Студопедия — Наноматериалы
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Наноматериалы






Основными характеристиками наноматериалов являются дисперсность (размер наночастиц) и морфология (форма наночастиц), которые зависят от таких параметров как размерность, форма, степень анизотропии, общая удельная поверхность. Морфологию научились прецизионно контролировать только после открытия высокоразрешающей электронной спектроскопии, атомно-силовой микроскопии, мягкой литографии.

Неорганические наноструктурированные материалы. Материалы в основе которых лежат различные наноразмерные структуры обладают комплексом свойств отличающихся от объемных материалов того же химического состава. Основной причиной изменения свойств является возникновение многочисленных межфазных границ. Пример: если межфазные границы толщиной 1 нм занимают 50% объема материала, размер зерен составляет 6 нм. Для получения материала с новыми свойствами его необходимо наноструктурировать.

Впервые понятие «наноструктурированный материал» ввел в 1981 г. Герберт Гляйтер. Классификация нанокристаллических материалов по Гляйтеру приведена на

По составу наноматериалы делятся на неорганические (керамика, металлы и сплавы) и органические (полимерные и биологические наноструктуры) и органо-неорганические (металл-органические и металл-полимерные).

Вещества, в которых кристаллические зерна разделены аморфными прослойками либо дефектами решетки (дислокациями), называют нанокристаллическими веществами.

По фазовому состоянию они делятся на:

-однофазные (нанокристаллиты, разделенные межкристальными границами, кристаллы с наноразмерными дефектами (порами, островковые пленки);

-двухфазные однокомпонентные системы (аморфно-кристаллические, микродоменные сополимерные структуры).

Большинство наноструктурированных материалов включает два или более компонента и называются нанокомпозитами.

Нанокомпозиты состоят из сплошной твердой матрицы(металлической,.углеродной, полимерной, керамической), наполненной твердыми наночастицами с различными составом, размерами и формой. Нанокомпозиты классифицируются по фазовой структуре как

-двухфазные бикомпонентные системы (например, металл-окисел и полупроводник- окисел );

-многофазные системы (многослойные нанотолщинные пленки; сплавы, полученные холодной сваркой).

Размерности наночастиц дисперсной фазы:

- -мерные: нанокластеры нм

- -мерные: наностержни, нанотрубки

- -мерные: нанопленки, островковые наноструктуры. нм

- -мерные: объемные наноструктуры на поверхности или в объеме матрицы нм.

Существуют наночастицы с фрактальной размерностью. Когда размер - нецелое .

Полимерные наноструктурированные материалы.

 

 

Классификация Третьякова наноматериалов, включая морфологию Вест РАН 2010 №7 т80

  Материал Способ получения
3D Объёмные наноструктурированные наноматериалы 1.Металлы и сплавы с ультрамикрозернистой структурой, спиноидальный распад в стеклообразных материалах или твердых растворах, 2. Нанокерамика Формируемые 1.термическими и механическими воздействиями     2.Спекание компактируемых наночастиц
2D Наноструктурированные планарные материалы Тонкие и толстые пленки Нанопечатная литография Самособирающиеся слои
1D Наноструктурированные материалы Нанотрубки, нановолокна. Наноагрегаты. нанопроволоки 1.Формируемые из пересыщенных пара, раствора, или 2.Электрохимических и плазмохимических процессов
0D Нанодисперсные материалы Нанокристаллы.квантовые точки     Нанокластеры 1.Механическое измельчение объёмных объектов кристаллизации пересыщенных систем (из пара жидких фаз -(не)водных растворов или расплавов. 2.самосборка или стабилизация разными темплатами
  Нанокомпозиты состоящие из мезопористой матрицы с 1D-каналами или 2D-слоями заполненными нанофазой, или нановискеров, нанотрубок и наночастиц в полимерной, металлической или керамической матрице  
  1.Супрамолекулярные материалы для создания наноустройств и наномашин 2.Нанопористые структуры Формируются из простых молекул имитацией биопроцессов в молекулярных машинах живых организмов. процессы самосборки и самоорганизации

 

Предмет физикохимии нанокластеров включает способы получения нанокластеров и наноструктур, их свойства и применения в виде наноматериалов и технических устройств, и далее их использование в виде нанотехнологии.

При рассмотрении синтеза и свойств нанообъектов применяют два подхода микроскопический и термодинамический.

При микроскопическом подходе возможен переход от единичных атомов и молекул к массивным телам и обратный переход от макрообъектов к нанокластерам и наноструктурам путем дробления или наноструктурирования вещества.

Микроскопический подход позволяет изучить изменение активности атомов на поверхности кластера, рассмотреть элементарные акты химических реакций адсорбции и катализа разделить вклады поверхностных и внутренних атомов.

Использование атомно-молекулярных свойств состоит в применении квантовой химии для расчета атомных и молекулярных орбиталей и определении молекулярных уровней энергии в нанокластерах и определить их тепловые, электронные, оптические и магнитные свойства. Нанокластеры отличаются от атомов и твердых тел наличием поверхности и квантовыми ограничениями коллективных процессов связанных с квазичастицами

Термодинамический подход к синтезу и свойствам нанокластеров позволяет определить закономерности их образования, роста, свойств и их изменений при фазовых переходах. Удается предсказать существование и оценить параметры наноразмерного состояния вещества: свободную энергию Гиббса и Гельмгольца, минимальный размер кластера при нуклеации, поверхностное натяжение поверхности нанокластера и перераспределение поверхностного натяжения для двухфазных наносистем.

Согласно базе данных SCI по наноматериалам общее число публикаций 1991-2001гг: наночастицы 21 тыс, квантовые точки 13 тыс, фуллерены16,6 тыс, нанотрубки 17,7тыс., дендримеры4,3 тыс (терехов.Вестник РАН).

 







Дата добавления: 2015-10-12; просмотров: 2543. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Основные разделы работы участкового врача-педиатра Ведущей фигурой в организации внебольничной помощи детям является участковый врач-педиатр детской городской поликлиники...

Ученые, внесшие большой вклад в развитие науки биологии Краткая история развития биологии. Чарльз Дарвин (1809 -1882)- основной труд « О происхождении видов путем естественного отбора или Сохранение благоприятствующих пород в борьбе за жизнь»...

Этапы трансляции и их характеристика Трансляция (от лат. translatio — перевод) — процесс синтеза белка из аминокислот на матрице информационной (матричной) РНК (иРНК...

Демографияда "Демографиялық жарылыс" дегеніміз не? Демография (грекше демос — халық) — халықтың құрылымын...

Субъективные признаки контрабанды огнестрельного оружия или его основных частей   Переходя к рассмотрению субъективной стороны контрабанды, остановимся на теоретическом понятии субъективной стороны состава преступления...

ЛЕЧЕБНО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКОЙ ПОМОЩИ НАСЕЛЕНИЮ В УСЛОВИЯХ ОМС 001. Основными путями развития поликлинической помощи взрослому населению в новых экономических условиях являются все...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.008 сек.) русская версия | украинская версия