Нанокомпозит

НАНОКОМПОЗИ́Т — многофазный твердый материал, где хотя бы размеры одной фазы в одном из направлений меньше ста нанометров. Та фаза, которая находится в преобладающем количестве, называется матрицей нанокомпозита. К нанокомпозитам можно отнести и материалы с регулярным чередованием фаз наноразмерной величины. При этом механические, электрические, термические, оптические и иные характеристики нанокомпозитов заметно отличаются от свойств обыкновенных композиционных материалов, изготовленных из тех же базовых веществ.
Редактировать

Классификация

Нанокомпозиты могут классифицироваться по следующим основным параметрам: материал матрицы, архитектура внутренней структуры, основные свойства нанокомпозита (проводящие, огнеупорные, магнитные и т.д.)
В качестве фазы-основы для нанокомпозита чаще всего выступают полимеры, металлы, силикаты или керамика. Существуют естественные (природные) и искусственно синтезированные нанокомпозиты.
Примерами природных нанокомпозитов служат различные глины, кость.
Редактировать

Свойства

Примечательно, что свойства нанокомпозитов не являются аддитивными от свойств каждой фазы. Наноразмеры одной из фаз обуславливают повышенный запас энергии ее частиц, они обладают совершенно иными свойствами, нежели массивное вещество. Свойства нанокомпозитов в целом могут коренным образом отличаться от свойств каждого из его компонентов. Кроме того, свойства нанокомпозитов зависят от количественного содержания нанофазы в образце. Также свойства нанокомпозитов сильно зависят от архитектуры композита, химической природы составляющих его фаз. Изменение формы и расположения наночастиц может сильно изменить свойства нанокомпозитов. Возможно создание таких нанокомпозитов, свойства которых будут не изотропными, то есть будут отличаться в различных направлениях.
Используя вышеописанные особенности, можно заранее программировать и получать нанокомпозитов с необходимыми свойствами.
Редактировать

Применения

Область применения нанокомпозитов весьма широка: от медицины до ракето- и самолетостроения. Теплоизоляционная плитка для многоразового корабля «Буран», созданная учеными ВИАМ, сделана из нанокомпозита на основе карбида кремния. Очень широко нанокомпозиты используются при производстве американских истребителей-бомбардировщиков 5-го поколения фирмы Локхид-Мартин Ф-35 «Молния» II. Это первый самолет, в котором использованы нанокомпозиты для изготовления частей корпуса. Материал на основе нанокомпозитов из эпоксидной смолы и нанотрубок позволил конструкторам заменить около ста других материалов, используемых ранее в конструкции корпуса самолета.
В последнее время нанокомпозиты широко применяются в стоматологии для протезирования. С использованием нанокомпозитов выращивают искусственные костные имплантаты.
Модифицированные нанокомпозитные полимеры для создания инновационных упаковочных материалов. Применение нанокомпозитов в упаковке позволяет снизить количество используемого материала и снизить её общую стоимость, усилить барьерные свойства упаковки.
Весьма перспективно применение композитов на основе углеродных нанотрубок и нановолокон. Они могут использоваться в катализе, оптоэлектронике, изготовлении различных сенсоров.
Нанокомпозиты прекрасно подходят для иммобилизации протеинов, вирусов и бактерий.
В автомобильной промышленности нашли применение наноглины. Они используются для увеличения огнеупорности, жаропрочности и изностойкости различных деталей. Эти технологии были использованы в Audi A3, A4 и фургонах Фольксваген.
Аккумуляторы на основе кремний-углеродных нанокомпозитов имеют отличные показатели: большую емкость и значительную силу тока.
Редактировать

Библиография

  1. P.M. Ajayan, L.S. Schadler, P.V. Braun (2003). Nanocomposite science and technology. Wiley. DOI: 10.1002/3527602127.ch1
  2. Применение нанокомпозитов в гибкой упаковке
  3. Нанокомпозиты: от исследований к практике // Аналитический портал химической промышленности, 2006.
Статья находится в рубриках
Яндекс.Метрика