Was ist ein Nanokomposit?
A Nanocomposite ist ein künstliches Material, das für eine verbesserte Leistung in einer beliebigen Anzahl einzigartiger Anwendungen entwickelt wurde: strukturell, funktional oder kosmetisch. Wie bei anderen Verbundwerkstoffen umfasst der Nanokomposit ein Basismedium oder eine Matrix, die aus Kunststoff, Metall oder Keramik in Kombination mit Nanopartikeln in Suspension besteht. Die Füllstoffpartikel sind viel kleiner als die in normalen Verbundwerkstoffen und die Größe großer Moleküle, mindestens einhundertmal kleiner als der Kern einer menschlichen Eierzelle.
Das feste Basismedium eines Nanokomposits beginnt als Flüssigkeit, die auf eine Oberfläche besprüht, extrudiert oder in eine Form injiziert werden kann. Die Füllstoffpartikel funktionieren je nach Form: rund, wie eine Kugel oder lang und dünn wie ein Rohr. Fullerenes, Nanopartikel, die ausschließlich aus Kohlenstoffatomen wie Buckyballs oder Nanoröhren bestehen, sind Größenordnungen, die kleiner sind als die Kohlenstofffasern oder Perlenfüller, die in regulären Verbundwerkstoffen enthalten sind. Diese Fullerenes können eine beliebige Anzahl von reaktiven Molekülen tragenMedizinische Anwendungen. In den Formenstadien von Nanokompositen muss das Basismedium leicht in Formen fließen. Bei einigen Anwendungen muss sich der Füllstoff mit der Fluss in bestimmte Richtungen, in denen Stärke oder Leitfähigkeit erforderlich ist, übereinstimmen und nicht stören. Füllstoffe mit hohen Verhältnissen von Länge zu Breite richten sich gut in der Fluss einer flüssigen Basis aus, die noch nicht fest geworden ist.
Die erhöhte Oberfläche der kleineren Partikel in Nanokomposites erzwingt ihre Diffusion und zwingt sie, gleichmäßiger verteilt zu sein, was zu konsistenterer Materialeigenschaften führt. Die Klumpen von Nanopartikeln während des Flusses und der Satz des BasismediumE wie sie ineinander fließen. Unerwünschtes und ungleiches Klumpen trägt zu Restspannungen im Material bei, wenn das Basismedium fest wird. Unebene Nanopartikelverteilungen an kritischen Stellen können dazu führen, dass ein Design fehlschlägt, die Funktionsweise nicht mehr beendet oder brechen kann. Eine Methode, die eine gleichmäßige Verteilung von Partikeln garantiert, ist die Sonochemie, in der - in Gegenwart von Ultraschallwellen - Blasen gebildet und zusammenbrechen, wobei Nanopartikel gleichmäßiger dispergieren.
der vielen Anwendungen für Nanokompositmaterialien sind einige von Interesse elektronisch, optisch und biomedizinisch. In der Verpackung der Elektronik werden Nanokompositen verwendet, die ein Polymerbasismedium mit Kohlenstoffnanoröhren kombinieren, bei denen die Häuser erforderlich sind, um statische elektrische Ladungen und thermische Aufbauten zu leiten. Für die optische Transparenz werden Nanopartikel einer optimalen Größe nicht beleuchtet, sondern lassen sie durchlaufen, während sie dem Material noch Festigkeit hinzufügen. In der Photovoltaik, je kleiner die Partikel, desto Großerer die Sonnenaufnahme, was zu einer stärkeren Stromerzeugung führt. Nanopartikel in Kontaktlinsen, die aus einer Polymerbasis gebildet sind, ändern die Farbe abhängig von der Menge an Glukose im Tränenflüssigkeit des Patienten, was auf den Insulinbedarf eines Diabetikers hinweist.