Was sind die verschiedenen Arten von Nanomaterialien?
Nanomaterialien bestehen aus vielen verschiedenen Chemikalien und Verbindungen. Einmal gebildet, sind diese Materialien extrem klein, was dem Nanoprodukt einzigartige Eigenschaften verleiht. Es gibt vier Hauptklassen von Materialien, aus denen nanoskalige Produkte hergestellt werden, darunter Metall, Kohlenstoff, Verbundwerkstoffe und Dendrimere. Diese Produkte sind vielseitig einsetzbar und werden in der Automobilindustrie, der biomedizinischen Industrie, in Folien und vielem mehr eingesetzt.
Das Material im Nanomaßstab ist aufgrund seiner Größe einzigartig und reicht von einem Nanometer bis zu mehreren hundert Nanometern. Elektrische, optische und chemische Eigenschaften sind im Nanomaßstab sehr unterschiedlich als im größeren Maßstab. Ein Grund für die unterschiedlichen Eigenschaften ist, dass sich mehr als die Hälfte der Materialatome auf der Oberfläche befinden. Gegenstände im großen Maßstab haben viel weniger Atomanteile an der Oberfläche.
Metallbasierte Nanomaterialien sind solche wie Nanogold, Quantenpunkte und Nanosilber. Quantenpunkte gibt es in verschiedenen Größen mit einer maximalen Größe von mehreren hundert Nanometern. Der Punkt enthält Halbleiterkristalle, die zusammengepackt sind, sodass sich Tausende von Atomen auf einer sehr kleinen Fläche befinden. Andere in diesem kleinen Maßstab verwendete Chemikalien auf Metallbasis schließen Arten von Metalloxiden ein.
Nanomaterialien auf Kohlenstoffbasis bestehen hauptsächlich aus Kohlenstoff. Der Kohlenstoff wird zu Hohlrohren, Ellipsoiden oder Kugeln geformt. Ellipsoidale und sphärische Kohlenstoffnanomaterialien werden als Fullerene bezeichnet. Hohlrohrförmige Materialien werden Nanoröhren genannt.
Zu den Anwendungen von Produkten auf Kohlenstoffbasis gehört es, Filme fester und leichter zu machen. Sie verbessern auch die Qualität und Lebensdauer verschiedener Beschichtungen mechanischer Teile. Diese Materialien werden üblicherweise auch für elektronische Anwendungen verwendet.
Verbundwerkstoffe sind eine dritte Klasse von Materialien aus anderen Nanomaterialien, die mit großen sperrigen Materialien oder anderen Nanopartikeln kombiniert werden. Diese Verbundwerkstoffe werden für flammhemmende Eigenschaften verwendet, verbessern die mechanische Leistung und wirken als Barriere für Verpackungen. Eine kleine Menge von Verbundwerkstoffen (nur zwei Prozent) kann die Festigkeit von Gegenständen um bis zu 100 Prozent erhöhen. Das Erstellen von Verbundwerkstoffen kann mithilfe von Ionenaustauschtechnologie und Erhitzen recht einfach sein. Reaktionen unter Verwendung von Polymerisation sind ein weiterer Weg, um Verbundwerkstoffe schnell herzustellen.
Ein Dendrimer ist eine andere Art von Nanomaterial. Dies sind Polymere, die viele Verzweigungen enthalten. Sie sehen normalerweise wie Ketten aus und haben zahlreiche Kettenenden, die so hergestellt werden können, dass sie spezifische Funktionen haben, die normalerweise für chemische Reaktionen verwendet werden. Einige Dendrimere können dreidimensional sein und einen inneren Hohlraum aufweisen, in den andere Moleküle passen können. Die Arzneimittelabgabe ist eine Verwendung dieses inneren Hohlraums, der in Dendrimeren zu finden ist. Diese finden auch Anwendung in der Gentherapie und der medizinischen Diagnostik.