Наноматеріали
Якщо структуру макроскопічного об’єкта складають наноструктури та інші нанорозмірні елементи, то такий об’єкт називають наноматеріалом.
В даний час вже створена велика кількість різних наноматеріалів, які володіють властивостями, відмінними від властивостей звичайних матеріалів. Розглянемо деякі приклади.
Нанокристалічні матеріали включають в свій склад кластери, розмір яких порядку 10 нм. При цьому, чим менше розмір кластера, тим яскравіше виражені специфічні властивості матеріалу, наприклад:
- Температура плавлення; Питомий опір; Твердість; Міцність.
Збільшення міцності нанокристалів пов’язано з тим, що при малих розмірах кластерів зменшується щільність існуючих дефектів структури і ймовірність утворення нових. На відміну від звичайних кристалів збільшення міцності нанокристалів супроводжується підвищенням його пластичності.
Широке поширення отримують в даний час наноструктурні кераміки. Завдяки таким властивостям, як:
- Високотемпературна міцність, Хімічна стійкість Легкість,
Вони використовуються в:
- Аерокосмічній техніці; В ортопедії; Стоматології; В тих випадках, коли необхідні водонепроникність і захист від корозії.
Вдалося, наприклад, створити з наноструктурної кераміки двигун внутрішнього згоряння, температура робочої камери якого досягає 1 400°С, а ККД в 1,5 рази вище, ніж в існуючих двигунах внутрішнього згоряння.
Наноструктурне керамічне покриття поверхонь ріжучих інструментів дозволяє підвищити їх твердість, термостійкість і зменшити коефіцієнт тертя, що призводить до збільшення термінів їх експлуатації. Нанокераміки, створені на основі карбіду бору, використовують для виготовлення легких і кулестійких бронезахисних матеріалів.
Ще один клас наноматеріалів – нанокомпозити.
У них принаймні одна компонента має нанорозміри. На відміну від звичайних композиційних матеріалів, в нанокомпозитах наявність невеликого числа наночастинок (2-5% маси матеріалу) робить істотний вплив на їх властивості.
Наприклад, плівка товщиною всього 45 нм, виконана з полімерного нанокомпозиту і пронизана кристалами діоксиду цирконію, має високу міцність і пружність. Вона здатна утримати рідину, маса якої в 70 000 разів більше маси плівки. Така плівка може застосовуватися в якості датчиків і мембран.
Плівки і покриття відіграють велику роль у сучасній техніці.
Наноструктурні плівки можуть являти собою нанокристалічний матеріал, нанокераміки, нанокомпозити. Нанесення такого покриття на звичайні матеріали (дерево, скло, папір і ін.) надає їм незвичайні властивості.
Так, вода, яка потрапляє на звичайне скло, збирається на ньому в краплі. Якщо ж на скло нанести покриття з полімерних шарів і наночастинок кварцу, то вода утворює на ньому рівний прозорий шар. Розроблена фарба для фарбування будинків, “відштовхуюча” бруд і вологу, покриття для тканини, що захищає одяг від Бруду.
Related posts:
- Розміри молекул і атомів Розмір атомів і молекул можна оцінити за допомогою наступного досвіду. Крапни на поверхню води маленьку краплю олії. Воно з часом розтечеться по поверхні води дуже тонким шаром (рис. 5.3). Наприклад, крапелька оливкової олії об’ємом 1 мм3 розтікається по площі близько 1 м2. Товщина найтоншою масляної плівки приблизно дорівнює розміру молекули масла. Виходячи з цього оцінимо […]...
- Угруповання і класифікація асортименту металевого посуду Асортимент металевого посуду групується за кількома ознаками: 1. За видами сплавів: чавунна й сталева, мідна, з алюмінієвих сплавів. 2. По виду покриття: емальована, оцинкована, нікельована, хромована, луджена, покриття хімічними плівками, покриття бітумним лаком. Характеристика асортименту металевого посуду за класифікаційними ознаками: 1. Найменування. 2. Форма сплаву. 3. Спосіб формування. 4. Форма обробки або покриття поверхні. 5. […]...
- Композити Прагнучи повніше використовувати позитивні властивості пластмас та інших матеріалів, з них роблять композиційні матеріали, або композити. У них не тільки поєднуються властивості вихідних матеріалів, але проявляються і абсолютно нові властивості. Найбільшого поширення набули такі композиційні матеріали, як склопластики і шаруваті пластики. Серед шаруватих пластиків особливе місце займають композиційні матеріали з металу і пластмаси. До них […]...
- Двосхилі теплиці Двосхилі теплиці (рис. 2) можуть бути як весняними, так і зимовими. Весняну теплицю виготовляють з дерев’яних брусків – це більш економний варіант. В якості укривного матеріалу використовують, як правило, плівку, якою покривають покрівлю, стіни і торці теплиці. Сама конструкція односхилої теплиці являє собою немов з’єднані задніми стінами дві односхилі теплиці. Але, зрозуміло, ніякої стіни там […]...
- Способи обробки і види покриття поверхні металевого посуду Способи обробки посуду: 1. Полірування. 2. Шліфування. 3. Галтовка. 4. Фарцовка. 5. Відпал. 6. Покриття мастилами. 7. Покриття поверхні металами: золочення, сріблення, нікелювання, хромування. 8. Лудить. 9. Оцинковка. 10. Неметалеві покриття: емалювання, зовнішнє покриття нітроемалями; антипригарне тефлонове. 11. Хімічні способи покриття: анодування (плівка під “золото”), оксидування (плівка яскравого кольору (малинового, зеленого) на виробах з Дюран)....
- Гідроізоляційні матеріали У будівництві, системі ЖКГ широко застосовуються різні гідроізоляційні матеріали, які призначені для захисту будівельних конструкцій, будівель і споруд від шкідливої дії води і хімічно агресивних рідин – лугів, кислот та ін. За призначенням гідроізоляційні матеріали поділяються на Антифільтраційна, антикорозійні (металеві), лакофарбові, склоемалі, оксидні плівки, гумові, пластмасові і бітумні мастила і герметизуючі (пасти, замазки або розчини). […]...
- Області застосування вольфраму Для металургії вольфрам – основа тугоплавких матеріалів. На Всесвітній Паризькій виставці в 1900 році публіці вперше була показана сталь з його добавками. Висока температура плавлення і пластичність зробили метал незамінним у виготовленні ниток для ламп розжарювання і інших вакуумних трубок, покриття транзисторів, використовуваних в рідкокристалічних дисплеях, а також електродів для аргонової зварки. Велика щільність вольфраму […]...
- Граничні і допустимі напруги. Умова міцності Граничним напруженням вважають напруга, при якому в матеріалі виникає небезпечний стан (руйнування або небезпечна деформація). Для пластичних матеріалів граничним напруженням вважають межа плинності, при якому пластичні деформації не зникають після зняття навантаження: σпред = σm. Для крихких матеріалів, де пластичні деформації відсутні, а руйнування виникає по крихкому типом (шийки не утворюється), за максимальне напруження беруть […]...
- Хімічні властивості алюмінію і його застосування Одним з поширених елементів планети є алюміній. Фізичні та хімічні властивості алюмінію застосовуються в промисловості. Все, що необхідно знати, про цей метал ви знайдете в нашій статті. Будова атома Алюміній – це 13 елемент періодичної таблиці. Він знаходиться в третьому періоді, III групи, головною підгрупи. Властивості і застосування алюмінію пов’язані з його електронною будовою. Атом […]...
- Види скла, які використовуються у виробництві скляного посуду У виробництві скляного посуду використовують такі види скла: 1. Скло звичайне – щільне, прозоре, з жовтувато-зеленуватим відтінком, термостійкий в тонкостінних виробах, в товстостінних термостійкість знижується, дешеве, при ударі видає дзвінкий звук. 2. Скло свинцеве – кришталеве – отримують шляхом введення в скломасу двоокису свинцю, отримують скло важке, м’яке, прозоре, блискуче, здатне заломлювати промені світла, нетермостойкіе, […]...
- Головні перехідні метали Перехідними елементами називають d-і f – елементи. Вони займають проміжне положення між позитивними s-елементами і негативними p-елементами. D і f – означають внутрішнє заповнення d і f-орбіталі відповідно. D-елементів належать 3 перехідних ряду – 4, 5 і 6 період. Перший перехідний ряд включає в себе 10 елементів (Sc – Zn). Тут присутні 2 особливості: хром […]...
- Причини статичної електрики Речовини складаються з атомів, які в звичайному стані електрично нейтральні, оскільки містять рівну кількість позитивних зарядів (протонів ядра) і негативних зарядів (електронів атомних оболонок). Статичну електрику полягає в поділі позитивних і негативних зарядів. При контакті двох матеріалів електрони можуть переходити з одного матеріалу на інший, що призводить до надлишку позитивних зарядів на одному матеріалі, і […]...
- Напівпровідники: визначення Напівпровідники – матеріали за своїми електропровідним властивостям, які стоять між провідниками і діелектриками. Напівпровідники займають левову частку за частиною використовуваних матеріалів при виробництві електронних компонентів. Варто лише згадати транзистори, діоди, інтегральні мікросхеми без яких неможлива робота жодного електронного приладу. Електрична провідність напівпровідникових матеріалів збільшується зі зростанням температури. При температурах близьких до абсолютного нуля напівпровідники набувають […]...
- З’єднання проводів Монтаж будь-якої електричної проводки без з’єднань струмоведучих проводів просто неможливий – в першу чергу, це з’єднання силових проводів в розподільних коробках. Через постійне збільшення електричного навантаження в побуті на сьогоднішній день також ставати більше навантаження на електромережі та, в свою чергу, на контактна з’єднання проводів самої електричної проводки. З цієї причини, до електричного з’єднання струмоведучих […]...
- Реалізація покриття Реалізація покриття – це економічний процес, в ході якого відбуваються фінансові операції, що дозволяють покрити певне зобов’язання, найчастіше боргове. Зазвичай при характеристиці реалізації покриття відзначається, що мета всіх здійснюваних операцій – покрити зобов’язання заздалегідь. Наприклад, якщо підприємець взяв у банку кредит для збільшення товарообігу, він може зробити певні кроки, щоб якомога швидше отримати від вкладення […]...
- Основні поняття про машини Машиною називається агрегат, що виробляє корисну роботу. Машини розрізняються за призначенням, розмірами і конструкції, але все складаються з однакових за формою і призначенням елементів – деталей. Деталлю називається елементарна частина машини, яка не підлягає розбиранню, наприклад, вал, гайка, болт. Деталь, до якої кріпляться інші деталі, називається базовою. Кілька деталей, з’єднаних між собою, називаються вузлом. Кілька […]...
- Різниця між пластиком і пластмасою З назвами деяких матеріалів може відбуватися плутанина. Наприклад, багатьох цікавить, чим відрізняється пластик від пластмаси. Обивателі губляться в здогадах, про один або про двох різних речовинах йдеться. Спробуємо в цьому розібратися. Загальні відомості У будь-якому випадку в обох назвах є частина “пласт”. Вона вказує на властивість матеріалів формуватися при нагріванні і застигати в заданому вигляді. […]...
- Чим відрізняється гель-лак від звичайного лаку Гель-лак – новинка в області індустрії краси. Але чи так він чудовий, як повідомляють нам хитро написані рекламні тексти, і чи справді він куди крутіше звичайного лаку для нігтів? Всі відмінності гель-лаку від звичайного в цій статті. Що таке звичайний лак? Це покриття для нігтів, яке надає їм колір, іноді текстуру (наприклад, лак-кракеллюр) або блиск, […]...
- Грибні поразки деревини При обробленні деревини в ряді випадків виявляються грибні ядрові плями – ненормально забарвлені ділянки ядра, які утворюються в зростаючих деревах під впливом деревоокрашівающіх або дереворуйнівних грибів. У зрубаної деревини подальший розвиток цієї вади припиняється. Грибні ядрові плями спостерігаються на торцях у вигляді плям різних величини і форми бурого, червонувато-сірого або сіро-фіолетового кольорів. Цей порок викликає: […]...
- Нові конструкційні матеріали та область їх застосування Поява нових конструкційних матеріалів і розробка технологій їх отримання є об’єктивною необхідністю технічного і соціального розвитку суспільства. Це видно з короткого переліку основних напрямків використання нових перспективних матеріалів: Для інформаційних технологій (оптичні і магнітні запам’ятовуючі системи, електронні прилади, дисплеї); для транспортних засобів (автомобілебудування, аерокосмічна техніка, залізничний та водний транспорт); для тепло – та електроенергетики (електростанції, […]...
- Змочування – коротко Ви вже знаєте, що рідина може розтікатися по поверхні твердого тіла, може збиратися на ній в краплі. Наприклад, зануривши в воду скляну пластину, попередньо її знежиривши, а потім вийнявши з води, можна побачити, що пластина покрита водою. Якщо тепер цю ж пластину змастити воском, опустити у воду і потім вийняти, то пластина або буде сухою, […]...
- Чим відрізняються натяжні стелі Натяжні стелі – одне з кращих рішень для відновлення приміщення. Вони приховують електричні кабелі, проведені по стелі і будь-які недоліки стельових плит, створюють додаткову звукоізоляцію і надають кімнаті особливу привабливість. Асортимент натяжних стель досить широкий. Крім кольорової палітри, покупцям доводиться вибирати матеріал і виробника, а це не завжди легко. Чим же відрізняються натяжні стелі? Вибираючи […]...
- Механічне напруження Як ви вже знаєте, в різних деталях машин і механізмів, частинах споруд під дією сили виникають деформації. За певних деформаціях може відбутися руйнування конструкцій. Тому виникає необхідність вивчення механічних властивостей різних матеріалів і твердих тіл. При цьому необхідно насамперед відповісти на питання: як змінюється довжина тіла при дії на нього різних сил, яку максимальну навантаження […]...
- Із чого роблять скло? Зараз тобі належить познайомитися з матеріалом, який називається склом. “Навіщо з ним знайомитися? – скажеш ти. – Я скло давно знаю” Багато людей, так само як і ти, вважають його звичайним. Насправді, звичний всім матеріал – дуже цікавий. І почнемо знайомство з ним з відповіді на питання: із чого роблять скло? Основний її склад досить […]...
- Інтерференція в тонких плівках Дивлячись на переливається різними кольорами мильна бульбашка, на райдужні відблиски масляних або бензинових плям на поверхні води, ми, виявляється, спостерігаємо не що інше, як інтерференцію світла! Падаючий промінь розщеплюється на два промені: відбитий промінь OF і переломлених промінь OB. Після вторинного відбиття і заломлення з плівки виходить другий промінь CF, паралельний відбитому променю. Обидва промені […]...
- Силікати – хімія Силікати – це солі кремнієвої кислоти. Більшість силікатів нерозчинні у воді, крім силікатів натрію і калію, їх називають “рідким склом”. Способи отримання силікатів 1. Розчинення кремнію, кремнієвої кислоти або оксиду в лугу: H2SiO3 + 2KOH → K2SiO3 + 2H2O Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + H2 SiO2 + 2KOH → K2SiO3 + H2O […]...
- Наноструктури Проникнення в глиб речовини відкриває все нові й нові його властивості. Так, наприкінці XX ст. були відкриті унікальні властивості об’єктів, що складаються з невеликого (у порівнянні з макроскопічними тілами) числа атомів. Їх називають наноструктурами. До наноструктурам відносять об’єкти, які хоча б в одному напрямку мають розміри від 1 до 100 нанометрів (нм). Згадайте, що Існують […]...
- Чим метали відрізняються від неметалів? Перш ніж відповісти на це питання, треба, напевно, визначити, що ж таке метали. Але це не так просто. Металів як хімічних елементів багато. У періодичній системі Менделєєва налічується 112 елементів, і метали займають три чверті цієї кількості. Значить, метали повинні відрізнятися від інших хімічних елементів якимись особливими властивостями. І ці властивості у металів є. По-перше, […]...
- Перевірка міцності матеріалу при складному напруженому стані При необмеженій навантаженні матеріал конструкції або споруди проходить кілька стадій свого стану: – Пружну стадію, коли в матеріалі під впливом невеликих навантажень відбуваються пружні деформації; – Пластичну стадію, коли під впливом навантаження, що збільшується в матеріалі відбуваються пластичні деформації; – Стадію руйнації, коли під впливом великих навантажень тіло покривається тріщинами. У випадках лінійного напруженого стану […]...
- Активні метали Метали, легко вступають в реакції, називаються активними металами. До них відносяться лужні, лужноземельні метали і алюміній. Положення в таблиці Менделєєва Металеві властивості елементів послаблюються зліва направо в періодичній таблиці Менделєєва. Тому найбільш активними вважаються елементи I і II груп. Всі метали є відновниками і легко розлучаються з електронами на зовнішньому енергетичному рівні. У активних металів […]...
- Будова елементарних частинок У ході розвитку теоретичної фізики з’ясувалося, що і елементарні частинки не є насправді “елементарними”, т. є. Неподільними. Деякі з них, наприклад протони і нейтрони, складаються з ще більш дрібних частинок, що одержали назву кварки. Розмір кварка приблизно в 20 тис. Разів менше, ніж розмір протона. Головна особливість кварків полягає в тому, що їх, у всякому […]...
- Теплопровідність, Вт/(м*К) Хороші провідники тепла: Теплопровідність Вт/(м*К) Графен 4840±440 – 5300±480 Алмаз 1001-2600 Графіт 278,4-2435 Карбід кремнію 490 Срібло 430 Мідь 401 Золото 320 Алюміній 202 – 236 Нітрид алюмінію 200 Нітрид бору 180 Кремній 150 Латунь 97-111 Хром 93,7 Залізо 92 Платина 70 Олово 67 Оксид цинку 54 Сірий чавун 50 Бронза 47 – 58 Сталь […]...
- Тонка лінза Лінза – оптична лінза – прозоре тіло, локалізоване парою сферичних або плоско – сферичних поверхонь. При виконанні лінз застосовують оптичні матеріали, такі як скло, оптичне скло, оптично прозорі пластмаси та інші. Оптичні характеристики лінзи обумовлені кривизною їх граней і матеріалом, з якого вона зроблена. Властивість лінз: переломлення потрапляють на них променів. Тонкої лінзою прийнято позначати […]...
- Пластично деформовані сплави До цієї групи матеріалів відносяться сплави систем Fe – Ni – Cu (Fe 20%, Ni 20%, Сі 60%), звані куніфе, З – Ni – Сі (З 45%, Ni 25%, Сі 30%) – Куніков, Fe – Co – Mo (Fe 72%, З 12%, Mo 16%) – шута, Fe – З – V (Fe 37%, З 52%, […]...
- Поділ тіл на провідники та діелектрики Ми говорили, що скло не проводить електрики. Однак це твердження не можна розуміти беззастережно. Ретельне спостереження показує, що через скло, так само як і через всякий інший діелектрик, можуть проходити електричні заряди. Однак при одних і тих же умовах через тіла, іменовані діелектриками, проходить за той же термін незрівнянно менший електричний заряд, ніж через провідники […]...
- Кремній – доповідь Кремній: Елемент Si; Електронний аналог вуглецю; Знаходиться в головній підгрупі IV групи; Вуглець є найбільш поширеним в живих організмах, кремній навпаки в неживій природі, займаючи 30% маси земної кори (при цьому завжди у вигляді сполук); Наприклад, кварц (оксид кремнію) SiO2. Безбарвний прозорий кристал; Кремінь – це різновид кварцу, тільки сплавлений в єдину масу. Домішка заліза […]...
- Дивідендне покриття: визначення Дивідендне покриття – це число, яке відображає співвідношення між прибутком організації і розміром виплачуваних нею дивідендів. Може виражатися в формі коефіцієнта і розраховується у відсотках. Використання дивідендного покриття в аналітичних цілях Безпосередньо сума дивідендів компанії свідчить про її рентабельності, а також впливає на економічну політику, ліквідність і враховується при складанні бюджету. Цю суму порівнюють з […]...
- Надтверді матеріали Для виготовлення різного різального інструменту в даний час в різних галузях промисловості, у тому числі в машинобудівній, застосовуються три види надтвердих матеріалів (ВТМ): природні алмази, полікристалічні синтетичні алмази і композити на основі нітриту бору (ельбор). Природні і синтетичні алмази володіють такими унікальними властивостями, як найвища твердість (HV 10 000 кгс / мм 2), у них […]...
- Хімічні властивості алюмінію Алюміній – це хімічно активний метал, але міцна оксидна плівка визначає його стійкість при звичайних умовах. Практично у всіх хімічних реакціях алюміній проявляє відновні властивості. Взаємодія алюмінію з неметалами З киснем взаємодіє тільки в мілкороздрібленому стані при високій температурі: 4Al + 3O2 = 2Al2O3, – реакція супроводжується великим виділенням тепла. Вище 200°С реагує з сіркою […]...
- Види покрівельних матеріалів Матеріали, застосовувані для пристрою покрівель в будівлях різного типу, поділяються на: рулонні (руберойд, толь, пергамін та ін.), Штучні, або листові (черепиця, плитки, шифер і ін.), І мастичні (бітумні, дегтевиє, каучукові – “РБК” і полімерні мастики). По виду вихідної сировини покрівельні матеріали підрозділяються на органічні – руберойд, толь, деревні покрівельні плитки, тес та ін. І металеві […]...