<<
>>

Применение наноматериалов

Наноматериалы обладают уникальными свойствами и преимуществами, по сравнению с другими материалами, например крупнозернистыми или аморфными. Только наноматериалы могут сочетать высокие прочностные свойства и высокую пластичность.

Наноматериалы имеют значительные потенциальные возможности для конструкционного назначения, применения в электронике, преобразования и хранения энергии, телекоммуникаций, информационных технологий, медицины, катализа и защиты окружающей среды.

Нанопорошки. Области использования нанопорошков можно классифицировать следующим образом: Использование нанопорошков в диспергированном состоянии: пигменты для красок, различные виды наполнителей каучука и резины, магнитные порошки, носители биологически активных препаратов, катализаторы, присадки к смазочным маслам и др. Использование нанопорошков в качестве исходного сырья для изготовления консолидированных объемных нанокристаллических материалов, как высокоплотных (твердые сплавы, керметы, стали, материалы для электрических контактов, инструментальная керамика), так и пористых консолидированных материалов (компактов) для изготовления фильтров, полированных материалов (в виде суспензий, полимерных материалов с наполнителем, например, в виде кругов). Потребность в нанопорошках по отраслям: электроника и оптика — 41 %; обрабатывающая промышленность — 28 %; энергетика и экология — 8 %; медицина и косметическая промышленность — 7 %. Основные типы товарных нанопорошков: оксиды (78—80 %), металлы (15—17 %), смеси и другие (3—7 %). В табл. 15 приведены данные о потребности в нанопорошках.

Твердые сплавы и нанокерамика. Технология получения наноструктурных твердых сплавов включает синтез нанопорошков заданного фракционного и фазового состава, прессование и спекание. Всего в мире, исключая Китай, в 2000 г. было произведено около 30 тыс. т твердых сплавов, из них 12 тыс.

т субмикронных твердых сплавов. Применение конструкционной деформируемой керамики обусловлено высокой температурой эксплуатации, твердостью, прочностью, сопротивлением ползучести, коррозионной стойкостью, устойчивостью к износу и эрозии, антифрикционными и фрикционными свойствами. Однако керамика имеет низкую трещиностойкость и пластичность. У нанокерамики обнаружена повышенная низкотемпературная пластичность, которую можно использовать в промышленных процессах экструзии и прокатки керамик.

Разрабатывают керамические биологически совместимые и биологически активные материалы медицинского назначения для реконструкции дефектов костных тканей и изготовления имплантантов, несущих физиологические нагрузки.

Таблица 15

Потребность в нанопорошках (млн долл.)

Годы

2000

2002

2007

2012

2020

Потребность в металлических НП

30

45

150

500

3000

В том числе:

в драгоценных металлах

22

28

75

200

900

в других металлах (Си, Аи, А1, Та, W, Mo, Fe, Ni) и сплавах

8

17

75

300

2100

Потребность в оксидных НП

88

140

675

2100

11500

В том числе:

в диоксиде кремния

59

73

225

525

1500

в оксиде (гидроксиде) алюминия

12

20

100

260

850

в оксиде титана

5

15

110

325

1000

в оксиде цинка

4

12

90

160

300

в оксиде железа

4

12

35

75

150

В оксидах других металлов (Се, Li, Co, Mn, In, Sb, Sn, Ni, Sr, Ba, Zr, Cu, Bi, Mg и др.)

4

8

55

355

2900

Композиционные материалы. Металлополимеры — композиционные материалы, содержащие частицы металла в полимерной матрице, получают несколькими методами: термическим разложением металлосодержащих соединений в растворе-расплаве полимера, конденсацией паров металла на полимерную подложку, капсулированием наночастиц политетрафторэтиленом и электрохимическим осаждением металлических наночастиц в полимерах.

Введение в полимерную матрицу металлических частиц, больших, чем расстояние между цепями, сшивками и кристаллическими блоками, приводит к нарушению структуры полимера и ухудшению свойств композита. С уменьшением размеров частиц металла и полимера меняются свойства как исходных композитов, так и композиционного материала. Изменение доли границ раздела позволяет менять свойства материала. Металлические наночастицы наполнителя приводят к реорганизации надмолекулярной структуры полимерной матрицы. Наноструктурные металлополимерные покрытия обладают повышенными трибологическими свойствами, высоким сопротивлением износу, пониженным коэффициентом трения, повышенной коррозионной стойкостью и повышенной биосовместимостью.

<< | >>
Источник: Матренин С.В.. Наноструктурные материалы в машиностроении: учебное пособие. 2010

Еще по теме Применение наноматериалов:

  1. 1.3. Нанокомпозиты и перспективы их применения
  2. Глава 2. Использование нанотехнологий в пищевой промышленности
  3. Возможные направления кластеризации наноиндустрии Волгоградской области
  4. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОМАТЕРИАЛОВ
  5. Методы получения объемных наноматериалов
  6. СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ ОБЪЕМНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ
  7. Применение наноматериалов
  8. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ НАНОПОРОШКОВ И НАНОМАТЕРИАЛОВ
  9. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАНОМАТЕРИАЛЫ И НАНОУСТРОЙСТВА НА ИХ ОСНОВЕ
  10. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
  11. Определения и классификаторы нанотехнологий
  12. Военные применения и безопасность
  13. Индикаторы развития институционально-технологической инфраструктуры
  14. ПРЕДИСЛОВИЕ