Co to jest nanokompozyt?

Nanokompozyt to materiał stworzony przez człowieka zaprojektowany do zwiększonej wydajności w dowolnej liczbie unikalnych zastosowań: strukturalne, funkcjonalne lub kosmetyczne. Podobnie jak w przypadku innych kompozytów, nanokompozyt obejmuje medium podstawowe lub matrycę, złożone z plastiku, metalu lub ceramiki w połączeniu z nanocząstkami w zawiesinie. Cząstki wypełniające są znacznie mniejsze niż w zwykłych kompozytach i mają wielkość dużych cząsteczek, co najmniej sto razy mniejsze niż jądro ludzkiej komórki jajowej.

Solidne medium podstawowe nanokompozytu zaczyna się jako ciecz, którą można spryskać na powierzchni, wytłaczanie lub wstrzyknięcie do formy. Cząstki wypełniające działają w zależności od ich kształtu: okrągłe, jak kula lub długa i cienka, jak rurka. Fullerens, nanocząstki złożone w całości z atomów węgla, takich jak buckyballs lub nanorurki, są rzędami wielkości mniejszymi niż włókna węglowe lub wypełniacze koralików występujące w regularnych kompozytach. Te fulereny mogą przenosić dowolną liczbę reaktywnych cząsteczek używanych wZastosowania lecznicze.

Im mniejszy rozmiar cząstek wypełniacza w zawiesinie w podłożu podstawowym, tym większa powierzchnia dostępna do interakcji i, tym większy potencjał wpływania na właściwości materiału. Na stadiach formowania nanokompozytów podłoże podstawowe musi łatwo płynąć w formy. W przypadku niektórych aplikacji wypełniacz musi się wyrównać i nie zakłócać, przepływ w określonych kierunkach, w których wymagana jest siła lub przewodność. Wypełniacze o wysokich stosunkach długości do szerokości dobrze wyrównują przepływ płynnej podstawy, która jeszcze nie stała się solidna.

Zwiększona powierzchnia mniejszych cząstek w nanokompozytach wymusza ich dyfuzję i zmusza je do bardziej równomiernie rozmieszczenia, co powoduje bardziej spójne właściwości materiałowe. Zlekanie nanocząstek podczas przepływu i zestawu pożywki podstawowej jest spowodowane resztkowymi ładunkami atomowymi lub podczas rozgałęzienia cząstek tangle gdy płyną do siebie. Niepożądane i nierównomierne zlewy przyczynia się do naprężeń szczątkowych w materiale, gdy podłoże podstawowe staje się stałe. Nierówne rozkłady nanocząstek w krytycznych lokalizacjach mogą spowodować awarię projektu, przestanie działać lub pękać. Jedną metodą gwarantującą nawet rozkład cząstek jest sonochemia, w której - w obecności fal ultradźwiękowych - pęcherzyki są tworzone i zapadają się, rozpraszając nanocząstki bardziej równomiernie.

Wiele zastosowań materiałów nanokompozytowych kilka zainteresowanych to elektroniczne, optyczne i biomedyczne. Nanokompozyty łączące pożywkę podstawową polimerową z nanorurkami węglowymi są stosowane w opakowaniu elektroniki, które wymagają obrażeń w celu rozproszenia statycznych ładunków elektrycznych i nabudowach termicznych. W przypadku przezroczystości optycznej nanocząstki o optymalnym rozmiarze nie rozpraszają światła, ale pozwoli mu przejść, jednocześnie dodając wytrzymałość materiału. W fotowoltaice, im mniejsze cząstki, wielkieER wchłaniania słonecznego, co powoduje większą produkcję energii elektrycznej. Nanocząstki w soczewkach kontaktowych, utworzone z podstawy polimeru, zmieniają kolor w zależności od ilości glukozy w płynie łzowym pacjenta, co wskazuje na potrzebę insuliny cukrzycy.