авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |

«Нанотехнологии в России и мире. Сегодняшние черты нового технологического уклада Книга подготовлена в рамках государственного контракта № 16.647.12.2038 от 4 ...»

-- [ Страница 3 ] --

Антимикробные покрытия Борьба с бактериями и другими микроорганизмами обычно ведется с использованием различных керамических агентов. Для придания поверхно стям бактерицидных свойств чаще всего используют два типа подходов с применением неорганических агентов. Один из подходов базируется на фо токаталитической активности диоксида титана, которая уже была описана выше. Второй использует токсичные свойства катионов металлов, таких как серебро. Токсическое воздействие ионов серебра на микроорганизмы извест но уже довольно давно. В современных подходах серебро используется в форме мелкодисперсных частиц, при этом суммарное увеличение поверхно сти значительно повышает его бактерицидные свойства.

Средства против отпечатков пальцев Металлические поверхности, такие как из нержавеющей стали, быстро покрываются отпечатками, если к ним часто прикасаться голыми руками.

Пристающие к таким поверхностям кусочки жира и пота от рук приводят к изменению их оптических отражательных свойств. Хотя полностью изба виться от отпечатков пальцев на поверхностях практически невозможно, су ществуют специальные покрытия, уменьшающие количество отпечатков или маскирующие их. Показатель преломления таких покрытий приближается к таковому у пота и жира. Следует отметить, что металлы с таким покрытием обычно выглядят несколько темнее, чем их необработанные аналоги.

Средства, предотвращающее запотевание При попадании холодной поверхности в тепло она покрывается ка пельками влаги. Этот эффект будет продолжаться до тех пор, пока темпера тура поверхности не сравняется с температурой окружающей среды. Мелкие капли влаги на поверхности стекла рассеивают свет. В этом случае может помочь применение сверхгидрофобных покрытий, предотвращающих обра зование капелек влаги. На такой обработанной поверхности влага просто растекается тонким слоем и не меняет ее отражательную способность.

Фотокаталитическое покрытие из TiO2 становится сверхгидрофобным, когда подвергается воздействию ультрафиолетового излучения.

Защита от коррозии Для придания соответствующей формы многие стальные детали, ис пользуемые в автомобильной промышленности, подвергаются нагреву в про цессе их обработки. Такая термическая обработка (а температуры могут дос тигать 1000°С) приводит к коррозии стали. Сталь может быть защищена от высокотемпературной коррозии (образование окалины) с помощью покрытия из наночастиц.

Улучшение износостойкости Уменьшение повреждений поверхностей при их механическом контак те может быть достигнуто путем снижением трения, либо приданием по верхности большей прочности. Коэффициент трения можно снизить нанесе нием алмазоподобного углеродного покрытия (DLC). Такие аморфные по крытия повышают прочность поверхности до 20 ГПа. Другой подход состоит в создании поверхностных структур, которые значительно снижают трение.

Устойчивость к образованию царапин Для создания защитных покрытий могут быть использованы твердые наночастицы диоксида кремния. Такие частицы могут быть внедрены в орга нический матрикс, используемый в получении лаковых покрытий.

Диффузионные барьеры Некоторые напитки, например пиво, нельзя длительное время хранить в пластиковых бутылках. Этому препятствует высокая проницаемость стенок таких емкостей для кислорода. Для существенного снижения проницаемости по кислороду стенки таких бутылей можно покрыть тонкой пленкой оксидов кремния (SiOx). Толщина такого стекловидного покрытия колеблется от 50 до нескольких сотен нанометров. Фактически такой материал представляет со бой смесь двух окислов SiO2 и SiO (поэтому и обозначается как SiOx). По добные материалы можно также использовать для нанесения покрытий на упаковочные пленки.

Прочность на разрыв/сопротивление удару Внесение в композиты наномасштабных компонентов может сущест венно увеличить их сопротивляемость разрушению при ударе. Из всех из вестных ныне материалов наибольшей прочностью на разрыв обладают угле родные нанотрубки, поэтому в будущем ожидается их широкое применение в качестве модификаторов прочности различных материалов.

Защита от пламени Наноприсадки в составе полимеров, такие, как например, наночастицы, могут выступать в качестве огнезащитного состава. Кроме того, присадки наночастиц способны повышать эффективность уже существующих огнеза щитных средств. Нанокомпозиты могут быть способны образовывать корки при нагреве и одновременно работать как барьер для продуктов горения. Оба этих фактора играют существенную роль в предотвращении пожаров. Вдоба вок нанодобавки предотвращают растекание полимеров в процессе горения.

Пожарная защита Противопожарные окна снабжены стеклами, в которых между двумя листами стекла помещается прозрачный гель. В случае возникновения пожа ра гель начинает разбухать, превращаясь в прочную непрозрачную массу.

Введение в подобные гели кремниевых наночастиц может существенно по высить их противопожарную эффективность.

Облегченные конструкции Одной из основных задач, которые решаются при разработках новых материалов, является снижение их удельного веса при сохранении механиче ской прочности. Одним из перспективных классов веществ в этом аспекте являются магниевые сплавы. Другой подход основан на армировании поли мерных материалов углеродными волокнами.

В перспективе, использование нановолокон, таких, как углеродные на нотрубки, может полностью вытеснить в указанном направлении все сущест вующие технологии.

Термоизоляционные материалы Базовым свойством изоляционных материалов является их высокая по ристость, то есть способность содержать как можно больше «пустот» в своем объеме. Изолирующие свойства таких материалов основываются на низкой теплопроводности «пустот»: воздуха или вакуума. Таким образом, одним из основных параметров оценки таких материалов является их плотность: чем меньше плотность, тем больше «пустот» содержит материал, и, следователь но, выше его термоизоляционные свойства. Изоляционная способность каж дого конкретного материала зависит от толщины изолирующего слоя.

Исключительными изолирующими свойствами обладают материалы с нанопористой структурой. Кремниевые аэрогели обладают наименьшей теп лопроводностью и удельной плотностью среди всех известных твердых ве ществ. Такие вещества часто даже называют «застывшим дымом». Тепло проводность этих аэрогелей приближается к величине 0,016 Вт/(м К) – что вдвое превосходит термоизолирующие свойства воздуха (при нормальных условиях), а плотность составляет порядка 0,005 -0,2 г/см3. Вещества полу чаются в процессе преобразования золей в гель. В то же время следует отме тить, что кремниевые аэрогели чрезвычайно хрупки, а стоимость их произ водства крайне высока. Если в будущем удастся разработать более дешевые в производстве и более пластичные нанопористые материалы, они смогут со ставить серьезную конкуренцию ныне существующим традиционным термо изоляторам.

Контролируемое связывание В настоящее время в различных технологических процессах все шире используются различные клеи. Для затвердения клея часто используют на грев. Процесс затвердения может быть существенно ускорен, если мы введем в клей магнитные наночастицы. После этого воздействие на клей внешнего электромагнитного поля приводит к «выстраиванию» наночастиц, и местно му локальному разогреву в зоне воздействия. Этот эффект, получивший на звание «связывание по команде», приводит к значительной экономии време ни и энергии. Более того, он может быть применен и к пространственно труднодоступным местам контактов. Настоящий процесс позволяет также проводить неразрушающее отсоединение склеенных поверхностей («отсо единение по команде»).

Самоочищающиеся поверхности/фотокаталитические поверхности Сверхгидрофобные поверхности, а также поверхности, обладающие эффектом Лотоса, в гораздо меньшей степени удерживают загрязнения, чем поверхности с высоким коэффициентом межфазного натяжения. Кроме того, на гидрофобных поверхностях частички загрязнений легко смываются водой, например при дожде. Кроме данной стратегии сопротивляться загрязнениям поверхностей путем уменьшения их свободной энергии, существует и другой подход: разлагать загрязнения поверхностей с помощью фотокаталитических процессов. Даже такой относительно легко смачиваемый материал как стекло может быть покрыт специальной самоочищающейся пленкой, которая будет активироваться под действием ультрафиолетовых лучей. Конечно, последний подход применим в основном только для поверхностей, находящихся на от крытом воздухе (например, в облицовке внешних стен зданий). Наиболее распространенным соединением, использующимся в качестве фотокатализа тора, является оксид титана (TiO2). Оксид титана неспецифически рассеивает свет в видимой части спектра и активно поглощает ультрафиолетовое излу чение. Первое свойство оксида широко используется в производстве белых красок (белила), а второе в системах самоочистки и в составах, защищающих от ультрафиолета.

TiO2 является сложным полупроводником и может существовать в трех различных химических формах: анатаза, рутила и брукита, причем на прак тике в основном используются первые две из трех перечисленных форм.

Запрещенная энергетическая зона у анатазной формы несколько шире, чем у рутила (3,2 эВ против 3,0 эВ), поэтому ее фотокаталитическая актив ность выше. По этой причине анатаз чаще используют как фотокатализатор, а рутил в качестве компонента стандартных белил.

Фотокаталитическая активность основывается на абсорбции УФ излучения с энергией выше ширины запрещенной зоны (3,2 эВ), что соответ ствует длине волны 388 нм. Электроны перескакивают в зону проводимости, оставляя в валентной зоне дырки. В не-фотокаталитических материалах пе реносимые заряды быстро рекомбинируют. В то же время, если время реком бинации зарядов несколько удлиняется, электроны и дырки могут успеть инициировать образование свободных радикалов. Дырки действуют как окислитель, а электроны как восстановитель. Молекулы воды на поверхности анатазных частиц будут разлагаться с образованием гидроксильных анионов (ОН–), которые в свою очередь являются сильными окислителями. Эти сво бодные радикалы вызывают разложение органических молекул, что и обу славливает эффект самоочистки.

Фотокаталитическая активность может быть усилена путем снижения коэффициента рекомбинации электронов и дырок в анатазных частицах TiO2.

Этого можно достичь добавлением в частицы атомов серебра. Кроме того, присутствие серебра добавляет в материал также и антимикробные свойства.

Защита от ультрафиолетовых лучей Дисперсные частицы TiO2 и ZnO являются прекрасными ультрафиоле товыми фильтрами. Их часто называют минеральными или физическими фильтрами. В отличие от них, большинство солнцезащитных составов со держит классические химические фильтры, которые основаны на способно сти сложных молекул поглощать УФ-излучение. Оба оксида, как TiO2 так и ZnO широко используются в приготовлении белых красок (титановые и цин ковые белила). TiO2 в форме рутила входит в состав наиболее широко рас пространенных белил, так как он имеет чрезвычайно высокий показатель преломления (n=2,8). Сверхмалые частицы TiO2 и ZnO теряют способность рассеивать видимый свет, но обретают способность поглощать ультрафиолет.

Ширина запрещенной энергетической зоны у ZnO составляет 3,2 еВ, что сходно с таковой у анатазной формы TiO2 и несколько шире, чем у рутиль ной формы. Рутильная форма TiO2 более предпочтительна для создания ультрафиолетовой защиты из-за ее низкой фотокаталитической активности (последняя может привести к разрушению окружающего частицы матрикса).

Также используются материалы, содержащие смесь форм анатаз/рутил.

При использовании сверхмалых частиц может встать проблема их аг ломерации, так как они с трудом диспергируются в матриксе. Эта проблема может быть решена нанесением на поверхность частиц специального слоя, например, кремниевого покрытия.

Антибликовое покрытие/микрорельефная структура В целом ряде случаев желательно понизить отражательную способ ность поверхностей, например, у мониторов или очков. Отражательная спо собность поверхности может быть понижена с помощью двух различных подходов. Первый – это нанесение на поверхность микро- и нано шероховатостей, которые будут снижать бликование за счет рассеивания све та. Такие структуры иногда называют нано-подобиями глаза бабочки, так как на подобном же принципе организованы фасеточные глаза насекомых. Этот же подход используется для улучшения чувствительности солнечных эле ментов. Эффективные размеры деталей микрорельефа составляют порядка 200 нм. Наиболее постой способ добиться микрорельефной структурирован ности – это тиснение, хотя этот способ можно применять лишь на сравни тельно ограниченных по площади поверхностях.

Второй подход базируется на использовании покрытий, состоящих из перемежающихся слоев диоксидов кремния и титана. Эти два вещества силь но различаются по коэффициенту преломления, что приводит увеличению пропускания и резкому снижению отражательной способности. Хотя этот способ более дорогостоящ, он дает лучший эффект. Толщина слоев при этом обычно составляет несколько сотен нанометров, поэтому данные технологии с трудом вписываются в концепции нанотехнологий.

Радужные цвета/фотонные кристаллы Регулярные структуры с шагом порядка нескольких сотен нанометров способны взаимодействовать со светом в видимой области спектра. Так на зываемые структурные цвета (в нашей литературе существует термин «опти ческая окраска», переводчик) используются природой для получения красок в различных областях спектра. Фактически чешуйки на крыльях некоторых дневных бабочек представляют собой структуры, аналогичные дифракцион ной решетке, которые можно наблюдать под электронным микроскопом.

Другим примером являются перламутровые раковины моллюсков. Перла мутр в них образован множеством слоев гексагональных пластин. И, нако нец, драгоценные опалы ценятся именно из-за своей радужной окраски. В этих камнях регулярно расположенные сферы кремния обеспечивают интер ференцию падающего на них света. Последний пример сходен со структура ми, которые в настоящее время изучаются учеными с целью получения раз личных электро-оптических устройств. Фотонные кристаллы в значительной степени являются рукотворными аналогами инвертированных опалов. Тем не менее, все три примера относятся к структурам, которые имеют период упо рядоченности от 100 до 500 нм.

Герметизация/демпфирование Намагнитить жидкость невозможно, но если диспергировать в подхо дящем растворителе взвесь магнитных наночастиц, можно получить намаг ничиваемую суспензию. Такие суспензии иногда называют ферромагнитны ми жидкостями. Если магнитные частицы будут достаточно малы (10–30 нм), они не будут оседать со временем: сил теплового возбуждения будет доста точно, чтобы поддерживать такую суспензию в стабильном состоянии. Нано частицы, покрытые слоем магнетита (Fe3O4), способны образовывать сверх парамагнитную жидкость. Ферромагнитные жидкости уже сейчас использу ются в регулируемых амортизаторах, акустических колонках и в роторных трубопроводах. При воздействии на ферромагнитную жидкость внешнего магнитного поля можно наблюдать характерные шипы, (неустойчивость Ро зеншвейга).

Динамическая вязкость/тиксотропия Наночастицы и другие добавки можно использовать для изменения вязкости или плотности жидкостей. Для решения целого ряда прикладных задач, например, при покраске, требуется, чтоб материал вначале был доста точно жидким, но затем быстро загустевал. Такая динамическая вязкость, обозначаемая термином тиксотропия, присуща вязкопластичным (неньюто новским) жидкостям. Краски, например, должны быть достаточно жидкими в процессе их нанесения, но не должны образовывать подтеков. Жидкостям можно придавать различные свойства путем добавления так называемых реологических модификаторов, которые широко используются, например, в пищевой индустрии.

*** Вот краткий перечень поверхностных наноразмерных эффектов, на шедших применение в нанопродукции.

Однако, как отмечено выше, нанотехнологии уже и сегодня связаны с квантово-механическими эффектами. Вот краткий перечень таких эффектов, нашедших сегодня применение в создании продукции на основе нанотехно логий:

Туннельный эффект Туннельным эффектом называется проникновение частиц через энерге тический барьер, минуя запрещенные в классической физике энергетические уровни. Этот квантово-механический эффект основан на том, что квантовые объекты, такие как, например, электрон, существуют в форме волны, а не только в корпускулярной форме. При возникновении туннельного эффекта при наложении разности потенциалов возможно протекание электрического тока через тонкие барьеры из изоляционного материала. Этот эффект исполь зуется в флэш-памяти, когда электроны сохраняются в изолированных тун нельных магниторезистивных элементах (tunneling magneto resistance – TMR).

Эффекты GMR и TMR Большой магниторезистивный эффект (GMR – giant magneto resistance) основан на спин-зависимом рассеивании электронов, проходящих через стопку ферромагнитных слоев. При этом два тонких ферромагнитных слоя разделяют прокладкой из проводящего, но немагнитного материала. Относи тельная ориентация ферромагнитных слоев может быть параллельной или анти-параллельной. Когда слои ориентированы параллельно, спин-зависимое рассевание электронов минимально, и стопка слоев оказывает току мини мальное сопротивление. В случае анти-параллельной ориентации рассеива ние, а, следовательно, и электрическое сопротивление достигают максимума.

Настоящий эффект широко используется в считывающее записывающих головках жестких дисков компьютеров. Считывающие голов ки сканируют поверхность диска, скользя в нескольких десятков нанометров от его поверхности. Различная ориентация магнитных доменов на поверхно сти вызывает смену ориентации первого слоя GMR-элемента, а, следователь но, и меняет его сопротивление, которое можно измерить.

Эффект TMR очень похож на эффект GMR и также основан на смене ориентации ферромагнитных слоев. Но в отличие от GMR в TMR использу ются ультратонкие непроводящие прокладки между слоями ферромагнети ков. Таким образом, ферромагнитные слои оказываются электрически изоли рованными друг от друга и электроны могут мигрировать только по туннель ному механизму. Как и предыдущий эффект TMR также может быть исполь зован в жестких дисках компьютеров. Еще одной областью применения TMR является так называемая энергонезависимая оперативная память (магниторе зистивная память – MRAM- magnetoresistive random access memory), которая сейчас активно разрабатывается. В памяти MRAM информация сохраняется в магнитных доменах, использующих TMR-эффект. В отличие от оперативной памяти, работающей в современных компьютерах, MRAM способна сохра нять данные даже при выключенном компьютере.

Флуоресценция наночастиц Цвета получаются из комбинации различных красителей. Этому факту учит нас весь жизненный опыт. Но существуют и другие, так называемые физические цвета или оптические краски. Эти цвета можно получить при дисперсии в веществе наночастиц. При этом цвет будет зависеть от характера материала и размеров диспергируемых в нем наночастиц. Так, например, на ночастицы золота придают материалу красный цвет. Эти физические или оп тические краски являются очень стабильными, в отличие от традиционных красителей, которые со временем постепенно выцветают. Подобные наноча стицы использовались уже в древности для окраски оконных стекол храмов.

Красную окраску стеклу придают поверхностные плазмоны коллективно возбужденных электронов. Резонансная частота плазмонов золотых наноча стиц лежит в зеленой области видимого спектра (примерно 520 нм), таким образом, стекла окрашиваются в красный цвет. Определенные частицы полу проводников могут флуоресцировать в широком диапазоне от красной до го лубой области видимого спектра и даже в ближнем ультрафиолете, в зависи мости от своих размеров. Такие полупроводниковые наночастицы называют квантовыми точками. Механизм их электронного возбуждения отличается от такового у металлических наночастиц. Цвет флуоресценции определяет ши рина запрещенной энергетической зоны конкретного полупроводника, раз меры и форма наночастиц (квантовые ограничения). Такие квантовые точки используются в лазерных диодах.

Вычислительная техника Пожалуй, наиболее распространенными нанотехнологическими про дуктами в настоящее время являются многочисленные электронные логиче ские схемы и запоминающие устройства, размеры элементов которых стано вятся уже менее 100 нм. В стремлении все более повышать вычислительные мощности процессоров и сохранять как можно больше информации в огра ниченном объеме разработчики добиваются все большей плотности элемен тов в электронных микросхемах. Как результат на рынке появляются все бо лее портативные устройства с все большим набором полезных функций. При этом устройства становятся все более энергосберегающими и экономичными.

На основе рассмотренных эффектов, как поверхностных, так и кванто вых уже сегодня создан ряд товаров с использованием нанотехнологий и на номатериалов во многих товарных нишах. Вот их неполные примеры.

Одежда и ткани Одним из основных недостатков любых тканей является то, что легко пачкаются. Одежды из хлопка впитывают попавшие на них жидкости. Этот недостаток может быть исправлен увеличением водооталкивающих свойств ткани, путем внедрения в нее фторированных углеродных волокон, которые сделают ткань более гидрофобной. Один из наиболее известных гидрофоб ных материалов – это политетрафторэтилен или Тефлон. Этот материал уже используется для производства водооталкивающей одежды Gore-Tex, мате риал которой состоит из нескольких ламинированных слоев, окруженных тефлоновыми мембранами.

Более современные разработки основываются на использовании нано частиц и дендримеров. Наночастицы такие как, например SiO2, повышают устойчивость к стирке у готовой одежды. Сообщается, что дендримеры, вне сенные в верхний слой ткани, улучшают ее водооталкивающие свойства. Та ким образом, уже сейчас некоторые текстильные изделия, начиная от мелких деталей одежды до полных костюмов могут носить в названии приставку «нано». В то же время, основная масса предлагаемых в этой области техноло гий так или иначе связана с применением классических фторированных уг леродов.

В последнее время значительное развитие получила область так назы ваемых «функциональных тканей», и одним из основных направлений в этой области стало внедрение в ткани различных элементов электронных уст ройств. Такие «носимые электронные устройства» могут найти широкое применение в спортивной одежде или в медицине. Кроме интеграции в оде жду мобильных средств коммуникаций (таких как МР3-проигрыватели, дис плеи или световые индикаторы), возможны разработки и более серьезных устройств, например специализированных тканей для осуществления тера певтической помощи. Так было показано, что ткани, содержащие серебро, могут быть с успехом использованы для лечения нейродерматита. Показано, что носки с добавками серебра предотвращают излишнюю потливость ног. К волокнам ткани можно также добавлять хорошо известный своим УФ защитными действием диоксид титана. Добавка в полимерные расплав час тиц TiO2 ведет к созданию синтетического волокна с УФ-защитными свойст вами. Такой продукт успешно используется при производстве солнцезащит ной одежды с коэффициентом защиты, доходящим до 80. Вместе с тем, час тицы имеют диаметр порядка 500 нм, поэтому за счет светового рассеивания ткань имеет белый цвет и очень похожа на изделия из хлопка.

Медицинские продукты В настоящее время на рынке уже существует масса медицинской про дукции, о которой заявлено, что она в той или иной степени использует на нотехнологии. Идея создания чего-то сверхмалого в медицинско парфюмерной области существует уже довольно давно. Так сверхмалые кап сулы, называемые липосомами, появились на рынке еще в 1986 году (компа ния L’Oreal).

Липосомы представляют из себя микропузырьки, образованные двух слойной фосфолипидной мембраной. Размеры их колеблются от 100 нм до нескольких микрометров. В принципе они выступают как некие капсулы или контейнеры, предназначенные для удержания и доставки некого жидкого со держимого. Эти капсулы могут содержать в себе лекарственные препараты, витамины или косметические компоненты лосьонов. Несмотря на свою до вольно простую организацию липосомы довольно сходны по свойствам с живыми клетками.

В настоящее время наибольшее число продуктов с использованием на нотехнологий относится к области защиты от ультрафиолетового излучения.

Новые физические фильтры УФ-излучения базируются на широко известных минералах, таких как оксид цинка и диоксид титана. Нежелательная для по требителя молочно белая окраска большинства традиционных солнцезащит ных кремов не присуща новым продуктам, так как возможно сделать частич ки содержащегося в креме минерала меньшими, чем длина волны видимого света. Хорошо диспергированные в объеме крема наночастицы обеспечивают надежную и долговечную защиту от ультрафиолета. В настоящее время в продаже существует уже несколько производителей, использующих в своих продуктах оксид цинка и диоксид титана.

Еще один интересный подход в использовании сверхмалых частиц можно найти в зубных пастах для зубов с повышенной чувствительностью к раздражителям. Нормальный здоровый зуб покрыт твердой эмалью, покры вающей более чувствительный дентин. Дентин в свою очередь пронизан множеством дентиновых канальцев диаметром 2-3 мкм. Эти канальцы обес печивают доступ к нижележащей пульпе зуба и к нервным окончаниям. В здоровом зубе эта исключительно чувствительная область надежно закрыта эмалью и цементным веществом зубов (корешковая кора).

Когда со временем эмаль и корешковая кора истончаются, зубы стано вятся весьма чувствительными к внешним воздействиям. Существуют зуб ные пасты, содержащие кристаллы гидроксил апатита (Ca5(PO4)3OH), кото рый является одним из основных компонентов природного дентина. Такие пасты способны закупоривать дентиновые канальцы и снимать болевые ощущения. Паста также способна инициировать кристаллизацию фосфата кальция, находящегося в слюне, путем образования биокомпозита гидроксил апатита с белковыми молекулами. В ходе последнего процесса зуб начинает покрываться защитным слоем, аналогичным по химической природе нату ральной защите.

Для предотвращения инфекций в медицинские пластыри добавляется известное своими бактерицидными свойствами серебро. Следует, однако, отметить, что серебро в пластырях существует не в форме наночастиц.

Нанотехнологии также применяются в новых домашних экспресс тестах на беременность, в которых используются уникальные свойства золо тых наночастиц и их способность генерировать поверхностные плазмоны.

Компания Carter-Wallace выпустила домашний набор экспресс-тестов «Пер вичный ответ», в котором используются традиционные латексные микрокап сулы (размеры порядка микрон) в сочетании с золотыми наночастицами (по рядка 50 нм в диаметре). Анализ дает розовое окрашивание, когда реагенты взаимодействуют со специфическими гормонами, появляющимися у женщин только при наступлении беременности.

Бытовая электроника Если говорить о бытовых электронных устройствах, то модное словеч ко «нано» стало недавно звучать, когда речь заходит о широко распростра ненных мр3-плеерах. Но означает ли это, что нанотехнологии действительно используются при производстве указанного продукта? Современные мр3 плэйеры действительно стали гораздо более компактными и функциональ ными устройствами, чем их старшие собратья, но не всегда этот факт напря мую связан с применением новых технологий. Тем не менее в этой области действительно есть такие разделы, в которых напрямую используются нано технологии, это – производство дисплеев, систем памяти, аккумуляторов и средств отделки поверхностей.

Недавние разработки позволили совершить колоссальный скачок в об ласти объемов памяти. Современные мр3-плееры используют для записи или миниатюрный жесткий диск, или так называемую флеш-память, объемы ко торых могут составлять десятки гигабайт. Последний тип памяти представ ляет собой энергонезависимые накопительные устройства, сходные с EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory – электриче ски стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство, ЭСППЗУ, электрически стираемая память), производство которых базирует ся на CMOS-технологиях (Complementary Metal-Oxide Semiconductor – Ком плементарная структура металл-оксид-полупроводник, КМОП).

Соответственно, флеш-память превосходит магнитную как по объемам накапливаемой информации, так и меньшими размерами составляющих ее элементов. Современные рыночные продукты флеш-памяти изготавливаются по 60 нм технологиям, что отражает средние размеры их элементов. Эти раз меры уже ощутимо ниже 100 нм барьера, определяемого как границу для собственно нанотехнологий. Принцип работы флеш-памяти основан на со хранении зарядов на так называемых плавающих затворах транзистора. Эти плавающие затворы могут быть либо заряжены, либо разряжены, осуществ ляя при этом бинарную операцию триггера. Более того, запись и стирание часто происходят по квантовому туннельному механизму (FN туннелирование или туннелирование Фоулера-Нордхейма). Учитывая выше сказанное, все современные продукты, содержащие флеш-память, с полным правом могут считаться произведенными с использованием нанотехнологий.

Более того, практически все центральные процессоры современных компьютеров также используют нанотехнологии. При этом следует прини мать во внимание не только малые линейные размеры составляющих их эле ментов (значительно менее 100 нм), но также и проходящие в них процессы.

Так, например, постоянная кристаллической решётки легированного кремния в полевых транзисторах может быть изменена с помощью физиче ской нагрузки. Такой так называемый напряженный кремний получают с це лью увеличения его электрической проводимости.

Считывающие головки современных винчестеров используют в работе квантово-механический эффект большого магнитного резонанса (GMR), что обеспечивает колоссальную плотность записи в современных накопителей.

Использование GMR-технологий позволяет повысить плотность записи до 100 гигабайт на квадратный дюйм. До недавнего времени магнитные домены современных жестких дисков были ориентированы в плоскости диска. Одна ко, сейчас появилось новое поколение магнитных носителей с поперечной ориентацией доменов (так называемая техника перпендикулярной записи.

Рост плотности записи информации требует создания новых более чув ствительных считывающих головок винчестеров, которые смогут использо вать в работе эффект туннельного магнитного резонанса (TMR).

В плане всего вышесказанного, практически все современные компью теры можно отнести к нанотехнологическим продуктам.

Нанотехнологии находят применение и в изготовлении светодиодов (LED), которые в настоящее время находят все более широкое применение.

Белые светодиоды начинают применять в ручных фонариках вместо ламп на каливания. В результате значительно удлиняется срок службы батареек. Бе лые светодиоды излучают свет вполне определенными областями (простран ственное ограничение). Эти области, называемые еще квантовыми ямами, из готовляются с «атомной» точностью и их толщина составляет около 10 нм.

Движение носителей зарядов ограничено тончайшим слоем, что ведет к квантованию энергетических уровней (пространственное ограничение). Тех нология изготовления некоторых светодиодов бывает даже более изощрен ная: перемещение зарядов в них происходит в пределах крошечных полупро водниковых кристаллов, называемых квантовыми точками.

Спортивные товары В спортивном секторе производится целый ряд товаров, которые могут носить приставку «нано». К сожалению, до сих пор абсолютно неясно, на сколько присутствие слова «нанотехнологии» в этих товарах можно соотне сти с реальными технологическими процессами.

К таким продуктам относится множество наименований от лыжных ма зей («наномази») до сверхлегких велосипедов, участвующих в гонках Tour de France. Как минимум четыре компании, производящие теннисные ракетки, усиливают их углеродными нанотрубками (Wilson, Babolat, Volki и Yonex).

При этом прочность ракеток увеличивается, а их вес снижается. Считается, что такие ракетки имеют решающее преимущество перед своими более тя желыми собратьями.

Среди других спортивных товаров, в которых используются углерод ные нанотрубки, можно отметить бейсбольные биты (Easton), бадминтонные ракетки (Yonex) и хоккейные клюшки (Montreal Hockey).

Вместе с тем, высокая стоимость нанотрубок и отсутствие сравнитель ных данных о механической прочности данных изделий порождает много критических вопросов. Кроме теннисных ракеток нанотехнологии также си пользуются для улучшения качества теннисных мячей (InMat) и мячей для гольфа (NanoDynamics, Nano-S Inc). Применение нанотехнологий в произ водстве теннисных мячей призвано уменьшить проницаемость их стенок для газов. При этом мячи будут дольше держать давление (в два раза дольше:

Wilson, Double Core), а, следовательно и увеличится срок их службы (стан дартные теннисные мячи выдерживают не более трех сетов теннисного мат ча). Использование нанотехнологий в производстве мячей для гольфа для улучшения «прямолинейности» их полета за счет гидрофобной поверхности вызывает некоторые сомнения.

Товары для ремонта Сегодня выбор нанотехнологических товаров в строительных магази нах пока еще очень невелик. В качестве примера можно привести самоочи щающиеся листовые стекла с наночастицами диоксида титана (Pilkington Ac tiv™). Самоочищающийся слой этих стекол активируется под действием ультрафиолета, что приводит к разложению органических веществ. Тем не менее, для смыва остаточных загрязнений стекло должно омываться водой, например, дождем. Сходный принцип фотокатализа используется в само очищающейся черепице для крыш (ERLUS Lotus®). Данная черепица совме щает в себе свойства гидрофобности и фотокаталитические способности.

Нанопористые материалы могут быть прекрасными теплоизоляторами.

Благодаря своей уникально низкой теплопроводности мировыми лидерами среди теплоизоляторов выступают кремниевые аэрогели, хотя хрупкость и высокая себестоимость препятствуют их широкому распространению на рынке. В то же время нанопористые материалы, которые можно изготавли вать в виде гибких пластин или вакуумных уплотнителей, открывают пре красные перспективы для создания новых систем терморегуляции (Aspen Aerogels, Va-Q-Tec).

Другим примером использования нанотехнологий может быть краска для отделки фасадов зданий. Известный Лотос-эффект используется в краске Lotusan. Данная краска придает поверхностям микроструктуру, сходную с таковой у листьев растения лотоса. Вместе с тем эффект лотоса можно лишь с некоторой натяжкой отнести к нанотехнологиям, так как его базовые мик роструктуры принадлежат скорее к микродиапазону.

Хозяйственные товары В настоящее время существует довольно много хозяйственных товаров и предметов бытовой химии, которые несут в названии приставку «нано» или «нанотех». Это различные средства для чистки стела, плитка и черепица, а также многочисленные покрытия, в основном обладающие гидрофобными свойствами. Даже широко распространенные не подгорающие сковородки могут считаться нанотехнологическими товарами, так как изготовлены из нанокомпозитов.

В некоторых продуктах воплощена идея использования бактерицидных свойств серебра. К таким устройствам можно отнести фильтры для конди ционеров, моечные машины и некоторые модели холодильников (Samsung).

*** Итак, уже сейчас на рынке доступно довольно много потребительских товаров, в которых используется потенциал нанотехнологий. Основная масса таких продуктов использует граничные эффекты (исключение составляет бы товая электроника). Таким образом, основной потенциал, заложенный в на нотехнологиях, все еще не находит широкого применения в потребительских товарах. Так например, продукты использующие квантовые эффекты или уникальные электрические свойства нанотрубок, только начинают вырисо вываться на горизонте. Существуют и другие обещающие эффекты, которые ждут своего применения. Это, например, эффект молекулярного распознава ния, работающий на основе ДНК или взаимодействий типа антиген-антитело.

Такие эффекты широко используются в биотехнологической промышленно сти для производства лекарств и создания новых диагностических средств, но практически не применяются в производстве товаров широкого потребле ния.

В полной мере нанотехнологии смогут раскрыть свой потенциал только тогда, когда в конкретных продуктах начнут сочетаться более чем один из присущих им эффектов. Так, например, внедрение в спортивные товары уг леродных нанотрубок в основном используется исключительно для придания материалам большей механической прочности, но такие продукты могут ис пользовать им другие свойства нанотрубок, такие как их электрические свой ства. При этом возможна интеграция с электронными микросхемами или встраивание транзисторов на основе нанотрубок. Подобные подходы соче танного использования различных эффектов могут помочь в создании прин ципиально новых продуктов, способных существенно поднять жизненный уровень основной массы потребителей.

Глава 6. Перспективные наноматериалы (Обзор перспективных наноматерилов для промышленного использования) 1. Наноматериалы, основанные на углероде Наноматериалы, основанные на углероде, определяются как вещества, в которых «нанокомпонент» – чистый углерод. Это означает, например, что полимеры не расцениваются как наноматериалы, основанные на углероде. В таблице 1 перечислены наноматериалы, основанные на углероде, которые ис следуются в научном сообществе.

Таблица 1. Наиболее активно исследуемые наноматериалы, основан ные на углероде Отдельные наноструктуры Пленки, покрытия, Наноструктурирован-ный нано- объемный материал Частицы Нанотрубки структурированные поверхности Углеродная УНТ-ОС Углеродные пленки Наноструктурированный уг пыль лерод (краска) Фуллерены УНТ-МС «углерод, похожий на Углерод с нанопорами алмаз» (“Diamond Like Carbon”-DLC) Графит Нанорожки Ковалентные карби- Углеродные пены ды типа SiC Нанокластер Нанопровода Металлические кар- Углеродные аэрогели биды типа TiC Нановеревки Нано нитриды угле- Нанокристаллы углерода рода Углеродные нанотрубки (УНТ) – это листы графита, свернутые в трубки. Размеры варьируют (минимум 0.4 нм в диаметре), и также нанотруб ки могут содержать внутри себя нанотрубки, что привело к разделению меж ду углеродными нанотрубками с одной стенкой (УНТ-ОС) и с многочислен ными стенками (УНТ-МС).

Кроме замечательной прочности при растяжении, нанотрубки прояв ляют разнообразные электрические свойства (в зависимости от структуры графитных спиралей вокруг трубки и других факторов) и, таким образом, мо гут быть изоляторами, полупроводниками и проводниками. Благодаря своим большим поверхностным площадям УНТ интересны как среда для запасания электрической энергии и все еще исследуется возможность их использова ния для хранения водорода. УНТ проявляют хорошие свойства в излучении электронов, что может привести к применению в качестве широкоэкранных мониторов. Вероятно подобное применение, и уже начинают внедрять в практику УНТ в качестве источников в электронной микроскопии, или инст рументов, или зондов при сканирующей пробы микроскопии. Исследуется инфракрасная вибрация нанотрубок в качестве возможности использования инфракрасного излучения для осуществления манипуляций с ними. Исследу ется возможность их использования в качестве молекулярных пинцетов в манипуляторах.

Превосходные электрические и механические свойства углеродных на нотрубок такие, как электропроводность, способность передавать тепло, ста бильность при нагревании, высокая прочность или низкая плотность делают их кандидатами для использования в качестве наполнителей и многих других целей.

Возможность эксплуатации этих свойств придает УНТ все возрастаю щий потенциал для их применения в композитных материалах.

УНТ могут играть активную роль также в секторе здравоохранения и медицины. Недавно УНТ были использованы в качестве игл для введения активных ве ществ в живые клетки. Этот процесс может быть применен, например, в ка честве новой противораковой терапии. УНТ – наиболее интенсивно иссле дуемый углеродный наноматериал (см. рис. 2–3), однако применение ожида ется лишь в промежуточные сроки.

Рис. 2. Активность публикаций о разных материалах на основе углерода.

Углеродные нанотрубки/полимерные композиты могут быть приго товлены из смесей углеродных нанотрубок и полимеров с высокой электро проводностью для применения в обычном холодном катоде или полимерном светоиспускающем диоде (light-emitting diode – LED). Они могут также при давать электропроводность материалам, при использовании которых допол нительно требуются улучшенные механические свойства.

УНТ, вставленные в полимерный матрикс, могут образовывать очень прочные и эластичные композитные материалы, которые можно применять в качестве сверхпрочных материалов для укрепляющих волокон.

Углеродные нанотрубки и полимерные композиты могут образовывать пены. Эти материалы сейчас находятся на ранних стадиях изучения. Будут созданы легкие пены с улучшенными электрическими, механическими и термическими свойствами. Можно оптимизировать проводящие полимеры для запасания энергии, причем они, возможно, будут иметь более высокую электроемкость, чем по отдельности пленки из УНТ, или электропроводящие полимеры.

Рис. 3. Число публикаций на тему различных способов применения ма териалов на основе углерода.

Углеродная пыль (краска) в настоящее время является наиболее ши роко используемым углеродным наноматериалом, она нашла применение в шинах машин, антистатических тканях и используется для цветовых эф фектов.

Фуллерены – класс углеродных веществ, напоминающих решетку, со стоящих из связанных пентагональных и/или гексагональных углеродных колец с sp2 связями между атомами.

Однако фуллерены, как и все структуры из одного углерода, не раство римы в воде. Поиск по литературным источникам показал снижение актив ности исследований в исследовании фуллеренов и, разумеется, низкий уро вень интереса был отражен в данных проектах. Интервью с доктором Лебед киным также подтвердило это открытие. Хотя все еще остаются открытые вопросы, фуллерены сейчас хорошо исследованы и поняты. Область приме нения фуллеренов оказалась достаточно ограниченной. Раньше предпола галось что, благодаря их трибологическим свойствам, фуллерены можно бу дет использовать как лубриканты (смазка), но молекулы фуллеренов слиш ком малы. Существует возможность применения фуллеренов в качестве на полнителей.

В дальнейшей перспективе, предсказывают применение фуллеренов для доставки лекарств либо путем связывания активных лигандов с углерод ным скелетом, либо путем захвата молекул внутрь. Исследования в данной области находятся в зачаточном состоянии и внедрение в практику в течение ближайших 10 лет не ожидается. Фуллерены можно было бы использовать в качестве молекул-меток, если поместить внутрь решетки атом металла типа лантанидов.

Разветвленные углеродные нановолокна, типа «скелет рыбы»

(fishbone) можно вырабатывать в больших количествах и не дорого. Благо даря их прочности и графитной структуре они подходят для применения в качестве носителей катализаторов. Низкая стоимость делает их привлека тельной альтернативой углеродным нановолокнам на основе углеродных на нотрубок.

Углерод с нанопорами может быть использован для запасания элек трической энергии, благодаря большим площадям своей поверхности. Из-за большой площади поверхностей он также применим в качестве анода в ли тий-ионных батарейках.

Нанопленки на основе углерода – много обещающие материалы. Не сколько свойств можно наладить по отдельности так, что подобные покрытия можно оптимизировать для особенных применений. Их можно применять для защиты одежды и для снижения трения. Существует несколько эле ментов (C, Si, N, B, Ti), которые можно использовать для создания карбид ных нанопленок и нанокристаллических углеродных пленок таких, как «углерод, похожий на алмаз» (“Diamond Like Carbon”-DLC). Из комбина ций этих элементов таких, как C3N4 и Si3N4, образуются несколько материа лов с разными характеристиками. Особо интересны две группы этих мате риалов, состоящих из двух компонентов. Это: ковалентные карбиды типа SiC и металлические карбиды типа TiC или LaC2.

Алмазные нанокристаллы в аморфном углеродном матриксе, обра зующие нанокомпозитную пленку, а также карбидные нанопленки сочетают свойства алмаза с очень низким трением, высокой прочностью и биосо вместимостью. Предсказывают возможность их применения в сфере здраво охранения при протезировании суставов. Еще большее преимущество этих материалов заключается в том, что отлаживать свойства пленок можно без изменения процессов производства. Процесс их изготовления основан на хо рошо разработанных технологиях (CVD, PECVD, PVD). Таким образом, у нас под рукой уже значительный опыт, что поможет внедрять новые мате риалы. Большинство методов, однако, находятся еще на лабораторном уров не. Значительный прорыв в ближайшие три-пять лет не ожидается. Сущест вует необходимость исследования состава и структуры производимых пле нок, а также их свойств (интервью проф. Холлека). Также ожидается приме нение в качестве поверхностей, устойчивых к царапинам, с низким коэф фициентам трения там, например, где тонкие слои должны иметь хороший баланс между прочностью захвата и трением.

Текущие и потенциальные способы применения данных материалов приводятся ниже в таблице 2.

Таблица 2. Текущие и потенциальные способы применения наномате риалов на основе углерода.

Конкретный способ применения Общие возможности применения В больших масштабах для композит ных материалов Композиты Полимеры Проводящие наполнители Проводящие полимеры Широкоэкранные мониторы Электронные устройства FED-диод, излучающий поле Материал анода в Li-ионных бата- Источник /аккумулятор (запасание) рейках энергии Электромеханические преобразова- Электронное устройство тели (датчики) Катоды Электронное устройство Катод для генератора высокочастот- Электронное устройство ных микроволн SET Электронное устройство Одноэлектронная память Электронное устройство Логические ограничители Электронное устройство Квантовый компьютер Электронное устройство Спин-поляризованная электроника Электронное устройство Фотонные кристаллы/устройства Оптикоэлектронное устройство Сенсоры Электронное устройство Манипуляторы Электронное устройство Магнитное и электрическое приме- Электронное устройство нение Аккумулятор с большой емкостью Источник /аккумулятор (запасание) энергии Топливные ячейки Источник /аккумулятор (запасание) энергии Солнечные батарейки (элементы) Источник /аккумулятор (запасание) энергии Покрытия для протезов Покрытия Покрытия для хирургических инст- Покрытия рументов Покрытия для фиксирующих ортопе- Покрытия дических устройств Покрытия против царапин Покрытия Сортировка NP/NT Наноструктурирование Позиционирование NP/NT Наноструктурирование Матрицы Наноструктурирование Зонды для атомно-силовой (скани- SPM рующей зондовой) микроскопии (AFM) Молекулярные пинцеты Электрохимия Сорбенты газов Катализаторы Нанореакторы Дешевые способы производства Изучение/характеристика свойств Фундаментальные исследования Оптимизация свойств (например, УНТ) Наиболее упоминаемы способы применения наноматериалов, основан ных на углероде, в сфере энергетики, предсказываются возможные способы использования в областях хранения водорода и электрической энергии. Бата рейки и аккумуляторы – наиболее яркие варианты применения в области за пасания энергии. Солнечные и топливные элементы (ячейки) представляют собой дальнейшие потенциальные сферы применения наноматериалов на ос нове углерода в энергетике.

Биосенсоры это следующей по своей распространенности способ при менения, по которому существует больше публикаций, чем по более широ кой теме использования в здравоохранении. В категории здравоохранение и медицина особо упоминаются два пути применения. Было также признано, что исследование способов применения углеродных наноматериалов для трансплантации и организации роста тканей представляет больший интерес, чем разработка систем доставки лекарств на их основе. Другой интересный вариант их использования – это фильтры. Сравнительно небольшой интерес представляет использование углеродных наноматериалов в качестве прово дящих наполнителей для составных материалов.

Основной упор в исследованиях углеродных наноматериалов в послед ние годы заключался в их производстве и характеристике. Так, основной упор в исследовании углеродных нанотрубок был сделан в поиске методов синтеза, дающих нанотрубки со строго определенной структурой, а зна чит, и с точно определенными свойствами. Исследователи достигли хороше го понимания структуры и многих основных свойств нанотрубок с одной стенкой (НОС), а также взаимозависимости структуры и свойств. Многие свойства НТ-ОС не наблюдаются у графита. Однако до сих пор не поняты механизмы роста нанотрубок, что важно из-за строгой зависимости свойств нанотрубок и их геометрической структуры. В частности, полное понимание данного вопроса в особенности важно для последующего использования на нотрубок в электронных устройствах. Намечаются значительные прорывы в производстве нанотрубок. Например, Томас Свонн&Co Ltd недавно запусти ли производство одно – и многостеночных нанотрубок с высокой степенью чистоты. Произведенные нанотрубки имеют средний диаметр 2 нм, длину в несколько микрон, чистоту 70-90%, а цена их составляет 200 великобритан ских фунтов за 1 г.

Одно из наиболее многообещающих применений углеродных пле нок – это излучение полей. Наиболее привлекательны для этой цели угле родные нанотрубки, способные давать высокую силу тока. В последнее время стал возможен процесс контролируемого отложения нанотрубок на подложке. Однако есть беспокойство, будут ли такие пленки стабильны в течение длительного времени. Исследования показали, что подобные плен ки могут деградировать в результате нагревания из-за высокого сопротивле ния, бомбардировки электронами, излученными молекулами газа, а также из за искрения. Электростатическое повреждение или механический стресс мо гут привести к изменению локальной формы излучателя и снизить его эф фективность.


Было предсказано применение нанотрубок в плоскоэкранных монито рах, и демонстрационная модель была произведена фирмой Samsung. Мони торы на основе FED (диода, излучающего поле – field emitting diode) не будут иметь недостатков жидкокристаллических плоских экранов таких, как низкое качество изображения и ограниченное поле обзора. Под вопросом устойчи вость нанотрубок при подобном применении. Необходимо преодолеть про блемы с правильной укладкой нанотрубок, временем жизни фосфоресци рующего материал и зарядом спэйсеров.

Есть также применение в качестве светящих элементов, а также ам плификаторов (умножителей) микроволнового излучения, причем уже поя вились в продаже первые экземпляры. Запасание энергии – основная область исследования углеродных наноматериалов. Углерод с нанопорами и угле родные нанотрубки – важные материалы в данной области.

В последние годы наиболее активно ведутся исследования углеродных нанотрубок, а интерес к наночастицам и фуллеренам ослабевает. Основная область применения углеродных наноматериалов, – запасание и хранение энергии.

Низкий уровень активности в исследованиях фуллеренов отразился в списке недавно законченных и текущих исследовательских проектов, где они не являются главным объектом исследования.

Другие важные материалы, согласно публикациям, это углеродные на нопленки и нанокомпозиты на основе углерода, причем слои углерода, по добного алмазу, представляют собой важный материал.

2. Нанокомпозиты.

Нанокомпозитные материалы можно подразделять различными спосо бами. Некоторые нанокомпозитные вещества состоят из не нанокристалличе ского матрикса, наполненного наночастицами или нановолокнами из другого вещества. Также существуют нано-нанокомпозиты. В данном типе компо зитного материала размер гранул всех веществ находится в диапазоне нано метра. В данное исследование мы включили только композитные материалы, содержащие по крайней мере два разных вещества. Оксиды металлов мы рас сматриваем в категории металлических веществ.

Наконец, мы различаем наночастицы, покрытия и объемные вещества.

В категорию наночастиц мы включаем нанопроволочки, наноусики и т.д. По верхностные наноструктуры включены в раздел покрытия, а в категории объ емных веществ рассматриваются трехмерные наноструктуры.

Применение нанокомпозитов в различных областях определяется соче танием и динамикой следующих факторов Общие:

– Опасность, представляемая наночастицами и веществами для здоро вья и окружающей среды, новые и уже принятые нормы и правила.

– Необходимость прослеживать риск для окружающей среды и безо пасности Для применения в энергетике:

– Необходимость поддерживать производство и потребление энергии – Обеспечение безопасности энергетики – Хранение энергии: Композиты с полимерным матриксом могут ис пользоваться в хранении энергии, как для мобильных устройств, так и для технологий транспорта электричества. Узким местом (в 2000 г.) были проч ность, надежность и отсутствие средств для переработки – Экономия энергии: В энергетическом секторе нанокомпозиты можно использовать для улучшения свойств электрических кабелей – Применение в энергетике: можно использовать разными способами, включая композиты, проводящие электричество;

топливные ячей ки/батарейки;

смешанные системы, содержащие проводящие полимеры. Для последнего способа исследуется 2 типа веществ. Полимер сам по себе может проводить электричество, либо к полимеру можно добавить проводящие ио ны. Эта область еще только возникает.

Для применения в медицине и здравоохранении:

– Решение проблем старения – Улучшение качества при снижении стоимости здравоохранения.

– Материалы для здравоохранения – Доставка лекарств: Композиты, основанные на наноглине, могут применяться в медицине, например, для доставки белков, но и другие веще ства могут оказаться полезны, например вещества, содержащие полости – Конструкция тканей, активные и пассивные имплантаты: гидроксиа патит, карбонат кальция, наиболее вероятно, керамика.

– Диагностика – Биологические материалы и их имитация – Материалы для зубоврачебной практики – Подкожные нанодатчики.

В качестве материалов для автоматики и аэрокосмической сферы:

– Легкие и прочные материалы – Прозрачные материалы для защиты от ветра – Лакированные изделия – Безопасность – Композиты с полимерным матриксом – Поверхности с особыми свойствами(радионевидиность, грозозаци щенность, противообледенительные свойства) Материалы, которые, по оценкам экспертов, наиболее подходят для промышленного применения следующие:

I. Матриксные материалы, заполненные наночастицами или во локнами:

1). Нанокомпозиты с полимерным матриксом Полимерные матриксы, наполненные наноглинами: POSS в полиме рах;

резина с глиной;

полиолефин со слоями глины;

гидрофобный копченый силикат Полимерный нанокомпозитный матрикс, наполненный нормальны ми волокнами Полимерный/смоляной/текстильный матрикс наполненный угле родными нанотрубками Полимерный матрикс, наполненный металлическими и керамиче скими наночастицами Гидратированный алюминий в полимере 2). Нанокомпозиты с керамическим матриксом Керамический матрикс, наполненные наноуглеродом/аквасомами Нанокомпозиты с керамическим матриксом для костей Керамические нанокомпозиты на основе Zr или Al Керамический матрикс, заполненный нанополимерами 3). Металлический матрикс, наполненный нанополимерными компози тами II. Нано-нанокомпозиты:

1) Квантовые точки 2) Полые наночастицы (включая наночастицы золота) 3) Углеродные-нанокерамические покрытия 4) Нано-нанокомпозиты, содержащие углеродные нанотрубки – поли мер 5) Нано-нанокомпозиты, содержащие ткань-нанокерамику или керами ку-полимер 6) Нано-нанокомпозиты, содержащие металл-керамику 7) Наночастицы, связанные с ДНК/комплексы полимер – ДНК 8) Дендримерные нанокомпозиты 9) Нанокомпозиты на основе оксида церия 10) Полимер-углеродные нанотрубки-частицы наноглины Для производства нанокомпозитов установлены следующие процессы:

стандартные процессы производства полимеров;

золь-гель процессы;

техно логии покрытий (например CVD);

печать/проявление.

3. Металлы и сплавы Традиционное деление на черную и цветную металлургию дополнено следующей классификацией (см. Таблицу 3):

Таблица 3. Наиболее исследуемые металлы, за исключением железа.

Металлы, кроме железа, и их сплавы Cu и ее сплавы Ni и его сплавы Zn и его сплавы Co и его сплавы Zr и его сплавы Благородные металлы Легкие металлы Другое Имеют место следующие основные тенденции в исследованиях и даль нейшем использовании:

– Применение металлических наночастиц, в особенности серебра (ан тибактериальное) и других благородных металлов, преимущественно в здра воохранении. Существуют и особые варианты использования (например, алюминия).

– Сплавы на основе магнитного железа – сокращают потери при пере даче энергии, благодаря маленькому размеру гранул в сравнении с размером магнитных доменов, а также благодаря воздействию поверхностных эффек тов на магнитные свойства.

– Структурное применение: легкие металлы с превосходящими меха ническими свойствами: сплавы Al и Mg, Ti и его сплавы – радикальное улучшение механических свойств в результате изменения механизма дефор мации по сравнению с традиционными материалами – Покрытия – радикально улучшает трибологические свойства;

лучшая устойчивость к изнашиванию, меньше трение, лучшая устойчивость к корро зии, легко поддерживаемый процесс производства и т.д. Улучшенные каче ства связаны с однородностью структуры, когда она рассматривается в мик ромасштабах.

– Mg и его сплавы могут служить для хранения водорода. Многообе щающие свойства связаны с высокой скоростью диффузии водорода и уве личением пределов растворимости в наноматериале.

Наноструктурированные и нанокристаллические металлические мате риалы предлагают кардинальное улучшение свойств или даже новые функ ции, что может сыграть решающую роль в поисках SME инновационных ре шений и высокой конкурентной способности предоставляемых ими продук тов. Это в какой-то степени отразилось в растущем числе патентов в послед ние годы. Наиболее быстрый рост числа патентов наблюдается в области на нопорошков благородных металлов, а также алюминия. Порошки суспенди рованы в жидкости или другом материале. В данном случае наиболее важное свойство – это высокий вклад поверхностей частиц в свойства или функции материала, в который они погружены. Это ведет к высокой активности мате риалов, которые можно использовать в качестве катализаторов, либо источ ников ионов для антибактериальных целей, т.д.

Вторая, стремительно развивающаяся область касается легких метал лов с улучшенными механическими свойствами. Здесь затронуты специфи ческие механические свойства наноструктурированных материалов: высокая прочность, которая путем особых методов производства может сочетаться с ковкостью, высокими пределами утомляемости, повышенной термостойко стью, устойчивостью к коррозии и изнашиванию и т.д. Интересно, однако, что число патентов в данной области не столь велико, как можно было бы за ключить по числу публикаций.

Много исследований сфокусировано на магнитных материалах. Благо даря крайне малому размеру гранул, материал может стать податливым в магнитном плане, таким образом можно сократить потери энергии, если он применяется в качестве сердечника трансформатора или в других приборах, где образуются переменные магнитные поля. Это позволяет сократить потери энергии при ее передаче.


Число патентов и публикаций касательно объемных металлов и нано порошков приблизительно одинаково, но объемные металлы разделяются на магнитные и структурные материалы, тогда как применение нанопорошков металлов более сконцентрировано в областях катализаторов и антибактери альных веществ. Также обзор промышленного применения показывает не сколько более сильные акценты на применении именно нанопорошков.

С другой стороны, кажется, что совсем немного исследовательских проектов в обследованных базах данных относятся к применению металли ческих наночастиц в медицинской практике, в противоположность числу па тентов в данной сфере.

Наиболее широко сейчас используемые свойства нанопорошков ос новываются на трех феноменах:

высокая специфичность поверхности податливость магнитных свойств новые механизмы деформации Эксперты, указывают на ряд других особенных феноменов наномате риалов, которые еще не используются, но могут стать крайне существенны ми. Здесь мы упомянем лишь пару из них:

Обработка поверхностей металлов: чтобы создать наноструктуры на их поверхности, увеличить терминологические свойства, химические свойства, уменьшить трение, увеличить биосовместимость и т.д.

Механические и мультифункциональные свойства могут оказаться крайне ценны для использования в микроэлектромеханических систе мах (MEMS): должны использоваться структуры размером в несколько микрон, металлы в форме отдельных кристаллов, аморфные материалы или наноматериалы. В случае обычных поликристаллов границы от дельных гранул будут пересекать структурный элемент и ухудшать его надежность.

Широкая область применения наночастиц: хранение водорода, катали заторы, производство углеродных нанотрубок, сенсоры, манипуляторы для захвата образцов, оптические и электронные устройства, получение биологических изображений, наряду с уже упомянутым индустриаль ным антибактериальным применением.

Тенденции, на которые будет указано ниже, еще не отразились в анали зе патентов и публикаций, но следуют из анализа основных свойств наноме таллов и сплавов, что открывает двери для новых областей использован6ия.

Полный анализ таких тенденций представлен в разделе докладов экспертов.

Предсказывается широкое применение нанометаллов в микросистемах, включая микроэлектромеханические системы (MEMS), биоMEMS, наноэлек тромеханические системы (NEMS), оптических, электронных, электрохими ческих микросистемах, для мультифункциональных устройств и систем для химического/биологического анализа/детекции, для доставки/поиска ле карств, моделирования тканей организма, химического синтеза, преобразова ния и хранения энергии. Здесь производство микрочастей (микрошестерней, микропружин, сложных форм и др.) из нанометаллов буде критическим фак тором достижения успеха.

Что касается обработки поверхностей, например, износоустойчивые и устойчивые к коррозии покрытия, нанесенные путем отложения при помощи электричества для починки теплообменников, сократили износ и трение.

Кроме покрытий, обработка металлических частей, чтобы получить наност руктурироваанный слой на их поверхности, будет также играть важную роль.

Различные методы обработки поверхностей, которые также могут быть вы полнены SME, могут быть представлены здесь.

В общем, согласно экспертам и нашему собственному мнению, нано металлы имеют огромный потенциал применения в электронике, конструк ции, преобразовании энергии, запасании энергии, телекоммуникациях, ин формационных технологиях, медицине, катализе и защите окружающей сре ды, причем высокий потенциальный вклад может быть внесен в сферы тех нологии, относящиеся к энергетике, здравоохранению и производству мате риалов.

В категории металлов следующие наноматериалы являются наиболее перспективными для последующего применения:

Объемные наноструктурированные металлы и порошки: Ti;

Ti-Al;

Ti-сплавы с переходными металлами (Fe, или Ni, или Cu);

Fe-Cu—Nb—Si-B сплав;

Fe-сплавы с переходными металлами (Co, Ni, Cr, Cu, Zr);

l-сплавы с переходными металлами (Fe, Ni, Ti, Zr);

Al, Mg, Al-Mg сплав Нанопорошки благородных металлов: Ag;

Au;

Pt;

Pd 4. Биологические наноматериалы Категория биологических наноматериалов определяется как вещест ва биологического происхождения, которые применяются в нанотехнологи ческих процессах. В данном случае термины следует определять с осторож ностью, так как термин биоматериалы широко используется также для опи сания веществ небиологического происхождения, но биосовместимых, кото рые используются в типично медицинских целях. В биологии практически все вещества тем или иным образом можно отнести к наноматериалам. На пример, ферменты имеют четко определенные структуры размера порядка нанометра и работают как наномашины. Однако, в рамках целей данного ис следования, мы включили в него только вещества, хоть в какой-то степени искусственного происхождения. То есть, это вещества, содержащие главным образом молекулы биологического происхождения, которые были выбраны или разработаны для определенной технологии (цели), зависящей от свойств, связанных с наноразмерами. Неорганические наноматериалы, например алюминий, могут быть использованы для биологических целей, например в качестве имплантатов. Поэтому их можно назвать биоматериалами, но они не были здесь включены в категорию биологических наноматериалов. Они ско рее рассматриваются как неорганические или керамические наноматериалы, имеющие применение в биологических науках.

В молекулярной биологии вещества можно грубо подразделить на че тыре группы: белки;

нуклеиновые кислоты;

углеводы;

«маленькие молеку лы».

В то время как две первые группы достаточно хорошо охарактеризова ны для применения в нанотехнологиях, третья группа охарактеризована не столь четко и имеется лишь немного примеров применения. В четвертую группу можно включить липиды, гормоны, витамины и т.д. Несколько при меров биологических наноматериалов существуют в группах белков и нук леиновых кислот, но липиды, например, тоже входят в состав биологических наноматериалов. В некоторых случаях целесообразно добавить такую кате горию как «вирусы», которые могут содержать компоненты всех трех упомя нутых групп. Клетки бактерий и животных обычно имеют размеры порядка микрометра, но не были включены в данное исследование в качестве нанома териалов. В биоматериалах особенно полезны два свойства:

1) свойство самоорганизации 2) специфическое молекулярное распознавание Часто используются четко определенные структуры макромолекул, на пример, белки вирусов это крупные молекулы либо их комплексы, но, в от личие от синтетических полимеров, они не (или слабо) варьируют по своим размерам. Таким образом, можно собрать точно заданные комплексы, так как четко определены кирпичики здания.

Применение биологических наноматериалов можно классифицировать по следующим направлениям: самоорганизующиеся системы;

пептиды;

ДНК;

белки;

манипуляторы;

моторы;

сенсоры;

доставка лекарств;

специфическая фильтрация;

устройства памяти Практически половина исследований относится к различным стратеги ям иммобилизации, а не к собственно самоорганизации, основанной на свой ствах биомолекулы. Три различных стратегии можно отнести к различным категориям следующим образом:

1. Неорганизованная поверхность + самоорганизующиеся биомолекулы 2. Организованная поверхность + биомолекулы 3. самоорганизующиеся биомолекулы + неорганический материал Биомолекулами могут быть пептиды, белки, ДНК, липиды или их ком бинации. Например, однонитевую ДНК можно использовать как «этикетку»

для последующей иммобилизации в строго заданном порядке пептидов и белков на иммобилизационной поверхности, покрытой олигонуклеотидами.

Эти поверхности могут быть как двумерными, так и трехмерными частицами из различных материалов, например, стекла, силиката, полимеров и метал лов. Направленная, упорядоченная иммобилизация имеет преимущества в биосенсорах, микро/нанопланшетах, биочипах и нанокомпозитных материа лах, которые могут использоваться в различных целях таких, как детекция и определение количества генов, выявления различных компонентов, опреде ления взаимодействия белков с их мишенями, протеомики, разработки ле карств и скринирования ферментов. Иммобилизованные биомолекулы можно использовать для модификации свойств поверхности, либо для придания ей определенных функций, например, связывающей активности.

В большинстве примеров используют двухмерную кристаллизацию или трехмерную самоорганизацию белков и пептидов для образования реше ток. Подобные трехмерные конструкции можно использовать в качестве структурных или функциональных элементов, подобных молекулярному си ту, либо для доставки лекарств. Пептиды могут образовывать различные ти пы наноструктур такие, как нано-столбики, нано-кристаллы, нано-веревки, нано-проволоки, нано-трубки, нано-филаменты, нано-волокна и нано »раковинки» с полостью. В такие самоорганизующиеся белки или пептиды можно внести определенную функцию, например, связывающую активность для полупроводящего вещества, либо антигенную детерминанту для целей иммунизации. Возможными применениями таких полупроводников могут быть оптические детекторы, биологические сенсоры, хорошо организован ные жидкокристаллические мониторы, мониторы, излучающие свет, а также детали компьютеров нанометрового размера. Молекулы нуклеиновых кислот можно использовать для устройств нанометровых масштабов, например, ре зисторов, аккумуляторов, индукторов, транзисторов, проводов, переключате лей, устройств памяти и нанометровых контейнеров для лекарств и других веществ. Также можно сконструировать нанофильтры и – сита. Кроме того, трехмерные комплексы сурфактантов и липидов можно применять для пере носа биомолекул через мембраны.

Преимущество белковых и пептидных наноматериалов над органиче скими и неорганическими веществами заключается в их гомогенности, что позволяет производить структуры с предсказуемой геометрией и стехиомет рией.

Примерами биологических наноматериалов могут служить:

– Производство самоорганизующихся белковых «микропланшет», ко торые полезны в быстрой диагностике. Процесс заключается в локализации синтетических белков, адресованных на определенные олигонуклеотиды – ярлычки, на «микропланшетном» устройстве с определенными олигонуклео тидными последовательностями – ярлычками.

– Производство пленки или контроль уровня холестерина при помощи наночастиц путем использования самоорганизующихся биологических моле кул, которые были модифицированы таким образом, что содержат олигомер из нескольких аминокислот, специфически связывающих полупроводящий материал.

– Пространственно организованные наноструктуры можно формиро вать путем применения внешней пертурбации заданной силы на локальные участки ровной тонкой пленки из би- или мультистабильных молекул. Фор мирование наноструктур путем самоорганизации молекул.

– Скринирование (отбор) пептидов, которые связываются с наногра фитными структурами, как нанорожки, для производства разнообразных функциональных материалов, применимых, например, в нанобиотехнологии, включая окисление, биотинилирование и иммобилизацию.

– Детекция конформационных изменений или связывания определен ной молекулы путем комбинирования сенсора с магнитноактивным ядром данной молекулы с последующей записью детектируемого сигнала после из менения конформации или события связывания.

– Постадийная сборка наноструктур полезна, например, в биосенсорах или подложках для катализаторов. Для самоорганизации можно использовать сборочные части белков пилей, либо новые гибридные белки пилей.

Одна из основных тенденций в отношении биологических молекул за ключается в использовании собственно молекул в целях производства нано структур для различных наноустройств. Существует множество различных материалов и подходов, которые исследуются. Однако, в целом, кажется, что наиболее развито биоаналитическое применение. Возможно, это произошло, благодаря тому, что на протяжении уже нескольких десятилетий много уси лий было сконцентрировано на биосенсорах, а сейчас происходит новый тол чок в данной области со стороны нанотехнологии.

Применение биомолекул в секторе энергетики до сих пор было доста точно ограничено. Хотя есть принципиальная возможность применения, на пример, биологических комплексов, собирающих свет, для захвата солнеч ной энергии, но до сих пор форматы мало совместимы. Для осуществления подобных целей, с высокой долей вероятности, пришлось бы полагаться главным образом на биологические наноматериалы. В последнее время был сделан упор на топливных ячейках для использования химических окисли тельно-восстановительных реакций для производства электроэнергии. Сооб щается, что был достигнут определенный успех в создании подобных уст ройств с содержанием биомолекул. В данном случае, можно заметить, что функционирование подобных устройств можно улучшить при помощи нано структурированных биоматериалов.

Большая часть применений находится в сфере медицины и здраво охранения. Типичные примеры включают микропланшеты (чипы) для ши рокомасштабного скринирования ДНК и белков. Доставка лекарств – это другой хорошо исследованный пример. Для высвобождения компонентов лишь при особых условиях можно разработать различные самоорганизую щиеся пептидные структуры.

В секторе производство материалов главным образом используется свойство самоорганизации биологических молекул. Примеры включают био логические «клише» для формирования двумерной организации полупрово дящих наночастиц. Самоорганизация рассматривается как способ создания веществ с заданными функциями, таких как чувствительные материалы. Био логическое распознавание различных молекул (такое, как взаимодействие ан тиген – антитело) может быть использовано для построения наноматериалов со специфической избирательностью пропускания. Некоторые из биологиче ских материалов с интересными свойствами – это наноструктурированные композитные материалы, образующиеся в результате биоминерализации.

Примеры материалов, которые исследователи пытаются имитировать, вклю чают кости, зубы и раковины моллюсков.

Многие группы исследовали биологические молекулярные машины для создания материалов, где желательно механическое действие. Предполагает ся, что биомолекулярные моторы могли бы стать частью материалов в сле дующих ролях: линии молекулярной сборки, создание наносетей или быть частью адаптивных материалов. Была выявлена возможность использования таких белков, как: актиновые сети;

кинезиновые моторы;

миозиновые мото ры;

моторы на основе АТФ-синтетазы.

Биологические наноматериалы, пригодные или перспективные для дальнейшего промышленного применения следующие:

Материалы на основе белков самоорганизующиеся материалы белки, которые образуют двумерные структуры: белок S-слоя;

гидро фобины;

шапероны;

самосборка на основе взаимодействий типа авидин-биотин, барназа барстар и т.д.

наноконтейнеры функциональные белковые субъединицы бактериородопсин нанопоры белки для молекулярного распознавания: антитела, одноцепочечные антитела;

специфическое молекулярное распознавание;

белки– антифризы;

Белки, переключающие конформацию: периплазматический белок, свя зывающий углеводы;

кальмодулин;

Биологические наномоторы: кинезин;

актин-миозин;

ферменты, взаи модействующие с ДНК;

АТФ-синтетаза Пептиды самоорганизующиеся материалы на основе пептидов: наноструктури рованные пептиды (наностолбики, -кристаллы, -веревки, -проволоки, трубки, -филаменты, -волокна и –раковины);

наноконтейнеры;

метал лические нанопровода;

пептидные матрицы для формирования частиц силикона;

пептиды для молекулярного распознавания: пептиды, распознающие металлические поверхности, углеродные нанотрубки;

пептиды для об разования матриц;

металлические нанопровода, силиконовые наноча стицы Углеводы кристаллическая целлюлоза лектины для молекулярного распознавания Вирусные частицы структурированные материалы с использованием вирусов в качестве структурных компонентов Липиды наноконтейнеры и липосомы липидные бислои для поддержки матриц для самоорганизации ДНК двумерные решетки ДНК трехмерные клетки и сети гибридные структуры из ДНК и белков наномеханические устройства на основе ДНК ДНК-матрицы: нанопровода;

наномеханические устройства на основе ДНК Композиты: магнетосомы;

ферритин;

Ca-биомолекулярные компози ты.

5. Нанополимеры Нанополимеры – это наноструктурированные полимеры. Нанострукту ра определяет важные модификации неотъемлемых свойств. Абсолютно не обходимо мультимасштабное наноструктурирование, ведущее к изменению свойств материала, начиная с атомных масштабов, через мезоскопические, к макроскопическим масштабам, по мере того как мы будем продвигаться сле дующие несколько десятилетий в нашем понимании огромного потенциала науки и технологии наноструктур. Мы должны освоить контроль размеров наноструктур, разброса наноструктур, смесей и сборки.

Термин полимеры охватывает широкую, разнообразную группу моле кул, включая вещества, начиная с белков и кончая высокопрочными волок нами кевлара. Ключевая черта, которая отличает полимеры от других круп ных молекул, это повторение определенных групп атомов (мономеров) в их цепях. Это происходит во время полимеризации, когда многие молекулы мо номеров связываются одна с другой.

Так как полимеры различаются своими составляющими мономерами, полимерные цепи в пределах одного вещества часто различной длины. Это отличает их от других веществ, где существен каждый атом, а каждая моле кула имеет определенный постоянный молекулярный вес. Варьирование длины цепей происходит, так как синтез полимерных цепей заканчивается через случайные интервалы удлинения (пропагации) цепи.

Силы притяжения между полимерными цепями играют важную роль в определении свойств полимера. Так как полимерные цепи столь велики, эти силы во много раз больше, чем силы притяжения между обычными молеку лами. Кроме того, более длинные цепи более аморфны (то есть, ориентиро ваны случайным образом). Полимерные цепи можно представить как кривые цепи спагетти, чем более изогнутые спагетти, тем сложнее вытащить какую либо отдельную цепь из их комплекса. Эти более высокие силы обычно при водят к большим силам натяжения и более высоким температурам плавления.

Полимерный нанокомпозит (ПНК) – это полимер или сополимер, со держащий различные наночастицы. Они могут быть разной формы (напри мер, блюдечки, волокна, сферы), но, по крайней мере, одно из измерений должно быть порядка 1-50 нм (диаметр карандашного острия 1 мм, что со ставляет 1.000.000 нм). Были изготовлены ПНК со всеми тремя типами нано частиц (например, поликарбонат с углеродными нанотрубками, полиамид со сферами оксида железа), но только ПНК с глиняными блюдцами присутству ет на рынке для применения в структурных целях (большой объем). Эти ПНК принадлежат к многофазным системам (МФС, например, смеси, композиты и пены), которые составляют порядка 95% пластиковой продукции. Ключ про мышленного успеха МФС заключается в желаемой и стабильной форме. Та ким образом, эти системы требуют контролированного смешивания различ ных компонентов, стабилизации достигнутой дисперсии, ориентации диспер гированной фазы и оптимизации взаимодействий в окончательном продукте.

Не смотря на различия в характере диспергируемой фазы, стратегии смеши вания компонентов для всех МФС, включая ПНК, схожи.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.