Наноматериалы — Новые свойства по сравнению с объемным

Наноматериалы - Новые свойства по сравнению с объемным телом - Высокая реакционная способность - Квантовые эффекты - Самоорганизация и самосборка - Специфическое взаимодействие с - Живыми системами

Дисперсные системы — образования из двух или большего числа фаз с сильно развитой поверхностью раздела между ними. Раздробленную (прерывную) часть дисперсной системы принято называть дисперсной фазой, а нераздробленную (непрерывную) — дисперсионной средой. Золи — седиментационно-устойчивые высокодисперсные системы с твердой дисперсной фазой и жидкой дисперсионной средой. В силу сложившейся традиции золи часто называют коллоидными растворами. Коллоидные системы (коллоидно-дисперсные системы, коллоиды) — предельно высокодисперсные (микрогетерогенные) системы. Частицы дисперсной фазы в коллоидной системе—коллоидные частицы—обычно имеют размер от 1 нм до 100 нм.

Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию фаз

Аэрогели, порошки

Частица — единица порошка, которую нельзя легко разделить в обычных сепарационных процессах. Частица может состоять из нескольких зерен. Агломерат (агрегат) — несколько частиц, соединенных в более крупные образования. Агрегаты и агломераты различают по наличию внутренней пористости. В агломератах присутствуют межчастичные пустоты, в агрегатах — нет. Схематическое изображение агломерированного (а) и агрегированного (б) порошка; 1— агломерат, 2 — первичная частица, 3 — внутриагломератная пора, 4 — межагломератная пора, 5 — агрегат, 6 — межагрегатная пора

Классификация дисперсных материалов по размерам дисперсной фазы Кластеры (от англ. «cluster» , букв. — пучок, рой, скопление) — группы близко расположенных, тесно связанных друг с другом атомов, молекул, ионов.

Шкала размеров

Предполагаемое строение кластеров

Эволюция от молекул к материалам Атомизированный пар ↓ Молекулы ↓ Ассоциаты ↓ Кластеры ↓ Агрегаты ↓ Наночастицы ↓ Нанокомпозиты ↓ Твердое тело

Наноматериалы К наноматериалам условно относят дисперсные и массивные материалы, содержащие структурные элементы (зерна, кристаллиты, блоки, кластеры и т. п. ), геометрические размеры которых хотя бы в одном измерении не превышают 100 нм, и обладающие качественно новыми функциональными и эксплуатационными характеристиками. К нанотехнологиям можно отнести технологии, обеспечивающие возможность контролируемым образом создавать и модифицировать наноматериалы, а также осуществлять их интеграцию в полноценно функционирующие системы большего масштаба. Нанотехнология - совокупность методов и приемов манипулирования объектами с размерами менее 100 нм с целью придания массивным элементам новых свойств

Определение понятия «наноматериал» Существует несколько подходов к определению понятия «наноматериал»

Определение понятия «наноматериал» Объемные (3 D) наноструктурированные материалы: металлы и сплавы с ультрамикрозернистой структурой, нанокерамика Наноструктурированные планарные материалы (2 D): пленки и покрытия, самособирающиеся монослои. Наноструктурированные (1 D) материалы: нанотрубки, нановолокна, нанопроволоки. Нанодисперсные (0 D) материалы: нанопорошки, нанокристаллы, квантовые точки.

Определение понятия «наноматериал» В соответствие с геометрическими параметрами материалы с характерным размером структурных элементов в диапазоне от 1 до 100 нм называют наноструктурными. Нижняя граница диапазона обусловлена критическим размером существования нанокристаллического материала, как структурного элемента, имеющего упорядоченное строение, то есть кристаллическую решетку. Верхняя граница диапазона обусловлена тем, что заметные и интересные с технической точки зрения изменения физико-механических свойств материалов (прочности, твердости, коэрцитивной силы и др. ) начинаются при размерах наноструктурных элементов существенно меньше 100 нм.

Классификация наноматериалов