ВУЗ:
Составители:
1
ЛЕКЦИЯ 1
НАНОМАТЕРИАЛЫ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ.
Наноматериалы и их классификация. Классификация по геометрической
размерности. Объёмные наноструктурные материалы. Керамики конструкционного,
функционального назначения, пьезосегнетоэлектрические керамики, оптически
прозрачные керамики.
Классификация по геометрической размерности.
Терминология по наноматериалам и нанотехнологиям в настоящее время только
устанавливается.
Самый простой подход связан с геометрическими размерами структурных
элементов. Минимальный размер структурных элементов составляет (0,1– 1,0) 10
-9
нм, т.е
по существу отвечает размерам отдельных атомов и молекул, максимальный размер – 100
нм– установлен условно. Высказываются мнения, что верхний предел ( максимальный
размер элементов) нанокристаллического состояния должен быть связан с каким – либо
характерным физическим параметром. Например, в работе Лиопо В.А. (Размерная
граница между наносостоянием и объёмной фазой // В сб. тезисов 2 Всероссийской
конференции по наноматериалам « Нано-2007» 13-16 марта 2007.– Новосибирск, 2007, С.
473 ) предлагается связать размерную границу между наносостоянием и объёмной фазой с
температурой Дебая: размерная граница между наносостоянием и объёмной фазой (L
0
)
принята равной 100нм, что совершенно ничем не обосновано и противоречит
многочисленным экспериментальным данным, которые показывают, что на физические
свойства размер частиц (r ) не оказывает влияния уже при r > 30 нм. Величина L
0
=100 нм
принята для всех веществ, независимо от их состава и свойств. По физическому смыслу
величина L
0
должна разграничивать характер протекания процессов: при r > L
0
размер
образца можно не учитывать, при r < L
0
параметры физических свойств зависят от r.
Автор предлагает связать значение параметра L
0
со значением температуры Дебая и таким
образом конкретизировать для различных веществ значение размерной границы между
наносостоянием и объёмной фазой.
Объёмные наноструктурные материалы
Имеются два пути использования ультрадисперсных материалов: в виде
полученного в производстве порошка или в форме компактов – изделий. В виде
порошков они находят применение как модификаторы литых сплавов, наполнители
композитов, пластмасс, резины, нанесение различных покрытий, производство
полировочных коллоидных паст и другие применения.
Известно большое множество нанопорошков различного назначения, как из
простых веществ, так и бинарных и более сложных соединений из классов оксидов,
нитридов, карбидов и т.д. Их количество многократно превышает число элементов в
периодической таблице Д.И. Менделеева.
Нанопорошки используются как промежуточный продукт, который позволяет
создавать материалы с качественно новыми свойствами благодаря тонкой структуре:
металлы, сплавы, керамики и различные нанокомпозиты.
Актуальным примером полимер-матричных нанокомпозитов являются
органические стёкла оптического качества, твёрдость и прочность которых можно
значительно усилить введением небольшого количества наночастиц из керамики. При
этом прозрачность стекла практически не должна ухудшаться, поскольку размер
отдельных наночастиц многократно меньше длины волны светового излучения.
