 |
Объемные наноструктурные материалы
|
|
|
|
- Строительные
- Конструкционные
- Функциональные
- Строительные материалы должны быть дешевыми и массовыми. Для нанотехнологий менее перспективны в настоящее время.
Конструкционные материалы
- Основное назначение конструкционных материалов
- выдерживать механическую нагрузку в течение длительного времени и заданных условиях эксплуатации;
- удовлетворять требованиям минимизации массы конструкции, ее функциональности, надежности, экономичности.
- Основное характеристики конструкционных материалов
- модуль Юнга;
- предел текучести;
- предел усталости;
- износостойкость;
- вязкость разрушения.
Нанокомпозиционные материалы
Композиционные материалы – материалы, содержащие две или более различных фаз, приготовляемых раздельно и соединенных друг с другом в процессе роста, пропитки, смешивания, компактирования мелкодисперсных фракций и др.
Нанокомпазиты с твердой основной
- металлические
- полимерные
- биокомпозиты
Нанокомпазиты
- органические
- неорганические
- органо-неорганические
1) нанослоистые, 2) нановолокнистые, 3) со сфероидальными включениями
D – периодичность чередования слоев; d – характерные размеры отдельных морфологических единиц
Нанопористые материалы можно рассматривать как нанокомпозиционные, в которых поры играют роль второй фазы, случайно или закономерно распределенной в матрице.
По ИЮПАК все пористые материалы делятся на три класса:
• Макропористые (R > 50 нм);
• Мезопористые (2 < R < 50 нм);
• Микропористые(R < 2 нм).
В пористых материалах свободная и доступная для взаимодействия с газами и жидкостями поверхность значительно превышает таковую в сплошных твердых телах.
|
|
|
Это ведет к улучшению условий для гетерофазных химических и каталитических реакций, увеличению сорбционной емкости и т.д.
Активность нанопористых материалов объясняется не только увеличением удельной поверхности: большое число атомов находящихся на поверхности и в приповерхностных слоях с высокой кривизной меняет свойства материала.
Нанопористые материалы
С несквозными плоскостями (упорядоченные)
Со сквозными плоскостями (неупорядоченные)
- В пористых материалах свободная и доступная для взаимодействия с газами и жидкостями поверхность значительно превышает таковую в сплошных твердых телах.
- Это ведет к улучшению условий для гетерофазных химических и каталитических реакций, увеличению сорбционной емкости и т.д.
- Активность нанопористых материалов объясняется не только увеличением удельной поверхности: большое число атомов находящихся на поверхности и в приповерхностных слоях с высокой кривизной меняет свойства материала.
- В пористых материалах свободная и доступная для взаимодействия с газами и жидкостями поверхность значительно превышает таковую в сплошных твердых телах.
- Это ведет к улучшению условий для гетерофазных химических и каталитических реакций, увеличению сорбционной емкости и т.д.
- Активность нанопористых материалов объясняется не только увеличением удельной поверхности: большое число атомов находящихся на поверхности и в приповерхностных слоях с высокой кривизной меняет свойства материала.
ПРИМЕРЫ
Каталитически активный нанокомпозит алюмосиликат–серебро.
Мезопористые алюмосиликаты, можно получить, если часть атомов кремния в аморфном SiO2 заместить на атомы алюминия.
Получающаяся при этом матрица будет проявлять ионообменные свойства.
Благодаря этому протоны можно заменить на катионы какого-либо металла, а затем после восстановления получить наночастицы этого металла.
|
|
|
Можно получить нитевидные частицы серебра в порах и наночастицы на поверхности алюмосиликата.
Вид сверху пленки мезопористого оксида алюминия с искусственно варьируемым диаметром пор, который определяется условиями анодного окисления (характером поверхности подложки, температурой, напряжением и током в цепи, концентрацией электролита и т.д.).
Средний диаметр пор можно контролируемо варьировать с целью изменения характеристик конечного нанокомпозита.
|
|
|
