中文摘要：

纳米氢氧化镁作为一种新型无机填充型阻燃剂由于性能优异而得到较快发展。然而其合成过程中存在团聚等缺点，降低了它的使用性能。本项目采用分子动力学和Monte Carlo模拟以及数值分析方法，结合PAT，XRD，DTA、SEM，SAXS等现代分析测试手段，系统研究不同制备条件下氢氧化镁晶体的微观结构、缺陷性质和表面能，认识氢氧化镁晶体微观结构变化过程，明确纳米氢氧化镁晶体组成、制备、结构和性能之间的关系。建立界面的分形模型，揭示分形维数与材料性能的规律。建立其晶体生长微观动力学模型，为研究纳米氢氧化镁晶体的团聚机理和微观性质，界面性能的改善，制备条件的选择，提供科学依据，促进纳米氢氧化镁技术的发展。

结论摘要：

本项目通过气体扩散反应，分别采用自组装单分子膜诱导法、无模板法和乙二胺改性工艺制备了具有3D球状多级结构的氢氧化镁以及呈垂直排列和单分散性的氢氧化镁薄片，利用X射线衍射、透射电镜、场发射扫描电镜、热重－差热分析、傅里叶变换红外光谱等各种现代分析测试技术结合分子动力学（MD）模拟和第一性原理研究了氢氧化镁的形成过程、形貌、微观结构、热分解过程、缺陷性质以及界面性能等。无论是自组装单分子膜诱导法制备的多级结构的氢氧化镁，还是无模板法合成的垂直排列氢氧化镁薄片，其生长均是成核－生长－组装过程，反应过程中液体－晶体和液－气界面的自由能作用使纳米薄片趋向于垂直排列，形貌也从二维紧凑型演变成三维花状超结构。对于乙二胺改性工艺制备的单分散性氢氧化镁薄片，其形貌和分散性可通过初始Mg2+离子浓度控制。通过分子动力学模拟和第一性原理计算，解释了氢氧化镁具有高效阻燃的特性，控制氢氧化镁外层原子分布及生长方向，有利于高分子材料复合，改善其力学性能。利用监控溶液电导率的方法，研究了氢氧化镁在低浓度溶液中的结晶动力学过程，在低浓度体系下，初始阶段发生均相成核过程，易形成粒径分布均匀的晶核，晶核的形成和晶粒长大速率方程符合一级反应速率方程，温度对比表面Gibbs函数、晶核形成速率和晶粒长大速率等动力学参数有显著的影响。这些研究工作对氢氧化镁的粒径和形态控制具有重要的科学指导意义。