Nanokompozit Nedir?

Bir nanokompozit, herhangi bir sayıda benzersiz uygulamada gelişmiş performans için tasarlanmış insan yapımı bir malzemedir: yapısal, işlevsel veya kozmetik. Diğer kompozitlerde olduğu gibi nanokompozit, süspansiyon halindeki nanoparçacıklarla birleştirilmiş plastik, metal veya seramikten oluşan bir baz ortam veya matris içerir. Dolgu parçacıkları normal kompozitlerdekinden çok daha küçüktür ve büyük moleküllerin büyüklüğüdür, insan yumurta hücresinin çekirdeğinden en az yüz kat daha küçüktür.

Bir nanokompozitin katı bazlı ortamı, bir yüzeye püskürtülebilen, kalıptan çekilebilen veya enjekte edilebilen bir sıvı olarak başlar. Dolgu parçacıkları şekillerine bağlı olarak çalışır: yuvarlak, top gibi, uzun ve ince, tüp gibi. Fullerenler, tamamen buckyball veya nanotüpler gibi karbon atomlarından oluşan nanopartiküller, normal kompozitlerde bulunan karbon fiberlerden veya boncuk dolgu maddelerinden daha küçük büyüklükteki emirlerdir. Bu fullerenler, tıbbi uygulamalarda kullanılan herhangi bir sayıda reaktif molekülü taşıyabilir.

Dolgu parçacıklarının baz ortam içindeki süspansiyondaki boyutu ne kadar küçükse, etkileşim için uygun olan yüzey alanı o kadar büyük ve malzeme özelliklerini etkileme potansiyeli de o kadar fazladır. Nanokompozitlerin şekillendirme aşamalarında, baz ortamın kalıplara kolayca akması gerekir. Bazı uygulamalarda, dolgu maddesi, mukavemet veya iletkenliğin gerekli olduğu belirli yönlerdeki akışla aynı hizada olmalı ve bozulmamalıdır. Boy / genişlik oranlarına sahip dolgular, henüz katı hale gelmemiş bir sıvı bazın akışında iyi bir şekilde hizalanır.

Nanokompozitlerde daha küçük partiküllerin artan yüzey alanı difüzyonlarını zorlar ve onları daha dengeli materyal özellikleriyle sonuçlanan daha dengeli dağılmaya zorlar. Nano partiküllerin akış sırasında ve baz ortamın setinde toplanması, artık atom yüklerinden veya dallanma partiküllerinin birbirine akarken karışmadığı zaman ortaya çıkar. İstenmeyen ve düzensiz yığılma, baz ortam katı hale geldiğinde malzemedeki kalıntı gerilmelere katkıda bulunur. Kritik konumlardaki eşit olmayan nanoparçacık dağılımları bir tasarımın başarısız olmasına, çalışmasının durmasına veya kırılmasına neden olabilir. Parçacıkların eşit dağılımını garanti eden bir yöntem, ultrason dalgalarının varlığında kabarcıkların oluştuğu ve çöktüğü, nanoparçacıkları daha eşit şekilde dağıttığı sonokimyadır.

Nanokompozit malzemeler için yapılan pek çok uygulamadan, ilgi alanlarından bazıları elektronik, optik ve biyomedikaldir. Polimer bazlı bir besiyerini karbon nanotüplerle birleştiren nanokompozitler, statik elektrik yüklerini ve termal birikintileri dağıtmak için muhafaza gerektiren elektronik paketlemede kullanılır. Optik saydamlık için, optimal büyüklükteki nanoparçacıklar ışığı saçmaz, ancak malzemeye kuvvet eklerken geçmesine izin verir. Fotovoltaikte, partiküller ne kadar küçük olursa, güneş emilimi o kadar yüksek olur ve bu da daha fazla elektrik üretimi sağlar. Polimer bazdan oluşan kontakt lenslerdeki nanopartiküller, hastanın gözyaşı sıvısındaki glikoz miktarına bağlı olarak renk değiştirerek, diyabet hastasının insülin ihtiyacını belirtir.