1.3 Нанодобавки

У даний час нанотехнології (НТ) є однією з найперспективніших та важливих галузей знань. Із ними пов’язують надії на нові напрями й швидкі прориви розвитку у багатьох технологічних і технічних сферах.

Швидкий розвиток нанотехнологій зумовлений тим, що при наноструктуруванні отримують якісно нові характеристики, а також непередбачену поведінку матеріалів. Це здійснюється тому, що властивості речовин пов’язані із критичною чи характеристичною довжиною, що зумовлена природою конкретного явища. Головні хімічні й фізичні властивості змінюються, а розмір твердих тіл стає зрівняним із характеристичними довжинами, більшість з яких лежать у нанометровому діапазоні.

Потенціал практичного застосування наноструктурованих матеріалів без сумнівів є основною причиною підвищеного інтересу до них. На даний час уже існує значна кількість комерційних розробок у даній галузі. Утворення широкомасштабних недорогих методів отримання наноструктурованих матеріалів є однією з найскладніших ключових задач, яка стоїть перед нанонаукою, тому її вирішення потрібне для технологічного застосування отриманих результатів.

За висновком WTEC, у нанотехнологій величезний потенціал для застосування у значній кількості різних практичних галузей – від виготовлення більш легких й міцних конструкційних матеріалів до скорочення часу поставки наноструктурованих лікарських засобів у кровоносну систему, а також збільшення об’єму магнітних носіїв й утворення тригерів для швидкісних комп’ютерів.

У останні кілька років ВНТ розглядають, як системоутворюючий чинник економіки ХХІ століття, заснований на знаннях, а не на застосуванні природних ресурсів або їхній переробці. Окрім цього, нанотехнології прискорюють розвиток сучасної парадигми усієї виробничої діяльності: не «зверху-вниз», яка застосовується у традиційних технологіях, у них виріб отримують шляхом відкидання лишнього матеріалу від більшої заготовки, а «знизу-вгору» – від окремого атома – до виробу.

Вони самі виступають як джерело нового підходу до підвищення якості життя й розв'язання безлічі соціальних проблем в постіндустріальній спільноті. Проблема утворення наноструктур із вказаними властивостями та контрольованими розмірами належить до числа найважливіших проблем ХХІ віку. Її розв'язок принесе революційні зміни в матеріалознавство, хімію, електроніку, механіку, біологію й медицину.

1.3.1 Вуглецеві нанотрубки

Вуглецеві нанотрубки характеризуються комплексом унікальних електричних, теплофізичних й механічних властивостей. Перераховані властивості залежать від способу виготовлення ВНТ. Найбільш цікава характеристика вуглецевих нанотрубок у тому, що вони здатні бути напівпровідниками чи металічними провідниками у залежності від їх структури та діаметра.

Суттєвою характеристикою матеріалів є магнітоопір – це залежність електроопору речовин при накладанні постійного магнітного поля. Вуглецеві нанотрубки при низькій температурі показують від’ємний магніторезестивний ефект.

Вуглецеві нанотрубки мають рекордні значення пружності й міцності. Міцність при розтяганні одношарових вуглецевих нанотрубок дорівнює 45 ГПа, а стальні сплави руйнуються при навантаженні в 2 ГПа. Тож, ВНТ близько у 20 разів міцніші за сталь. Багатошарові нанотрубки теж мають кращі, ніж в сталі, механічні властивості, але вони не високі в порівнянні з одношаровими.

Вуглецеві нанотрубки мають дуже високу твердість та корозійну стійкість, вони не розчинні ні у «царській горілці», ні у концентрованих лужних розчинах. Значна питома поверхня нанотрубок (500÷1500) м²/г постачає їм велику адсорбційну здатність. Вони ефективно поглинають діоксин сірки, дисульфіди, сірководень, діоксини, фтор, аміак, хлор, меркаптани тощо.