22.02.2012
Nanoproszki
są jednym z elementów szerokiej klasy materiałów manometrycznych , sztucznie zsyntetyzowanych w mikrostrukturach modulowanych w zero-lub trzech wymiarach i skalach długości 100nm.
Ultradrobne proszki
Właściwości mechaniczne, termiczne, elektryczne i magnetyczne ceramik spiekow metali oraz kompozytow znacząco polepszaja się wraz ze zmniejszeniem rozmiarow czastek lub włókien uzytych do ich wytwarzania
Ważna zaleta bardzo drobnych proszkow jest to ze w przypadku produkcji ceramik i spiekow metali ich spoistość może być znacznie zwiekszona
W konsekwencji zarówno defekty w produkcie finalnym jak i skurcz przy chlodzeniu sa ograniczone co zmniejsza zakres dalszej obrobki
Nanoproszki technologiemionki
Wytwarzane sa w postaci czystych pierwiastkow oraz z wykorzystaniem nośników np. nanokrzemionki
Znane nanoproszki:
Srebra , miedzi, krzemionki, srebro i miedz na krzemionce
Nanoproszki-technologie
Do najpopularniejszych metod obecnie wykorzystywanych do otrzymywania nanoproszkow domieszkowanych można zaliczyc:
Reakcje w fazie stlej i nastepne mielenie produktow
Rozdrabnianie mechaniczne
Metody elektrochemiczne (elektrochemiczne osadzanie)
Metoda stracania i kalcynacji
Metoda stracania i obrobki hydrotermalnej lub solwotermalnej
Metoda zol-zel z modyfikacjami (cytryniany)
Metody „spray-pyrolysis” (SP)- bardziej popularna
Spray-pyrolysis
Proliza spray jest procesem w którym xienka warstwa osadza się przez natryskiwanie roztworu na ogrzewanej powierzchni
Reagenty chemiczne sa tak dobrane, ze produkty inne niż ządanego związku sa lotne w temperaturze osadzenia
Proces ten jest szczególnie przydatny dla depozycji tlenkow, w produkcji stosowany przewodnik elektryczny tlenku cyny (SnO2) lub tlenku cyny do szkła.
NANOPROSZKI
Zastosowanie ultradrobnych nanoproszków.:
Chromatografia –wzrost powierzchni właściwej, związany ze spadkiem rozmiarow czasteczek materialu uzytego jako substrat, tym ciensza warstwe pokrycia można uzyskac
Z nanoproszkow ceramicznych tworzy się takie elementy jak glowke protezy stawu biodrowego lub panewki stawu.
ceramika elektroniczna- zmniejszenie rozmiarow ziarna daje w rezultacie polepszenie właściwości dielektrycznych i optycznych
Produkcja spiekanych wypełnień skuteczność uszczelniania rosnie wraz ze zmniejszeniem się rozmiarow ziaren
Produkcja narzedzi skrawających – zmniejszenia rozmiarow ziaren krystalitow daje w rezultacie precyzyjniejsze ostrza, te zas pozwalaja na lepsza obróbkę powierzchni skrawanych
Ogniwa paliwowe- m.in. jako konkurencyjne względem cermetalowych anod tlenkowych ogniw paliwowych (dłuższa trwałość i stabilność cieplna), katalizatory w przemyśle samochodowym (utlenianie CO)
Nanotechnologia przemysł spożywczy (inteligentne opakowania)
Układy jednowymiarowe – słupkowe
Układy trójwymiarowe
Obiekty niskowymiarowe (druty, kropki, wielowarstwy,cienkie warstwy)
Nieekologiczny TiO2
Powierzchnie zewnętrzne budynków, które zostały pokryte materiałami zawierającymi go, w powietrzu reaguje on z zanieczyszczeniami chemicznymi, tworząc niebezpieczne dla zdrowia związki
Według najnowszych badań przeprowadzonych przez brytyjskich naukowcow z university of Cambridge , nanoczasteczki dwutlenku tytanu nie tylko skutecznie reaguja z brudem na elewacjach czy szybach, niszczac go i pozostawiając szyby zawsze czyste ale rownie dobrze reaguja z innymi substancjami zawartymi w powietrzu – chemicznymi zanieczyszczeniami
Konieczne jest szybkie i dokładne przebadanie wpływu aktywnych fotochemicznie szyb czy elewacji ( w tym farb stosowanych )
Podział nanomateriałów
Nanomateriały metaliczne (stopy, kompozyty, metal – metal, i metal – ceramika)
Nanomateriały ceramiczne i szklano – ceramiczne
Nanomateriały polimerowe – funkcjonalne materiały gradientowe
Nanomateriały biomateriały dla zastosowań medycznych
Nanokompozyty
Ze względu na rodzaj osnowy wyróżnia się trzy grupy nanokompozytów
Nanokompozyty ceramiczne
Nanokompozyty metaliczne
Nanokompozyty polimerowe
Ze względu na strukturę Nanokompozyty ceramiczne dzielą się na:
Wewnątrzkrystaliczne (np. Al2O3/Ni, nanocząstki niklu otrzymano przez redukcję cząstek NiO podczas spiekania)
Międzykrystaliczne (np. Al2O3/SiC, Si3N4/SiC, cząstki SiC są rozmieszczone na granicach ziaren ceramiki Al2O3 i Si3N4)
Hybrydowe
Nano/nano
Nanokompozyty metaliczne
Są to kompozyty o osnowie metalicznej i zbrojeniu w postaci nanocząstek lub nanorurek
Wykazują lepsze właściwości fizyczne, mechaniczne i ścieranie w porównaniu do kompozytów o strukturze mikrometrycznej
Nanokompozyty polimerowe
Są najpopularniejszą grupą nanokompozytów pod względem zastosowania, ponieważ cechują ją unikalne właściwości – duża wytrzymałość mechaniczna oraz właściwości barierowe (już przy zawartości kilku procent nanonapełniaczy)
Osnowę stanowią polimery, głównie termoplasty (PE, PP, PA, PET, PMMA, PC)
Krzemian warstwowy (polimer) mikrokompozyt, Nanokompozyty interkalowany, nanokompozyt eksfoliowany
Platynowy polimer wykorzystywany przy produkcji szerokopasmowych półprzewodników
Polimer eterowy stosowany w stomatologii
Podział nanomateriałów ze względu na skład chemiczny
Kryształy i granice ziaren charakteryzują się tym samym składem chemicznym
Kryształy charakteryzują się różnym składem chemicznym
Ziarna oraz fazy w granicach ziaren posiadają różne składy
W osnowie umieszczone są nanomeryczne ziarna o innym składzie
Cecha niekorzystna nanokryształów jest ich metastabilny charakter. W podwyższonej temperaturze następuje obniżenie granic ziaren. Powoduje to rozrost ziaren
Specyficzne właściwości nanomateriałów
Stopy metali o strukturze manometrycznej otrzymywane są metodą mechanicznej syntezy mogą mieć skład fazowy i chemiczny nieosiągalny metodami konwencjonalnymi i dlatego mają lepszą wytrzymałość mechaniczną i odporność korozyjną
Zmniejszenie wielkości ziaren związków międzymetalicznych do skali nanometrów powoduje pojawienie się zjawiska superplastyczności
Odporność na pełzanie zaawansowanych wysokotemperaturowych konstrukcyjnych materiałów ceramicznych ( np. azotek krzemu, węglik krzemu) może być zwiększona nawet o rząd przez wytworzenie ich w postaci nanomateriału typu zerowymiarowego.