Нанокомпозити і нанопористі матеріали

Нанокомпозит є матеріал, в якому наночастинки консолідовані матрицею (nanoprom.info)

Нанокомпозитів - структуровані матеріали із середнім розміром однієї з фаз менше 100 нм. Нанокомпозити на основі полімерів і керамік поєднують в собі якості складових компонентів: гнучкість, пружність, засвоюваність полімерів і характерні для стекол твердість, стійкість до зношування, високий показник світлопереломлювання. Завдяки такому поєднанню поліпшуються багато властивостей матеріалу в порівнянні з вихідними компонентами. Такі нанокомпозити ще не придбали комерційної цінності. Однак очевидно, що найближчим часом вони знайдуть застосування в якості спеціальних твердих захисних покриттів і для неорганічних, і для полімерних матеріалів, а також як світловоди і оптичні волокна, адгезиви, адсорбенти і, нарешті, як нові конструкційні матеріали. (Www.plastinfo.ru/information/glossary/l15/1379/)

За визначенням, композиційними називають матеріали, що складаються з двох або більше фаз з чіткою межфазной кордоном. На практиці ж це - системи, які містять підсилюють елементи (волокна, пластини) з різним ставленням довжини до перетину (що і створює підсилює ефект), занурені в полімерну матрицю. Питомі механічні характеристики композитів (нормовані на щільність) помітно вище, ніж у вихідних компонентів. Саме завдяки посилює ефекту композити відрізняються від наповнених полімерних систем, в яких роль наповнювача зводиться до здешевлення ціни кінцевого продукту, але при цьому помітно знижуються механічні властивості матеріалу.

Композиційні матеріали розрізняються типом матриці (органічна, неорганічна), її нафтових (термопласт, термосет), типом підсилюючих елементів, їх орієнтацією (ізотропна, одноосно орієнтована) і безперервністю. Механічні властивості композитів залежать від структури і властивостей міжфазної межі. Так, сильне міжфазну взаємодію між матрицею і волокном-наповнювачем забезпечує високу міцність матеріалу, а значно слабший - ударну міцність. У звичайних композиційних матеріалах фази мають мікронні і субмікронні розміри. Видимий тенденція до поліпшення властивостей наповнювача (підсилює елемента) при зменшенні його розмірів пояснюється зниженням його макроскопічної дефектності. Однак в цілому фізичні властивості кінцевого композиту що неспроможні перевищувати властивостей чистих компонентів. Інша справа нанокомпозити - структуровані матеріали із середнім розміром однієї з фаз менше 100 нм.

Шаруваті нанокомпозити. Їх теж створюють на основі кераміки та полімерів, але з використанням природних шаруватих неорганічних структур, таких як монтморилоніт або вермикуліт, які зустрічаються, наприклад, в глинах [5]. Шар монтмориллонита товщиною

Нанопористі матеріали можна розглядати як нанокомпозитні, в яких пори грають роль другої фази, випадково чи закономірно розподіленої в матриці. Однак є кілька фізичних причин для того, щоб їх виділити в окремий клас матеріалів. Наявність великої кількості дрібних пір або каналів (їх поперечнийразмер може коливатися від 0,3. 0,4 нм до одиниць мікрометрів) надає Нанопористий матеріалами ряд особливих фізичних властивостей. Згідно номенклатурі ІЮПАК (Міжнародного Хімічного Союзу) все пористі матеріали діляться на 3 класу: мікропористі (характерний розмір пір R 50 нм)). Це дещо відрізняється від прийнятої в матеріалознавстві класифікації наноструктурованих матеріалів в бік зміщення всіх кордонів між названими групами в область менших R. Однак саме поділ, його принципи та слідства залишаються схожими. "Поверхневий" (у всіх сенсах цього слова) пояснення такої специфіки полягає в тому, що вільна і доступна для взаємодії з газами і рідинами поверхню може перевищувати таку в суцільних твердих тілах на порядки величин і бути більше 1000 м 2 / г. Це веде до поліпшення умов для гетерофазних хімічних і каталітичних реакцій, збільшення сорбційної ємності і т.п. Однак просте збільшення питомої поверхні далеко не вичерпує причин підвищення подібної активності нанопористих матеріалів. Велике відносне число атомів, що знаходяться на поверхні і в приповерхневих шарах з високою кривизною, може радикально змінити властивості самого матеріалу, як і властивості атомів і молекул, адсорбованих порами з навколишнього середовища. (Window.edu.ru/window_catalog/)

Нанопористі речовини являють собою пористі речовини з нанометровим розміром пір. Розміри нанопор знаходяться в межах 1-100 нм. Виділяють також мікро-, мезо- і макропористі матеріали, розмір пор яких лежить в мікрометрового діапазоні (табл. 2.1).

При зменшенні розмірів пір у наноматеріалів з'являються нові здібності до фільтрації і сорбції різних хімічних елементів.

Схожі статті