Нанокомпозиты

 


 

 описание структуры и области применения нанокомпозитов.

 

          Нанокомпозит – это многофазный (многокомпонентный) твердый материал, в котором хотя бы одна фаза (компонент) снабжена средним параметром кристаллитов (зерен) в нанодиапазоне (до 100 наномикрон, нм). Понятию нанокомпозит также свойственны гели, пористые среды, коллоиды и сополимеры. Однако эти названия в основном используют для наименования твердых комбинаций массивной матрицы и наноразмерных фаз. Они отличаются свойствами, которые заложены в разнице структур и химическом строении.

          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.

 

 

 

          Нанокомпозиты также имеют свои термические, механические, оптические, электрические и каталитические свойства, которые различаются от составляющих материалов, входящих в нанокомпозит.

          Эти эффекты могут быть оценены таким образом:

  • каталитическая активность < 5 нм;
  • переход жесткого материала в мягкий < 20 нм;
  • при <50 нм меняется индекс рефракции;
  • при < 100 нм будет достигнут суперпарамагнетизм, а также высокая механическая прочность.

 

          Отличие нанокомпозитов от простых композитов состоит в завышенном соотношении площади поверхности к объему  фазы усиления или повышенного соотношения типичных размеров. В состав усиливающего материала входят частицы волокон, минералов или листов. Область, в которой взаимодействует матрица с усиливающей фазой, намного больше, чем для простых композитных материалов. При огромной площади поверхности фазы усиления может оказаться, что небольшое количество усилителя может повлиять на макроскопические свойства композита.

          Известно, что при  добавлении углеродных нанотрубок повышается электро- и теплопроводность. Наночастицы других типов оказывают влияние на свойства: диэлектрические, оптические, теплоизоляционные и механические. А также меняются прочностные и жесткостные характеристики и устойчивость к износу и поврежедениям.

 

 

Область применения нанокомпозитов весьма широка: от медицины, химии, строительства до ракето- и самолетостроения.

  • Теплоизоляционная плитка для многоразового корабля «Буран», созданная учеными ВИАМ, сделана из нанокомпозита на основе карбида кремния.
  • 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.
  • Аккумуляторы на основе кремний-углеродных нанокомпозитов имеют отличные показатели: большую емкость и значительную силу тока.

 

 

 

 

НА ГЛАВНУЮ СТРАНИЦУ

Copyright © 2011-2016

Общество с ограниченной ответственностью «Экспериментальный завод композитных материалов»