Nanomateriallar asosan, 1 dan 100 nm gacha bo'lgan kichik o'lchamdagi (kamida bitta o'lchamdagi) bitta birlik (odatdagi ta'rifi) bo'lgan materiallarni tavsiflang nanobiqyosi

Reja:
1.
2.
3.
Nanomateriallar asosan, 1 dan 100 nm gacha bo'lgan kichik o'lchamdagi (kamida bitta o'lchamdagi) bitta birlik (odatdagi ta'rifi) bo'lgan materiallarni tavsiflang nanobiqyosi.
Nanomateriallarni o'rganish materialshunoslikga asoslangan yondashuv nanotexnologiya, materiallardagi yutuqlardan foydalanish metrologiya va qo'llab-quvvatlash uchun ishlab chiqilgan sintez mikrofabrikatsiya tadqiqot. Nano o'lchovdagi tuzilishga ega materiallar ko'pincha noyob optik, elektron yoki mexanik xususiyatlarga ega Nanomateriallar asta-sekin tijoratlashtirilmoqda va tovar sifatida paydo bo'lishni boshlaydi.
Yilda ISO / TS 80004, nanomaterial "nanobatlamadagi har qanday tashqi o'lchovli yoki ichki tuzilishga yoki nanosozadagi sirt tuzilishiga ega bo'lgan material" deb ta'riflanadi. nanobiqyosi "uzunligi taxminan 1 nm dan 100 nm gacha bo'lgan masofa" deb ta'riflangan. Bunga ikkalasi ham kiradi nano-ob'ektlar, bu materialning alohida qismlari va nanostrukturali materiallar, nanobashkada ichki yoki yuzaki tuzilishga ega; nanomaterial ikkala toifaning ham a'zosi bo'lishi mumkin.[6]


2011 yil 18 oktyabrda Evropa komissiyasi nanomaterialning quyidagi ta'rifini qabul qildi: "Cheklovsiz holatida yoki agregatda yoki aglomerat shaklida va zarrachalarning 50% va undan ko'prog'ida, bir yoki bir nechta tashqi qismda zarralarni o'z ichiga olgan tabiiy, tasodifiy yoki ishlab chiqarilgan material. o'lchovlar 1 nm - 100 nm oralig'ida.Ma'lum holatlarda va atrof-muhit, sog'liq, xavfsizlik yoki raqobatbardoshlik masalalari bilan kafolatlangan hollarda 50% miqdorini tarqatish chegarasi 1% dan 50% gacha bo'lgan chegaraga almashtirilishi mumkin. "[7]Entsiklopediya site:uz.wikisko.ru
Ishlab chiqilgan nanomateriallar odamlar tomonidan ataylab ishlab chiqilgan va ma'lum talab qilinadigan xususiyatlarga ega bo'lishi uchun ishlab chiqarilgan.[3][8]


Eski nanomateriallar - bu nanotexnologiyalar rivojlanguniga qadar tijorat ishlab chiqarishida bo'lganlar, bu boshqalarga nisbatan o'sish kolloid yoki zarracha materiallar.[9][10][11] Ular o'z ichiga oladi uglerod qora va titanium dioksid nanopartikullari.[12]Entsiklopediya site:uz.wikisko.ru
Tasodifiy


Nanomateriallar tasodifan mexanik yoki sanoat jarayonlarining yon mahsuloti sifatida ishlab chiqarilishi mumkin. Tasodifiy nanozarralarning manbalariga avtomobil dvigatellarining chiqindi gazlari, payvandlash bug'lari, maishiy qattiq yoqilg'ini isitish va pishirish natijasida yonish jarayonlari kiradi. Masalan, nanomateriallar sinfi fullerenlar gazni yoqish natijasida hosil bo'ladi, biomassava sham.[13] Bundan tashqari, bu aşınma va korroziya mahsulotlarining yon mahsuloti bo'lishi mumkin.[14] Tasodifiy atmosfera nanozarralari ko'pincha shunday ataladi ultra nozik zarralar, qasddan operatsiya paytida bexosdan ishlab chiqarilgan va o'z hissasini qo'shishi mumkin havoning ifloslanishi.[15][16]
Tabiiy


Biologik tizimlarda ko'pincha tabiiy, funktsional nanomateriallar mavjud. Ning tuzilishi foraminifera (asosan bo'r) va viruslar (oqsil, kapsid), a ni qamrab olgan mumi kristallari lotus yoki nasturtium barg, o'rgimchak va o'rgimchak mitti ipak,[17] tarantulalarning ko'k rangi,[18] pastki qismida joylashgan "spatulae" gekko oyoqlari, ba'zilari kelebek qanot tarozilari, tabiiy kolloidlar (sut, qon), shoxli materiallar (teri, tirnoqlari, tumshuqlar, patlar, shoxlar, Soch), qog'oz, paxta, nacre, mercanlarva hatto o'zimiznikidir suyak matritsaning barchasi tabiiydir organik nanomateriallar.


Tabiiy noorganik nanomateriallar turli xil kimyoviy sharoitlarda kristall o'sishi natijasida yuzaga keladi Yer qobig'i. Masalan, gil ularning asosidagi kristal tuzilishining anizotropiyasi tufayli murakkab nanostrukturalarni namoyish eting va vulkanik faollik paydo bo'lishi mumkin opal, bu tabiiy ravishda yuzaga keladigan bir misol fotonik kristallar ularning nano o'lchovli tuzilishi tufayli. Yong'inlar ayniqsa murakkab reaktsiyalarni anglatadi va ularni keltirib chiqarishi mumkin pigmentlar, tsement, hidli kremniy va boshqalar.


Nanozarralarning tabiiy manbalariga yonish mahsulotlari o'rmon yong'inlari, vulkanik kul, okeanga purkash va radioaktiv parchalanish kiradi. radon gaz. Tabiiy nanomateriallar, shuningdek, metall yoki anion o'z ichiga olgan jinslarning ob-havo jarayonlari natijasida va shuningdek hosil bo'lishi mumkin kislota konini drenajlash saytlar.[15]Entsiklopediya site:uz.wikisko.ru
Turlari


Nano-ob'ektlar ko'pincha ularning o'lchamlari nano o'lchoviga qancha tushishi bo'yicha tasniflanadi. A nanoparta eng uzun va eng qisqa o'qlari bir-biridan farq qilmaydigan nanobashkada uchta tashqi o'lchamlari bo'lgan nano-ob'ekt aniqlanadi. A nanofiber nanobashkada ikkita tashqi o'lchovga ega nanotubalar ichi bo'sh nano tolalar va nanorodlar qattiq nano tolalar. A nanoplast nanosozlikda bitta tashqi o'lchovga ega va agar ikkita kattaroq o'lcham sezilarli darajada farq qilsa, u a deb nomlanadi nanoribbon. Nanoplastlar va nanoplastikalar uchun boshqa o'lchamlar nanosozlikda bo'lishi mumkin yoki bo'lmasligi mumkin, ammo sezilarli darajada kattaroq bo'lishi kerak. Barcha holatlarda sezilarli farq odatda kamida 3 omil bo'lishi qayd etilgan.[19]


Nanostrukturali materiallar ko'pincha nimalarga ko'ra tasniflanadi moddaning fazalari ular tarkibida. A nanokompozit kamida bitta fizikaviy yoki kimyoviy jihatdan aniq mintaqani yoki mintaqalar to'plamini o'z ichiga olgan, nanosozlikda kamida bitta o'lchovga ega bo'lgan qattiq moddadir. A nanofoam suyuq yoki qattiq matritsaga ega, gazsimon faza bilan to'ldirilgan, bu erda ikki fazadan biri nanoskopda o'lchamlarga ega. A nanoporous material o'z ichiga olgan qattiq materialdir nanopores, nanosobadagi o'lchamlari bo'lgan bo'shliqlar. A nanokristalli material nanoskopda kristall donalarining muhim qismiga ega.[20]


Boshqa manbalarda, nanoporous materiallar va nanopoam ba'zan nanostruktura sifatida qaraladi, ammo nanomaterial emas, chunki nanomalzalarning o'zi emas, balki bo'shliqlar.[21] Garchi ISO ta'rifi faqat dumaloq nano-ob'ektlarni hisobga oladi nanozarralar, boshqa manbalarda nanozarracha atamasi barcha shakllar uchun ishlatiladi.[22]Entsiklopediya site:uz.wikisko.ru
Metall asosidagi nanozarralar


Noorganik nanomateriallar, (masalan. kvant nuqtalari, nanotexnika va nanorodlar) chunki ularning qiziqarli optik va elektr xususiyatlari, ishlatilishi mumkin optoelektronika.[26] Bundan tashqari, nanomateriallarning o'lchamlari va shakliga bog'liq bo'lgan optik va elektron xususiyatlarini sintetik usullar yordamida sozlash mumkin. Ushbu materiallardan organik materiallarga asoslangan optoelektronik qurilmalarda foydalanish imkoniyatlari mavjud Organik quyosh xujayralari, OLEDlar Bunday qurilmalarning ishlash printsiplari va hokazo elektronlar almashinuvi va energiya uzatish. Qurilmalarning ishlashi ularning ishlashi uchun mas'ul bo'lgan fotosurat jarayonining samaradorligiga bog'liq. Shu sababli, optoelektronik qurilmalarda foydalanish uchun organik / noorganik nanomaterialli kompozit tizimlardagi ushbu fototizim jarayonlarini yaxshiroq tushunish kerak.


Nanozarralar yoki nanokristallar mexanik, elektr, magnit, optik, kimyoviy va boshqa xususiyatlari bilan metallardan, yarimo'tkazgichlardan yoki oksidlardan tayyorlanganligi alohida qiziqish uyg'otadi.[27][28] Nanozarrachalar sifatida ishlatilgan kvant nuqtalari va kimyoviy sifatida katalizatorlar kabi nanomateriallarga asoslangan katalizatorlar. So'nggi paytlarda bir qator nanozarralar keng o'rganilmoqda biotibbiy ilovalar, shu jumladan to'qima muhandisligi, dorilarni etkazib berish, biosensor.[29][30]


Nanopartikullar katta ilmiy qiziqish uyg'otadi, chunki ular samarali materiallar va atom yoki molekulyar tuzilmalar. Ommaviy material kattaligidan qat'iy nazar doimiy jismoniy xususiyatlarga ega bo'lishi kerak, ammo nano-miqyosda bu ko'pincha shunday bo'lmaydi. Kabi o'lchamlarga bog'liq xususiyatlar kuzatiladi kvantli qamoq yilda yarim o'tkazgich zarralar, sirt plazmon rezonansi ba'zi metall zarralarida va superparamagnetizm yilda magnit materiallar.


Nanopartikullar quyma materialga nisbatan bir qator o'ziga xos xususiyatlarni namoyish etadi. Masalan, katta miqdordagi egilish mis (sim, lenta va boshqalar) mis atomlari / klasterlarining 50 nm miqyosda harakatlanishi bilan sodir bo'ladi. Mis nanozarralari 50 nm dan kichik bo'lgan bir xil xususiyatlarga ega bo'lmagan o'ta qattiq materiallar hisoblanadi egiluvchanlik va egiluvchanlik quyma mis kabi. Xususiyatlarning o'zgarishi har doim ham istalmagan. 10 nm dan kichik bo'lgan elektroelektr materiallar xona haroratidagi issiqlik energiyasidan foydalangan holda o'zlarining qutblanish yo'nalishini o'zgartirishi mumkin va shu bilan ularni xotirani saqlash uchun foydasiz qiladi. To'xtatib turish nanozarrachalar mumkin, chunki zarralar yuzasining o'zaro ta'siri hal qiluvchi tafovutlarni bartaraf etish uchun etarlicha kuchli zichlik, bu odatda materialning cho'kishiga yoki suyuqlikda suzishiga olib keladi. Nanopartikullar ko'pincha kutilmagan vizual xususiyatlarga ega, chunki ular o'zlarining elektronlarini cheklash va kvant effektlarini hosil qilish uchun kichikdir. Masalan, oltin nanozarralar eritmada quyuq qizildan qora ranggacha ko'rinadi.


Nanopartikullarning tez-tez juda yuqori sirt maydoni va hajmi nisbati juda katta harakatlantiruvchi kuchni ta'minlaydi diffuziya, ayniqsa yuqori haroratlarda. Sinterlash katta zarrachalarga qaraganda past haroratlarda va qisqa muddatlarda mumkin. Bu nazariy jihatdan yakuniy mahsulot zichligiga ta'sir qilmaydi, ammo oqimdagi qiyinchiliklar va nanopartikullarning aglomeratlanish tendentsiyasi masalani murakkablashtiradi. Nanopartikullarning sirt ta'siri ham boshlang'ichni kamaytiradi erish harorati.
Bir o'lchovli nanostrukturalar


Mumkin bo'lgan eng kichik kristalli simlar kesimi bitta atomga teng kichik silindrsimon mahkamlashda ishlab chiqarilishi mumkin.[31][32][33] Uglerodli nanotubalar, tabiiy yarim-1D nanostruktura, sintez uchun shablon sifatida ishlatilishi mumkin. Cheklash mexanik stabilizatsiyani ta'minlaydi va chiziqli atom zanjirlarining parchalanishini oldini oladi; 1D ning boshqa tuzilmalari nanotexnika shablonlardan ajratilganda ham mexanik jihatdan barqaror bo'lishi taxmin qilinmoqda.[32][33]
Ikki o'lchovli nanostrukturalar


2 o'lchovli materiallar ikki o'lchovli bitta atom qatlamidan iborat kristalli materiallardir. Eng muhim vakil grafen 2004 yilda kashf etilgan.Yupqa filmlar nanobashkali qalinlik bilan nanostruktura hisoblanadi, lekin ba'zida substratdan alohida mavjud bo'lmaganligi sababli nanomaterial hisoblanmaydi.[21]
Yalpi nanostrukturali materiallar


Ba'zi ommaviy materiallar, shu jumladan nanokaleradagi xususiyatlarni o'z ichiga oladi nanokompozitlar, nanokristalli materiallar, nanostrukturali filmlarva nanoteksturali yuzalar.[21]


Qutidagi grafen (BSG) nanostruktura 3D nanomaterialning namunasidir.[34] BSG nanostrukturasi mexanik parchalanishdan keyin paydo bo'ldi pirolitik grafit. Ushbu nanostruktura sirt bo'ylab joylashgan va to'rtburchaklar kesimga ega bo'lgan parallel ichi bo'sh nanoxannellarning ko'p qatlamli tizimidir. Kanal devorlarining qalinligi taxminan 1 nm ga teng. Kanal qirralarining odatda kengligi taxminan 25 nmni tashkil qiladi.Entsiklopediya site:uz.wikisko.ru
Nanomateriallar maqolalar, patentlar va mahsulotlarda


Nanomateriallarning miqdoriy tahlili shuni ko'rsatdiki, nanopartikulalar, nanotubalar, nanokristalli materiallar, nanokompozitlar va grafenlar tegishli ravishda 400000, 181000, 144000, 140000 va 119000 ISI indekslangan maqolalarida 2018 yil sentyabrgacha qayd etilgan. Patentlarga kelsak, 45600, 32100, 12700, 12500 va 11800 patentlarida nanozarralar, nanotubalar, nanokompozitlar, grafen va nanoviralar rol o'ynagan. Jahon bozorlarida mavjud bo'lgan taxminan 7000 tijorat nano asosidagi mahsulotni monitoring qilish natijasida 2330 ga yaqin mahsulotning xususiyatlari nanopartikullar yordamida yoqilgan yoki yaxshilanganligi aniqlandi. Lipozomalar, nanofilalar, nanokolloidlar va aerogellar ham iste'mol mahsulotlarida eng keng tarqalgan nanomateriallardan edi.[57]


The Evropa Ittifoqi Nanomateriallar bo'yicha Observatoriyasi (EUON) ma'lumotlar bazasini yaratdi (NanoData) ma'lum patentlar, mahsulotlar va nanomateriallarga oid ilmiy nashrlar to'g'risida ma'lumot beradi.Entsiklopediya site:uz.wikisko.ru