聚合物—无机纳米复合纤维材料综合了无机、有机和纳米材料的优良特性,具有良好的机械、光、电和磁等功能特性,在光学、电子学、机械和生物学等许多领域具有广阔的应用前景,已成为一个新兴的极富生命力的研究领域。本论文分别选取ZnO/PET、TiO2/PMMA纳米复合纤维作为研究体系,采用电纺丝法和溶液共混法、溶胶一凝胶法相结合的方法制备纳米复合纤维,对无机纳米粒子在复合纤维中的原位生长过程及机理进行了详细研究,利用一系列的表征手段研究了纳米复合纤维的结构、组成与性能之间的关系。本研究工作对聚合物一无机纳米复合纤维的制备、结构与性能关系的认识以及应用具有指导作用。论文研究结果主要有:　　 1.结合原位生长法与电纺丝技术,在常温下制备出了包含有纳米晶ZnO的PET纳米复合纤维及其薄膜。通过此方法制备的复合材料可以有效地控制ZnO晶粒的大小(粒径在7 nm～19 nm间),并且在PET纤维表面分散均匀,具有良好的表面态与结晶性能。通过调节氧化锌前驱体与聚合物的比例能够控制电纺纤维的直径和ZnO纳米粒子的粒径。后期溶液处理的pH值,处理时间及温度可以有效控制ZnO粒子的形成与生长。聚合物PET作为载体可以通过与ZnO粒子之间的氢键作用使得ZnO稳定存在于纤维表面。同时PET分子链能够弥补ZnO粒子的表面氧空穴,增强ZnO的紫外发光能力。　　 2.运用溶胶—凝胶和电纺丝技术相结合的方法,制备得到二氧化钛纳米粒子均匀分散的PMMA复合纤维和膜。研究发现,纳米二氧化钛粒径约5 nm且在PMMA纤维基体中分散均匀。酸性共溶剂三氟乙酸/二氯甲烷的使用能够加速钛酸四丁酯的完全水解,同时,快速的电纺过程不仅能够产生复合纤维,而且能够抑制前驱体的脱水缩合反应。另外,无机前驱体与聚合物间的氢键作用导致前驱体在聚合物基体中的均匀分散。在后期水热过程中PMMA基体的纤维模板作用可以控制原位生长的二氧化钛的粒径和均匀分散。温和的水热处理过程(T＜Tg)能够有效防止PMMA基体的降解。复合材料中二氧化钛表面未反应的羟基与PMMA的酯羰基的氢键作用可以有效抑制复合材料的相分离。　　 3.运用正电子湮灭技术对不同制备方法得到的TiO2/PMMA纳米复合材料的自由体积性质进行了研究。研究发现,与商业用二氧化钛(P25)填料和PMMA直接共混的复合材料不同,二氧化钛前驱体/PMMA复合纤维因为无机前驱体中大量的羟基与聚合物相间形成了强烈的氢键作用,导致材料的自由体积和热性能产生很大的变化。复合纤维中正电子形成几率(o-Ps强度)随着原位生长二氧化钛浓度的增加并不呈现线性降低的关系,而是出现负的偏差。这主要是因为复合纤维中羟基的存在,作为电子捕获剂抑制o-Ps的形成。而且,二氧化钛纳米粒子的残余羟基主要位于二氧化钛表面,与前驱体中羟基主要位于无机相内部相比,表现出更强的抑制效应。　　 4.运用拉曼技术对在杂化纤维中原位生长的TiO2的晶型进行了研究。实验发现,随着前驱体含量的增加,生长得到的锐钛矿晶型更加完善。拉曼谱上锐钛矿型的特征峰强度与水热处理温度的关系符合阿仑尼乌斯关系。聚合物体系的空间阻隔作用以及微观的"polymer capping"作用使得锐钛矿型二氧化钛的生长受到限制。这种限制作用随着前驱体含量的增加不断减弱,通过实验数据的拟合推断当前驱体含量达到51.8 wt%时,这种聚合物限制作用将消失。与用传统溶液混合一电纺制备的P25/PMMA纳米纤维相比,原位方法制备的锐钛矿型杂化纳米纤维具有更强的紫外吸收性能,这与原位方法制备得到的纳米粒子在PMMA基体中优异的分散性有关。