Лекция 26-27. Виды наноматериалов, проблемы и перспективы нанотехнологии
литература:
1. Суздалев, Игорь Петрович. Нанотехнология: физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов / И.П. Суздалев .— М.
:КомКнига, 2006 .— 589 с.
2.Андриевский Р.А., Рагуля А.В. Наноструктурные материалы. М.:
Академия, 2005.- 187 с.
3. Физическое металловедение: Учебник для вузов./ Грачев С.В., Бараз В.Р., Богатов А.А.,Швейкин В.П. – Екатеринбург: Изд-во УГТУ- УПИ, 2001. 534 с.
4. Пул, Ч. Нанотехнологии : Учеб. пособие для вузов / Ч. Пул, Ф. Оуэнс
.— 2-е изд., доп .— М. : Техносфера, 2005.— 334 с.
5. А.И.Гусев. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. М.: Фзматлит, 2009.- 416 с.
6. Д.И.Рыжонков, В.В.Лёвина, Э.Л.Дзидзигури. Наноматериалы: Учеб. Пособие. М.:БИНОМ, Лаборатория знаний. 2008. 365 с.
•29 декабря 1959 года Р. Фейнман прочел лекцию «Там, внизу, много места: приглашение в новый мир физики»
•Речь была о проблеме контроля и управления строением вещества в интервале очень малых размеров
К наноматериалам условно относят дисперсные и массивные материалы,
содержащие структурные элементы (зерна, кристаллиты, блоки, кластеры и т.п.), геометрические размеры которых
1)хотя бы в одном измерении не превышают 100 нм, и
2)обладающие качественно новыми функциональными и эксплуатационными характеристиками
для прочностных свойств это будет размер бездефектного кристалла, для магнитных свойств – размер однодоменного кристалла,
для электропроводности – длина свободного пробега электронов
К нанотехнологиям можно отнести технологии, обеспечивающие возможность контролируемым образом
- создавать и модифицировать наноматериалы, а также
- осуществлять их интеграцию в полноценно функционирующие системы большего масштаба.
Особенность нанотехнологий - междисциплинарность
Причины развития наноиндустрии обусловлены
•стремлением к миниатюризации изделий,
•уникальными свойствами материалов в наноструктурном состоянии,
•необходимостью разработки и внедрения материалов с качественно и количественно новыми свойствами,
•развитием новых технологических приемов и методов, базирующихся на принципах самосборки и самоорганизации,
•практическим внедрением современных приборов исследования, диагностики и модификации наноматериалов (сканирующая зондовая микроскопия),
•развитием и внедрением новых технологий, представляющих собой последовательность процессов литографии, технологий получения нанопорошков и т.п.,
•приближением к фундаментальным ограничениям (скорость света, соизмеримость наноструктурных элементов с длиной волны электрона и т.п.).
Классификация наноматериалов:
•0D – квантовые точки
•1D – нити, волокна, вискеры
•2D – пленки, покрытия
•3D – объемные материалы
Два подхода к созданию наноматериалов:
1)«Сверху вниз» - физические методы, измельчение
2)«Снизу вверх» - химические методы, синтез
Схема установки для получения нанопорошка методом плазменной струи
1 – тигель с образцом
2 – плазмотрон
3 – плазма
4 – зона конденсации
5 – пластинчатые сборники наноматериала с водяным Охлаждением 6 – емкость для сбора продуктов
Схема получения высокодисперсных металлических порошков в левитационно-струйном генераторе
1 – испаритель
2 – капля
3 – индуктор
4 – аэрозоль
5 – холодильник
6 – фильтр
7 – контейнер
8 – насос
9 – механизм подачи проволоки
Нанолитография – «рисунок» ионным или электронным пучком
(наноэлектроника)