Co je to nanokompozit?
Nanokompozit je umělý materiál určený pro zvýšený výkon v libovolném počtu jedinečných aplikací: strukturální, funkční nebo kosmetický. Stejně jako u jiných kompozitů i nanokompozit zahrnuje základní médium nebo matrici složenou z plastu, kovu nebo keramiky kombinované s nanočásticemi v suspenzi. Částice plniva jsou mnohem menší než částice v běžných kompozitech a jsou velikostí velkých molekul, nejméně stokrát menší než jádro lidské vaječné buňky.
Pevné základní médium nanokompozitu začíná jako kapalina, kterou lze postříkat na povrch, extrudován nebo vstříknut do formy. Částice plniva fungují v závislosti na jejich tvaru: kulaté, jako koule nebo dlouhá a tenká, jako trubice. Fullereny, nanočástice složené výhradně z atomů uhlíku, jako jsou buckyball nebo nanotrubice, jsou řádově menší než uhlíková vlákna nebo plniva korálků nalezených v běžných kompozitách. Tyto fullereny mohou nést libovolný počet reaktivních molekul použitýchLéčivé aplikace.
Čím menší velikost částic plniva v suspenzi v základním médiu, tím větší je dostupná plocha pro interakci a tím větší je potenciál ovlivnit vlastnosti materiálu. Ve fázích formování nanokompozitů musí základní médium snadno proudit do plísní. U některých aplikací musí výplň zarovnat a ne narušit tok v konkrétních směrech, kde je vyžadována síla nebo vodivost. Plnivy s poměrem s vysokou délkou k šířce se dobře vyrovnávají v toku tekuté základny, která se ještě musí stát pevným.
Zvýšená povrchová plocha menších částic v nanokompozitech nutí jejich difúzi a nutí je, aby byli rovnoměrněji distribuováni, což vede k konzistentnějším vlastnostem materiálu. Shlukování nanočástic během průtoku a sady základního média je způsobeno zbytkovým atomovým nábojem nebo při větvení částic tanglE, jak do sebe proudí. Nežádoucí a nerovnoměrné shlukování přispívá k zbytkovému napětí v materiálu, když se základní médium stane pevným. Nerovnoměrné rozdělení nanočástic v kritických místech by mohlo způsobit selhání designu, přestat fungovat nebo se zlomit. Jednou z metod zaručující rovnoměrné rozdělení částic je sonochemie, ve které - v přítomnosti ultrazvukových vln - se vytvářejí a kolapsují bubliny, rozptylují nanočástice rovnoměrněji.
Z mnoha aplikací pro nanokompozitní materiály jsou několik zajímavých elektronických, optických a biomedicínských. Nanokompozity kombinující polymerní základní médium s uhlíkovými nanotrubicemi se používají v balení elektroniky, které vyžadují, aby se pouzdro rozptýlily statické elektrické náboje a tepelné nahromadění. Pro optickou průhlednost se nanočástice optimální velikosti rozptýlí, ale umožní jej projít a přitom přidávat sílu do materiálu. Ve fotovoltaice, čím menší jsou částice, velkéSluneční absorpce, což má za následek větší produkci elektřiny. Nanočástice v kontaktních čočkách, tvořených polymerní základnou, mění barvu v závislosti na množství glukózy v trhací tekutině pacienta, což ukazuje na potřebu inzulínu diabetiku.