Области применения наноматериалов

Применение наноматериалов пока не очень широко развито, поскольку подробное их изучение только началось и сейчас идет накопление знаний об этих материалах. Но некоторые наноматериалы уже доступны на рынке.

Одним из первых применений наноматериалов можно считать использование коллоидов. Давно применяются вещества, содержащие ультрадисперсные частицы, как аэрозоли, красящие пигменты, окрашивающие стеклоколлоидные частицы металлов.

В генной инженерии наноматериалы используются для доставки биологически активных веществ в клетки.

Часто основанием применения наноматериала становится какое-либо одно свойство. Так, керамические материалы, содержащие нанокристаллические частицы металла используют для поглощения электромагнитного излучения в радиодиапазоне длин волн. Суспензии частиц железа с размерами от 30нм до 1-2мкм в смазочном масле восстанавливают изношенные детали (не прерывая работы)двигателя.

В настоящее время они широко используются в микроэлектронике, способствуя дальнейшей миниатюризации электронных приборов, в защитных системах поглощения ВЧ- и рентгеновского излучений, в качестве катализаторов (чему способствует огромная, порядка 5 * 10⁷ м^-1 удельная поверхность на но порошков).

В атомной энергетике таблетки ТВЭЛов изготавливаются из ультрадисперсного порошка UO₂, в термоядерной технике из ультрадисперсного порошка бериллия изготавливают мишени для лазерно-термоядерного синтеза.

Металлические нанопорошки добавляют к моторным маслам для восстановления трущихся поверхностей.

Наноматериалы используют в качестве сверхпрочных конструкционных материалов и износостойких покрытий.

Пленочные наноматериалы плоской и сложной формы из магнито-мягких сплавов используются для видеоголовок видеомагнитофонов, существенно превосходя по служебным свойства традиционные материалы.

Полученные плазмохимическим способом ультрадисперсные порошки металлов с включениями карбидов используются в качестве шлифующего и полирующего материала полупроводников и диэлектриков.

В медицине ультрадисперсные порошки применяют для защиты персонала от рентгеновского излучения (перчатки, фартуки и т. п. из резины с ультрадисперсным порошквым свинцовым наполнителем в четыре раза легче обычных), а также для лекарств быстрою усвоения и действия, используемых в экстремальных условиях (ранения в катастрофах, боевых действиях и т. п.).

В военном деле ультрадисперсные порошки применяются в качестве радиопоглощающего покрытия самолетов-невидимок «Стеле», в новых видах взрывного оружия.

В «графитовой бомбе» используются углеродные нановолокна, выводящие из строя энергосистемы противника.

Трубчатые углеродные нановолокна и фуллерены перспективны для армирования композиционной «суперброни» для танков и бронежилетов.

На коммерческий рынок давно уже вышли не только металлические, но и неметаллические наноматериалы, такие, как оксиды кремния и железа, а оксиды алюминия, титана, сурьмы и др. на этот рынок выходят. Стали уже доступны некоторые карбиды с размером частиц 20...200 нм.

Таким образом, наноматериалы, имея наноразмерные структурные составляющие (зерна, частицы), характеризуются уникальными характеристиками (удельная теплоемкость, модуль упругости, коэффициент диффузии, магнитные свойства и др.). Особая роль в поведении наноматериалов принадлежит процессам, происходящим на поверхностях и границах.

В зависимости от области применения и требуемых свойств выбирают метод получения наноматериалов (химический, физический, механический и биологический).

Поскольку материалы являются стимулом для созданий новых технологий, а новая технология порождает новый материал или удешевляет известный, то существующая взаимосвязь материала и технологий их получения, обязательно учитывается при выборе наноматериала. Более того, развитие нанотехнологий определяет выбор наноматериалов конкретного назначения.