米材料自问世以来，仅仅在科学界研究广泛，部分领域得到了推广应用，而在一些低质材料领域的应用成本太高，价格昂贵，如何用少剂量的纳米材料有效改善材料的性能，也需要大家关注。

（4）纳米材料的生物安全问题值得关注。纳米材料粒径小、比表面积大，这些特点导致其具有强吸附性、扩散性和高表面反应活性，这些性质很有可能对生物安全产生较大的负面影响。目前，国内外关于纳米材料对生物安全性评价的研究资料相对较少，关于纳米材料对人体健康的影响尚未形成一套相对完善的、统一的评价标准。