1Дайте определение понятию «наноматериалы»
жүктеу/скачать 0,64 Mb.
|
Нанотехнологии в электроэнергетике
- Бұл бет үшін навигация:
- Какие виды наноматериалов вы знаете
- 3Что называют наночастицами и нанокластерами
- 4Чем обусловлены особые свойства наноматериалов
|
1Дайте определение понятию «наноматериалы» Наноматериалы — материалы, созданные с использованием наночастиц и/или посредством нанотехнологий, обладающие какими-либо уникальными свойствами, обусловленными присутствием этих частиц в материале. К наноматериалам относят объекты, один из характерных размеров которых лежит в интервале от 1 до 100 нм. 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. 2Какие виды наноматериалов вы знаете? Способы получения наноматериалов можно разделить на две группы: -«сборка из атомов» -«диспергирование макроскопических материалов». Согласно 7-й Международной конференции по нанотехнологиям (Висбаден, 2004), выделяют следующие типы наноматериалов: -нанопористые структуры; -наночастицы; нанотрубки, нановолокна и наноленты; -нанодисперсии (коллоиды); -наноструктурированные поверхности и плёнки; -нанокристаллы и нанокластеры. Сами наноматериалы делят по назначению на: -Функциональные -Композиционные -Конструкционные. По количеству измерений: -нульмерные/квазинульмерные (квантовые точки, сфероидные наночастицы); -одномерные/квазиодномерные (квантовые проводники, нанотрубки); -двумерные/квазидвумерные (тонкие плёнки, поверхности разделов); -трехмерные/квазитрехмерные (многослойные структуры с наноразмерными дислокациями, сверхрешетки, нанокластеры). Свойства наноматериалов, как правило, отличаются от аналогичных материалов в массивном состоянии. Например, у наноматериалов можно наблюдать изменение магнитных, тепло- и электропроводных свойств. Для особо мелких материалов можно заметить изменение температуры плавления в сторону её уменьшения. Для наноматериалов актуальна проблема их хранения и транспортировки. Обладая развитой поверхностью, материалы очень активны и охотно взаимодействуют с окружающей средой, прежде всего это касается металлических наноматериалов. Применение наноматериалов пока не очень широко развито, поскольку подробное их изучение только началось и сейчас идет накопление знаний об этих материалах. В генной инженерии векторы на основе наноматериалов используются для доставки биологически активных веществ в клетки. 3Что называют наночастицами и нанокластерами? Наночастицами считаются образования, состоящие из атомов или молекул с размерами меньшими 100 нанометров. Наночастицы (биологические, органические, металлорганические) являются некими индивидуальными образованиями, обладающими специфическим строением. В 1999 году были открыты когерентные границы в наночастицах (кентаврах). Это означало что «многофазные» наночастицы не имеют стандартных границ раздела. А.И. Русанов показал, что понятие фазового или агрегатного состояния неприменимо к наночастицам. Атомные ассоциаты, содержащие небольшое количество атомов, называют молекулами или кластерами (объединениями). Чем меньше частица и ниже температура, тем сильнее проявляются её квантовые свойства. Нанокластеры находясь на молекулярном уровне строения вещества в диапазоне 1 нм -100 нм, кардинально отличаются по свойствам от атомов и микрочастиц. Именно нанокластеры являются основными «элементами», из которых строятся различные нанообъекты живущие в наномире. Образуются размерные цепочки нанообъектов из наномира в микромир и далее в макромир: Изолированные одиночные нанокластеры - Наносистемы - Наноструктуры -Наноматериалы - Наноустройства - Нанотехнологии. Нанокластер подобен молекуле. Он состоит из атомов на поверхности и атомов внутри кластера. В нанокластере с размером несколько нанометров большая часть атомов находится на его поверхности, для больших нанокластеров – более 10%. Изучение нанокластеров и наноструктур является предметом физической химии и включает способы получения нанокластеров, их свойства и применения в виде наноматериалов и технических наноустройств, используемых затем в различных нанотехнологиях. Общепринятой классификации нанокластеров пока не существует. Классификация нанокластеров (по способу получения) предложена Суздалевым И.П.: 1.группа изолированные и слабо взаимодействующие нанокластеры: -молекулярные кластеры, -газовые безлигандные кластеры (кластеры щелочных металлов, алюминия, ртути, переходных металлов), -углеродные кластеры и фуллерены, вандерваальсовы кластеры, коллоидные кластеры. 2.группа нанокластеров и наноструктур содержит: -твердотельные нанокластеры и наноструктуры, -матричные нанокластеры и супрамолекулярные наноструктуры, -кластерные кристаллы и фуллериты, -компактированные наносистемы и нанокомпозиты, -нанопленки и нанотрубки. 4Чем обусловлены особые свойства наноматериалов? Что определяет многообразие структур в наномире? Ответ: квантовый характер наносостояния и особые статистические законы, доминирующие в наномире. Наносистемы далеки от равновесия, из-за наличия развитой поверхности. Положение атомов вблизи поверхности отличны геометрически и физически от положений в объеме кристалла. Состав приповерхностного слоя не соответствует стехиометрическому составу химического соединения. жүктеу/скачать 0,64 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|