Наноматериалы и их свойства
Н.Л. ПАВЛЮКОВА, к.т.н., доцент, Е.В. ВОЛКОВА, студентка
(ИГЭУ) г. Иваново
В последнее время все более пристальное внимание привлекают исследования в области наноматериалов и нанотехнологий. Свойства наноматерии отличны от свойств объемной фазы.
Важнейшими параметрами наносистем являются размер, размерность, упорядочение и функциональность. Приставка «нано», означает одна миллиардная часть целого.
Наноматериалы – продукт нанотехнологий, это нечто особое, что гораздо сложнее атомов и молекул, но как продукт высоких технологий не требует многотоннажного производства, поскольку даже малое количество такого вещества способно решить множество проблем. Согласно рекомендации седьмой Международной конференции по нанотехнологиям (Висбаден, 2004 г.) выделяют следующие типы наноматериалов:
– нанопористые структуры;
– наночастицы;
– нанотрубки и нановолокна;
– нанодисперсии (коллоиды);
– наноструктурированные поверхности и пленки;
– нанокристаллы и нанокластеры.
Последние представляют собой частицы упорядоченного строения размером от 1 до 5 нм, содержащие до 1000 атомов. Нитевидные и пластинчатые частицы могут содержать гораздо больше атомов, их свойства остаются характерными для вещества в нанокристаллическом состоянии. Если наночастица имеет сложную форму и строение, то рассматривают не линейный размер частицы в целом, а размер ее структурного элемента. Такие частицы, называют наноструктурами, их линейные размеры могут значительно превышать 100 нм.
Основные отличительные свойства наноматериалов:
1) суперминиатюрность, позволяющая на единице площади разместить большое количество функциональных наноустройств или проникать им в недоступные для других веществ части микромашин;
2) большая площадь поверхности, ускоряющая взаимодействие между наноматериалами и средой, в которую они помещены;
3) отсутствие точечных дефектов, вследствие чего прочность наноматериалов в десятки раз превышает прочность стали.
Эти свойства объясняют тот факт, что даже грамм наноматериала может быть более эффективен, чем большое количество обычного вещества.