 |
Основы классификации и типы структур наноматериалов. Основы классификации наноматериалов
|
|
|
|
Вопросы для зачёта по предмету «Наноматериалы и нанотехнологии»
Нанотехнологии и наноматериалы. Что означает приставка “нано-”?
Ответ:
Понятие нанотехнологий
Первое упоминание о методах, впоследствии названных нанотехнологией, сделал Ричард Фейнман в 1959 году в своей знаменитой речи «Там внизу полно места». Английский термин «Nanotechnology» был предложен японским профессором Норио Танигучи в средине 70-х гг. прошлого века и использован в докладе «Об основных принципах нанотехнологии».
Как следует из названия, номинально наномир представлен объектами и структурами, характерные размеры R которых измеряются нанометрами (1нм = 10–9м = 10-6 мм = 10–3 мкм). Сама десятичная приставка «нано-» происходит от греческого слова νανοσ – «карлик» и означает одну миллиардную часть чего-либо. Реально наиболее ярко специфика нанообъектов проявляется в области характерных размеров R от атомных (~ 0,1 нм) до нескольких десятков нм. В ней все свойства материалов и изделий (физико-механические, тепловые, электрические, магнитные, оптические, химические, каталитические и др.) могут радикально отличаться от макроскопических. Существует более десятка причин специфичного поведения и особых свойств наноструктурных материалов и нанообъектов. Причем, их свойства существенно зависят от размеров морфологических единиц и могут быть изменены в необходимую сторону путем добавления и удаления атомов (молекул) одного сорта.
Нанотехнология ‑ совокупность методов и приемов, обеспечивающих возможность контролируемым образом создавать и модифицировать объекты, включающие компоненты с размерами менее 100 нм, имеющие принципиально новые качества и позволяющие осуществлять их интеграцию в полноценно функционирующие системы большего масштаба.
|
|
|
Данная технология подразумевает умение работать с такими объектами и создавать из них более крупные структуры, обладающие принципиально новой молекулярной организацией. Наноструктуры, построенные «из первых принципов», с использованием атомномолекулярных элементов, представляют собой мельчайшие объекты, которые могут быть созданы искусственным путем. Они характеризуются новыми физическими, химическими и биологическими свойствами и связанными с ними явлениями. В связи с этим возникли понятия:
а)нанонаука - фундаментальные исслед. свойств наноматериалов и явлений в нанометровом масштабе б)нанотехнология- создание наноструктур
в)наноинженерия- поиск эффективных методов их использования наноструктур и наноматериалов
Наноматериалы — материалы, созданные с использованием наночастиц и/или посредством нанотехнологий, содержащие структурные элементы, геометрические размеры которых хотя бы в одном измерении не превышают 100 нм, и обладающие уникальными качественно новыми свойствами, функциональными и эксплуатационными характеристиками, обусловленными присутствием этих частиц в материале.
Основы классификации и типы структур наноматериалов. Основы классификации наноматериалов
Наноматериалы можно разделить на четыре основные категории:
Первая категория включает материалы в виде твердых тел, размеры которых в одном, двух или трех пространственных координатах не превышают 100 нм. К таким материалам можно отнести наноразмерные частицы (нанопорошки), нановолокна, нанопроволоки, очень тонкие пленки (толщиной менее 100 нм), нанотрубки и т. п. Такие материалы могут содержать от одного структурного элемента или кристаллита (для частиц порошка) до нескольких их слоев (для пленки). В связи с этим первую категорию можно классифицировать как наноматериалы с малым числом структурных элементов или наноматериалы в виде наноизделий.
|
|
|
Вторая категория включает в себя материалы в виде малоразмерных изделий с характеризующим размером в примерном диапазоне 1 мкм…1 мм. Обычно это проволоки, ленты, фольги. Такие материалы содержат уже значительное число структурных элементов и их можно классифицировать как наноматериалы с большим числом структурных элементов (кристаллитов) или наноматериалы в виде микроизделий.
Третья категория представляет собой массивные (или иначе объемные) наноматериалы с размерами изделий из них в макродиапазоне (более нескольких миллиметров). Такие материалы состоят из очень большого числа наноразмерных элементов (кристаллитов) и фактически являются поликристаллическими материалами с размером зерна 1…100 нм.
Четвертая категория включает композиционные материалы, содержащие в своем составе компоненты из наноматериалов из первой категории и второй категории.
|
|
|
