Principalele metode de obținere a nanomaterialelor pe scurt. Tehnologii de bază pentru obținerea nanomaterialelor. Tehnologia Materialelor Consolidate

Structura și, în consecință, proprietățile nanomaterialelor sunt formate în stadiul fabricării lor. Importanța tehnologiei ca bază pentru asigurarea unei performanțe stabile și optime a nanomaterialelor este destul de evidentă; acest lucru este important și din punctul de vedere al economiei lor.

Tehnologia nanomaterialelor, în concordanță cu diversitatea acestora din urmă, se caracterizează printr-o combinație, pe de o parte, de metode metalurgice, fizice, chimice și biologice și, pe de altă parte, de metode tradiționale și fundamental noi. Deci, dacă marea majoritate a metodelor de obținere a nanomaterialelor consolidate sunt destul de tradiționale, atunci operațiuni precum fabricarea, de exemplu, „pixuri cuantice” folosind un microscop cu scanare tunel, formarea de puncte cuantice prin auto-asamblarea atomilor sau utilizarea tehnologia de cale ionică pentru a crea structuri poroase în materiale polimerice se bazează pe metode tehnologice fundamental diferite.

Metodele biotehnologiei moleculare sunt, de asemenea, foarte diverse. Toate acestea complică prezentarea fundamentelor tehnologiei nanomaterialelor, ținând cont de faptul că multe detalii tehnologice („know-how”) sunt descrise de autori doar în termeni generali, iar adesea mesajul este de natură publicitară. În plus, sunt analizate doar principalele și cele mai caracteristice metode tehnologice.

Tehnologia Materialelor Consolidate

Tehnologia pulberilor

O pulbere este înțeleasă ca un set de corpuri solide individuale (sau agregatele acestora) în contact cu dimensiuni mici - de la câțiva nanometri până la o mie de microni [Powder materials science / Andrievsky R.A. - M.: Metalurgie, 1991. - 205 p.]. În ceea ce privește fabricarea nanomaterialelor, ca materii prime se folosesc pulberi ultrafine; particule cu o dimensiune de cel mult 100 nm, precum și pulberi mai mari obținute în condiții de măcinare intensivă și constând din cristalite mici cu o dimensiune similară celor indicate mai sus.

Operațiunile ulterioare ale tehnologiei pulberilor - presare, sinterizare, presare la cald etc. - sunt concepute pentru a oferi o probă (produs) de forme și dimensiuni date cu structura și proprietățile corespunzătoare. Totalitatea acestor operațiuni este adesea numită, la sugestia lui M.Yu. Balshina, consolidare. În ceea ce privește nanomaterialele, consolidarea ar trebui să asigure, pe de o parte, compactarea aproape completă (adică, absența macro și microporilor în structură) și, pe de altă parte, să păstreze nanostructura asociată cu dimensiunile inițiale ale ultrafinei. pulbere (adică mărimea granulelor în materialele sinterizate ar trebui să fie cât mai mică posibil și în orice caz mai mică de 100 nm).

Metodele de obținere a pulberilor pentru fabricarea nanomaterialelor sunt foarte diverse; ele pot fi împărțite condiționat în chimice și fizice, principalele dintre care, cu indicarea celor mai caracteristice pulberi ultrafine, sunt date în tabelul 1.

Tabelul 1. Principalele metode de obținere a pulberilor pentru fabricarea nanomaterialelor

	varianta metodei	materiale
Metode fizice
Evaporare și condensare	Vacuum sau gaz inert	Zn, Cu, Ni, Al, Be, Sn, Pb, Mg, Ag, Cr, MgO, Al 2 O 3 , Y 2 O 3 , ZrO 2 , SiC
în gazul de reacție	TiN, AlN, ZrN, NbN, Zr03, Al203, Ti02.
Distrugerea Energiei Înalte	Măcinare	Fe-Cr, Be, Al 2 O 3 , TiC, Si 3 N 4 , NiAl, TiAl, AlN
Tratament de detonare	BN, SiN, TiC, Fe, diamant
explozie electrică	Al, Cd, Al203, Ti02.
*Metode chimice*
	Produse chimice plasmatice	TiC, TiN, Ti(C,N), VN, AlN, SiC, Si3N4, BN, W
laser	Si3N4, SiC, Si3N4-SiC
Termic	Fe, Cu, Ni, Mo, W, BN, TiC, WC-Co
Temperatură ridicată cu autopropagare	SiC, MoSi2, Aln, TaC
	mecanicochimic	TiC, TiN, NiAl, TiB2, Fe-Cu, W-Cu
Electrochimic	WC, Ce02, Zr02, WB4
mortar	Mo2C, BN, TiB2, SiC
criochimic
Descompunere termică	Precursori condensați	Fe, Ni, Co, SiC, Si3N4, BN, AlN, ZrO2, NbN
	Precursori gazoși	ZrB2, TiB2, BN

Să luăm în considerare câteva dintre metodele de obținere a pulberilor ultrafine.

metoda de condensare . Această metodă este cunoscută de mult timp și studiată teoretic în cea mai mare măsură. Există o nucleare omogenă și eterogenă a embrionilor (clusters).

În primul caz, nucleul apare fluctuant, iar prin modificarea suprasaturației sistemului (creșterea sau scăderea presiunii vaporilor, variarea temperaturii procesului), se poate controla valoarea razei critice a nucleului și se poate obține dimensiunea dorită a particulei. pulberile rezultate. Efectuând evaporarea în medii neutre și introducerea suprafețelor străine în spațiul de evaporare, este posibilă provocarea nucleării eterogene pentru care înălțimea barierei de potențial pentru formarea unui nucleu critic este mult mai mică în comparație cu condensarea omogenă în vrac. Astfel, există cel puțin două condiții necesare și suficiente pentru obținerea pulberilor ultrafine prin metode de condensare - o suprasaturare mare și prezența moleculelor de gaz neutru în vaporii condensați.

O configurație de laborator pentru obținerea pulberilor metalice ultrafine a fost dezvoltată la Institutul de Fizică Chimică al Academiei de Științe a URSS în anii 1960. [Metoda de levitare pentru obținerea pulberilor metalice ultradisperse /Gen M.Ya., Miller A.V. Suprafaţă. Fizica, chimie, mecanica. - 1983. Nr. 2., S. 150-154.]. O picătură de metal topit atârnată într-un câmp de inducție este suflată de un curent de argon de înaltă puritate, care transportă nanoparticulele condensate într-un colector special de pulbere, care este descărcat într-o atmosferă controlată neoxidantă. Depozitarea ulterioară a pulberilor și operațiunile tehnologice corespunzătoare se realizează și în argon.

Metoda de condensare a fost utilizată în instalația Glater (Figura 1), în care producerea de pulbere ultrafină în atmosferă de gaz inert rarefiat este combinată cu presarea în vid. Nanoparticulele condensate pe suprafața unui cilindru rotativ răcit sunt îndepărtate cu o racletă specială și colectate într-o matriță 2 prepresare (presiune de până la 1 GPa), apoi într-o matriță specială 1 compactarea se realizează la presiuni mai mari (până la 3–5 GPa). Productivitatea plantei Glaiter este scăzută, este limitată în principal de ratele scăzute de evaporare.

Figura 1. Schema instalatiei Glaiter: 1 - unitate de compactare la presiune mare; 2 - unitate de precomprimare; 3 - evaporator; 4 - colector rotativ racit cu azot lichid; 5 - racleta

Metodele de condensare, în principiu, asigură producerea de pulberi ultrafine cu o dimensiune a particulelor de până la câțiva nanometri, dar durata procesului de obținere a unor astfel de obiecte (și, în consecință, costul) este destul de mare. La cererea consumatorilor, pe suprafața pulberii pot fi aplicate pelicule subțiri de polimer pentru a preveni aglomerarea și coroziunea.

Măcinare de înaltă energie . Sinteză mecanicochimică . Mărunțirea este un exemplu tipic de tehnologie de sus în jos. Măcinarea în mori, dezintegratoare, atritoare și alte dispozitive de dispersie are loc datorită strivirii, despicarii, tăierii, abraziunii, tăierii, impactului sau unei combinații a acestor acțiuni. Figura 2 prezintă schema atritorului, în care, datorită rotației sarcinii zdrobite și a bilelor, efectele de impact și abrazive sunt combinate, și schema morii vibrante, a cărei proiectare asigură o viteză mare a bilelor. și frecvența impacturilor. Pentru a provoca distrugerea, măcinarea este adesea efectuată la temperaturi scăzute. Eficiența măcinarii este influențată de raportul dintre masa bilelor și amestecul de măcinat, care este de obicei menținut în intervalul de la 5:1 la 40:1.

Figura 2 Schema instalațiilor de măcinat:

a - atritor (1 - corp, 2 - bile, 3 - rotor rotativ); b - moara vibranta (1 - motor, 2 - vibrator, 3 - arcuri, 4 - tamburi cu bile si sarcina zdrobita)

Asigurând, în principiu, o performanță acceptabilă, măcinarea nu conduce însă la producerea de pulberi foarte fine, întrucât există o anumită limită de măcinare corespunzătoare realizării unui fel de echilibru între procesul de distrugere a particulelor și aglomerarea acestora. Chiar și la măcinarea materialelor fragile, dimensiunea particulelor rezultată este de obicei nu mai mică de aproximativ 100 nm; particulele constau din cristalite cu o dimensiune de cel puțin 10-20 nm. De asemenea, trebuie luat în considerare faptul că în timpul procesului de măcinare, produsul este aproape întotdeauna contaminat cu materialul bilelor și căptușelii, precum și cu oxigen.

Sinteza chimică plasmatică [Troitsky V.N. Obținerea pulberilor ultrafine în descărcarea cu microunde cu plasmă// Generatoare cu plasmă cu microunde: fizică, tehnologie, aplicație/ Batenin V.M. şi alţii - M.: Energoatomizdat, 1988. - S. 175-221.]. Sinteza în plasmă la temperatură joasă se realizează la temperaturi ridicate (până la 6000-8000 K), ceea ce asigură un nivel ridicat de suprasaturare, viteze mari de reacții și procese de condensare. Sunt utilizate atât torțe cu plasmă cu arc, cât și generatoare de plasmă cu frecvență înaltă și cu microunde (SHF). Mașinile cu arc sunt mai productive și mai accesibile, dar unitățile cu microunde produc pulberi mai fine și mai pure. O diagramă a unei astfel de instalații este prezentată în Figura 3. Clorurile metalice, pulberile metalice, siliciul și compușii organometalici sunt utilizați ca produse inițiale pentru sinteza chimică cu plasmă.

Figura 3 Schema instalației de microunde pentru sinteza chimică plasmă:

I - echipament de putere (1 - generator de microunde); II - echipamente tehnologice principale (2 - pistolet cu plasmă, 3 - dispozitiv de introducere a reactiv, 4 - reactor, 5 - schimbător de căldură, 6 - filtru, 7 - colector de pulbere, 8 - dozator de reactiv, 9 - evaporator); III, IV - echipament tehnologic auxiliar și respectiv unitate de control (10 - supape, 11 - rotametre, 12 - manometre, 13 - sistem de purificare a gazelor, 14 - scruber, 15 - intrare gaz plasma, 16 - intrare gaz purtător, 17 - gaze de ieșire)

Datorită particularităților sintezei plasma-chimice (proces neizotermic, posibilitatea de coagulare a particulelor etc.), distribuția dimensională a particulelor obținute este în majoritatea cazurilor destul de largă.

Sinteză sub tratament cu ultrasunete [ Aplicații ale ultrasunetelor la chimia materialelor/ Suslick K.S., Price G.J. Revizuirea anuală Știința materialelor. - 1999. V.2., P. 295-326.]. Această metodă este cunoscută ca sinteză sonochimică, care se bazează pe efectul de cavitație al bulelor microscopice. În timpul cavitației într-un volum mic, se dezvoltă o presiune anormal de mare (până la 50 - 100 MN/m 2) și o temperatură ridicată (până la 3000 K și mai sus), precum și viteze uriașe de încălzire și răcire (până la 10 10 K/s). ). În condiții de cavitație, bula devine, parcă, un nanoreactor. Folosind condiții extreme în interiorul bulelor de cavitație, s-au obținut multe metale nanocristaline (amorfe), aliaje și compuși refractari (de exemplu, nanoparticule de Fe, Ni și Co și aliajele acestora din carbonili, coloizi de aur și cupru, nanooxid de Zr etc.) .

Explozie electrică de fire [Nanopulberi obținute prin metode de încălzire țintă pulsată/ Kotov Yu.A. materiale promițătoare. - 2003. Nr. 4., S. 79-81.]. S-a remarcat de mult timp că atunci când impulsurile de curent cu o densitate de 10 4 -10 6 A/mm 2 sunt trecute prin fire relativ subțiri, are loc o evaporare explozivă a metalului cu condensarea vaporilor acestuia sub formă de particule de diferite dispersități. În funcție de mediu, poate apărea formarea de particule metalice (medii inerte) sau pulberi de oxid (nitrură) (medii oxidante sau de azot). Dimensiunea necesară particulelor și productivitatea procesului sunt controlate de parametrii circuitului de descărcare și de diametrul firului utilizat. Forma nanoparticulelor este predominant sferică; distribuția dimensiunilor particulelor este normal-logaritmică, dar destul de largă. Pentru nanoparticulele cu o dimensiune de 50-100 nm de metale precum Al, Cu, Fe și Ni, productivitatea plantei este de 50-200 g/h cu un consum de energie de până la 25-50 kWh/kg. Se pot produce de asemenea nanopulberi de oxid (Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , MgAl2O 4 etc.), iar după tratamentul de sedimentare, dimensiunea particulelor poate fi foarte mică (20-30 nm).

Unele dintre metodele de obținere a nanopulberilor considerate mai sus în formă generală, desigur, trebuie detaliate. Alegerea metodei optime ar trebui să se bazeze pe cerințele pentru nanopulbere și nanomaterial, ținând cont de considerente economice și de mediu.

Metode de consolidare. Aproape toate metodele cunoscute in tehnologia pulberilor: presare si sinterizare, diverse tipuri de presare la cald, extrudare la cald etc. - aplicabil la pulberile ultrafine. În instalațiile de tipul prezentat în figura 1, în ciuda utilizării unor presiuni de presare destul de ridicate (până la 2-5 GPa), chiar și în condiții de vid și cu o înălțime mică a probei (până la 1 mm), este posibil să se obțină probe. cu o porozitate de cel puțin 10-15%. Pulberile ultrafine se caracterizează printr-o compresibilitate scăzută în timpul presării datorită influenței semnificative a caracteristicilor de frecare între particule. În tehnologia de presare a nanopulberilor la temperatura camerei este eficientă utilizarea vibrațiilor ultrasonice, care reduc efectul elastic după îndepărtarea sarcinii de presare și cresc oarecum densitatea relativă a produselor presate, extinzând posibilitățile de fabricare a acestora sub formă de bucșe și alte forme [Presarea cu ultrasunete a pulberilor ceramice ultrafine / Khasanov OL . Izvestiya vuzov. Fizică. - 2000. Nr. 5., S. 121-127.].

Pentru a elimina porozitatea reziduală, este necesar un tratament termic al probelor presate - sinterizarea. Cu toate acestea, aplicate producției de nanomateriale, modurile obișnuite de sinterizare a obiectelor sub formă de pulbere nu permit păstrarea nanostructurii originale. Procesele de creștere a boabelor (recristalizare) și compactare în timpul sinterizării (contracție), fiind controlate prin difuzie, se desfășoară în paralel, suprapunându-se, și nu este ușor să combinați o viteză mare de compactare cu prevenirea recristalizării.

Astfel, utilizarea metodelor de consolidare cu energie înaltă, care implică utilizarea unor presiuni statice și dinamice ridicate și temperaturi moderate, face posibilă întârzierea creșterii boabelor într-o anumită măsură.

Modurile convenționale de presare și sinterizare a pulberilor ultrafine pot fi utilizate pentru a obține produse semifabricate poroase nanostructurate, care sunt apoi supuse unor operații de tratare sub presiune pentru consolidarea completă. Deci, pulberile de cupru obținute prin metoda condensarii, cu dimensiunea particulelor de 35 nm cu o peliculă de oxid (Cu 2 O 3) de 3,5 nm grosime după presare la o presiune de 400 MPa și sinterizare neizotermă în hidrogen până la 230 °C (încălzire). viteză 0,5 °C/min) a dobândit o densitate relativă de 90% cu o dimensiune a granulelor de 50 nm [Fabricarea materialelor nanostructurate în vrac din nanopulberi metalice: structură și comportament mecanic/ Champion Y., Guerin-Mailly S., Bonnentien J.- L. Scenariul Materialia. - 2001. V.44. N8/9., P. 1609-1613.]. Extrudarea hidrostatică ulterioară a condus la producerea de macrospecime neporoase cu rezistență și plasticitate ridicate (limita de curgere la compresiune 605 MPa, alungire relativă 18%).

Creșterea boabelor în timpul sinterizării convenționale poate fi întârziată folosind moduri speciale de încălzire non-izotermă. În acest caz, datorită concurenței dintre mecanismele de contracție și creșterea boabelor, este posibilă optimizarea proceselor de compactare, eliminând în mare măsură fenomenele de recristalizare. - Kiev: Akademperodiika, 2001. - 180 p.]. Sinterizarea cu electrodescărcare, care se realizează prin trecerea curentului prin proba sinterizată, și tratarea sub presiune la cald a obiectelor sub formă de pulbere (de exemplu, forjare sau extrudare) pot contribui, de asemenea, la inhibarea recristalizării și pot fi utilizate pentru obținerea de nanomateriale. Sinterizarea nanomaterialelor ceramice sub încălzire cu microunde, care duce la o distribuție uniformă a temperaturii pe secțiunea transversală a probei, contribuie, de asemenea, la conservarea nanostructurii. Cu toate acestea, dimensiunea cristalitelor din opțiunile de consolidare enumerate este de obicei la nivelul limitei superioare a mărimii granulelor nanostructurii, adică. de obicei nu mai mic de 50-100 nm.

Introducere

1 Apariția și dezvoltarea nanotehnologiei

2 Fundamentele tehnologiei nanomaterialelor

2.1 Caracteristici generale

2.2 Tehnologia materialelor consolidate

2.2.1 Tehnologii pulbere

2.2.2 Deformare plastică severă

2.2.3 Cristalizare controlată dintr-o stare amorfă

2.2.4 Tehnologia foliilor și a acoperirilor.

2.3 Tehnologia nanomaterialelor polimerice, poroase, tubulare și biologice

2.3.1 Materiale hibride și supramoleculare

2.3.2 Materiale nanoporoase (site moleculare)

2.3.3 Materiale tubulare

2.3.4 Materiale polimerice

3 Caracteristici generale ale aplicării nanomaterialelor

Concluzie

În ultimii câțiva ani, nanotehnologia a ajuns să fie văzută nu numai ca una dintre cele mai promițătoare ramuri ale înaltei tehnologii, ci și ca un factor de formare a sistemului în economia secolului XXI - o economie bazată pe cunoaștere, și nu pe utilizarea resurselor naturale sau prelucrarea acestora. Pe lângă faptul că nanotehnologia stimulează dezvoltarea unei noi paradigme a tuturor activităților de producție („de jos în sus” - de la atomi individuali - la produs, și nu „de sus în jos", precum tehnologiile tradiționale, în care produsul este obținut prin tăierea excesului de material dintr-o piesă de prelucrat mai masivă), este în sine o sursă de noi abordări pentru îmbunătățirea calității vieții și rezolvarea multor probleme sociale într-o societate post-industrială. Potrivit majorității experților în domeniul politicii și investițiilor în știință și tehnologie, revoluția nanotehnologiei care a început va acoperi toate domeniile vitale ale activității umane (de la explorarea spațiului la medicină, de la securitatea națională la ecologie și agricultură), iar consecințele ei vor fi mai amplu si mai profund.decat revolutia informatica din ultima treime a secolului XX. Toate acestea pun sarcini și întrebări nu doar în sfera științifică și tehnică, ci și în fața administratorilor de la diferite niveluri, a potențialilor investitori, a sectorului educațional, a organelor guvernamentale etc.

Nanotehnologia a fost formată pe baza schimbărilor revoluționare în tehnologia computerelor. Electronica ca direcție holistică a apărut în jurul anului 1900 și a continuat să se dezvolte rapid de-a lungul secolului trecut. Un eveniment excepțional de important din istoria sa a fost inventarea tranzistorului în 1947. După aceea, a început perioada de glorie a tehnologiei semiconductoare, în care dimensiunea dispozitivelor de siliciu create era în continuă scădere. În același timp, viteza și volumul dispozitivelor de stocare magnetice și optice au crescut continuu.

Cu toate acestea, pe măsură ce dimensiunea dispozitivelor semiconductoare se apropie de 1 micron, în ele încep să apară proprietăți mecanice cuantice ale materiei, de exemplu. fenomene fizice neobișnuite (cum ar fi efectul de tunel). Se poate presupune cu încredere că, dacă se va menține ritmul actual de dezvoltare a puterii computerului, întreaga tehnologie a semiconductoarelor se va confrunta cu probleme fundamentale în aproximativ 5-10 ani, întrucât viteza și gradul de integrare în calculatoare vor atinge niște limite „fundamentale” determinate. după legile fizicii cunoscute nouă. Astfel, progresul în continuare al științei și tehnologiei necesită cercetătorilor să facă o „recunoaștere” semnificativă a noilor principii de funcționare și a noilor metode tehnologice.

O astfel de descoperire poate fi realizată numai prin utilizarea nanotehnologiilor, care vor face posibilă crearea unei game întregi de procese de producție, materiale și dispozitive fundamental noi, cum ar fi nanoroboții.

Calculele arată că utilizarea nanotehnologiilor poate îmbunătăți caracteristicile de bază ale dispozitivelor de calcul și stocare cu semiconductori cu trei ordine de mărime, i.e. de 1000 de ori.

Cu toate acestea, nanotehnologia nu ar trebui redusă doar la o descoperire revoluționară locală în electronică și tehnologia computerelor. Au fost deja obținute o serie de rezultate excepțional de importante, permițându-ne să sperăm la progrese semnificative în dezvoltarea altor domenii ale științei și tehnologiei.

La multe obiecte din fizică, chimie și biologie, s-a demonstrat că trecerea la nanonivel duce la apariția unor modificări calitative ale proprietăților fizico-chimice ale compușilor individuali și ale sistemelor obținute pe baza acestora. Vorbim despre coeficienții rezistenței optice, conductivității electrice, proprietăților magnetice, rezistenței, rezistenței la căldură. În plus, conform observațiilor, noile materiale obținute folosind nanotehnologie sunt semnificativ superioare ca proprietăți fizice, mecanice, termice și optice față de omologii la scară micrometrică.

Pe baza materialelor cu proprietăți noi, sunt deja create noi tipuri de celule solare, convertoare de energie, produse ecologice și multe altele. Au fost deja creați senzori (senzori) biologici extrem de sensibili și alte dispozitive, care fac posibil să se vorbească despre apariția unei noi științe - nanobiotehnologia și care au perspective mari de aplicare practică. Nanotehnologia oferă noi oportunități pentru microprelucrarea materialelor și crearea pe această bază a unor noi procese de producție și noi produse, care să aibă un impact revoluționar asupra vieții economice și sociale a generațiilor viitoare.

2.1 Caracteristici generale

2.2.1 Tehnologii pulbere

O pulbere este înțeleasă ca un set de corpuri solide individuale (sau agregatele acestora) în contact cu dimensiuni mici - de la câțiva nanometri până la o mie de microni. În ceea ce privește fabricarea nanomaterialelor, ca materii prime se folosesc pulberi ultrafine; particule cu o dimensiune de cel mult 100 nm, precum și pulberi mai mari obținute în condiții de măcinare intensivă și constând din cristalite mici cu o dimensiune similară celor indicate mai sus.

tabelul 1. Principalele metode de obținere a pulberilor pentru fabricarea nanomaterialelor

Metodă	varianta metodei	materiale
*Metode fizice*
Evaporare și condensare	Vacuum sau gaz inert	Zn, Cu, Ni, Al, Be, Sn, Pb, Mg, Ag, Cr, MgO, Al 2 O 3 , Y 2 O 3 , ZrO 2 , SiC
Evaporare și condensare	în gazul de reacție	TiN, AlN, ZrN, NbN, Zr03, Al203, Ti02.
Distrugerea Energiei Înalte	Măcinare	Fe-Cr, Be, Al 2 O 3 , TiC, Si 3 N 4 , NiAl, TiAl, AlN
	Tratament de detonare	BN, SiN, TiC, Fe, diamant
	explozie electrică	Al, Cd, Al203, Ti02.
*Metode chimice*
Sinteză	Produse chimice plasmatice	TiC, TiN, Ti(C,N), VN, AlN, SiC, Si3N4, BN, W
	laser	Si3N4, SiC, Si3N4-SiC
	Termic	Fe, Cu, Ni, Mo, W, BN, TiC, WC-Co
	Temperatură ridicată cu autopropagare	SiC, MoSi2, Aln, TaC
	mecanicochimic	TiC, TiN, NiAl, TiB2, Fe-Cu, W-Cu
	Electrochimic	WC, Ce02, Zr02, WB4
	mortar	Mo2C, BN, TiB2, SiC
	criochimic	Ag, Pb, Mg, Cd
Descompunere termică	Precursori condensați	Fe, Ni, Co, SiC, Si3N4, BN, AlN, ZrO2, NbN
Descompunere termică	Precursori gazoși	ZrB2, TiB2, BN

Să luăm în considerare câteva dintre metodele de obținere a pulberilor ultrafine.

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

Găzduit la http://www.allbest.ru/

Nanotehnologia este un domeniu al științei și tehnologiei fundamentale și aplicate care se ocupă cu o combinație de justificare teoretică, metode practice de cercetare, analiză și sinteză, precum și metode de producere și utilizare a produselor cu o anumită structură atomică prin manipularea controlată a individului. atomi și molecule.

Baza tuturor nanotehnologiilor este capacitatea elementelor tetravalente (cel mai adesea carbon) de a forma structuri poliatomice și apoi multimoleculare. Astfel de structuri au cel mai adesea proprietăți specifice (în funcție de compoziția, forma moleculei rezultate și de ceilalți parametri ai acesteia) care nu sunt inerente niciunui alți compuși cunoscuți, ceea ce le face atât de interesante pentru știință și deschide zone vaste pentru aplicarea nanomoleculele și nanotehnologiile în general. material tehnologic nanotehnologic

De exemplu, s-a dovedit că nanoparticulele unor materiale au proprietăți catalitice și de adsorbție foarte bune. Alte materiale prezintă proprietăți optice uimitoare, cum ar fi peliculele ultra-subțiri de materiale organice folosite la fabricarea celulelor solare.

La rândul său, capacitatea elementelor tetravalente, precum carbonul, de a forma patru legături cu alți atomi este explicată din punct de vedere al fizicii prin prezența a patru electroni de valență la nivelul energiei externe.

Desigur, trebuie spus că o astfel de explicație nu rezolvă tocmai problema și este mai mult chimică decât fizică. Dar dacă cobori mai departe, poți vedea că totul se bazează pe un fenomen fizic care explică formarea legăturilor între atomi.

De asemenea, observăm că descrierea modernă a legăturii chimice se realizează pe baza mecanicii cuantice, care este o ramură a fizicii. O legătură chimică este determinată de interacțiunea dintre particulele încărcate (nuclee și electroni). Această interacțiune se numește electromagnetică.

Metodele de obținere a nanomaterialelor sunt împărțite în mecanice, fizice, chimice și biologice. Acestea. Această clasificare se bazează pe natura procesului de sinteză a nanomaterialelor. Metodele mecanice de producție se bazează pe impactul unor sarcini mari deformante: procese de frecare, presiune, presare, vibrații, cavitație etc. Metodele de producție fizică se bazează pe transformări fizice: evaporare, condensare, sublimare, răcire sau încălzire rapidă, pulverizare în topitură etc. (Pentru completitudinea clasificării și pentru referință) Metodele chimice includ metode, a căror etapă principală de dispersie sunt: electroliza, reducerea, descompunerea termică. Metodele biologice de obținere se bazează pe utilizarea proceselor biochimice care au loc în corpurile proteice.

Metode mecanice apariția unui câmp de stres și relaxarea lui ulterioară nu au loc pe tot parcursul timpului în care particulele se află în reactor, ci doar în momentul ciocnirii particulelor și în scurt timp după acesta. Acțiunea mecanică este de asemenea locală, deoarece nu are loc în întreaga masă a solidului, ci acolo unde apare câmpul de stres și apoi se relaxează. Datorită impulsivității și localității, sarcinile mari sunt concentrate în zone mici ale materialului pentru o perioadă scurtă de timp. Acest lucru duce la apariția de defecte, tensiuni, benzi de forfecare, deformații și fisuri în material. Ca rezultat, substanța este zdrobită, transferul de masă și amestecarea componentelor sunt accelerate și interacțiunea chimică a reactanților solizi este activată. Ca rezultat al abraziunii mecanice și al alierei mecanice, se poate obține o solubilitate reciprocă mai mare a unor elemente în stare solidă decât este posibil în condiții de echilibru. Măcinarea se efectuează în bile, planetare, vibrații, vortex, giroscopice, mori cu jet, atritoare. Slefuirea in aceste dispozitive are loc ca urmare a impactului si abraziunii.O variatie a metodei de slefuire mecanica este metoda mecanochimica. Atunci când un amestec de diverse componente este măcinat fin, interacțiunea dintre ele este accelerată. În plus, este posibil să apară reacții chimice care, dacă contactul nu este însoțit de măcinare, nu apar deloc la astfel de temperaturi. Aceste reacții se numesc mecanochimice. Pentru a forma o nanostructură în materiale în vrac, se folosesc scheme speciale de deformare mecanică, care fac posibilă realizarea unor distorsiuni mari în structura probelor la temperaturi relativ scăzute.În consecință, următoarele metode aparțin deformării plastice severe:

torsiune de înaltă presiune;

Presare unghiulară cu canale egale (ECU-pressing);

Metoda de forjare integrală;

Capotă unghiulară cu canale egale (ECU-hood);

Metoda clepsidra;

Metoda de frecare cu alunecare.

În prezent, majoritatea rezultatelor au fost obținute prin primele două metode. Recent, au fost dezvoltate metode de obținere a nanomaterialelor folosind acțiunea mecanică a diferitelor medii. Aceste metode includ cavitația-hidrodinamică, metodele vibrației, metoda undelor de șoc, măcinarea cu ultrasunete și sinteza detonației.

Metoda cavitației-hidrodinamică este utilizată pentru a obține suspensii de nanopulberi în diverse medii de dispersie. Cavitația - din lat. cuvintele „gol” - formarea de cavități într-un lichid (bule cavitaționale sau caverne) umplute cu gaz, abur sau un amestec al acestora. În timpul procesului, efectele de cavitație cauzate de formarea și distrugerea microbulelor de gaz-vapori într-un lichid timp de 10-3 - 10-5 s la presiuni de ordinul 100 - 1000 MPa duc la încălzirea nu numai a lichidelor, ci și a lichidelor. solide. Această acțiune determină măcinarea particulelor solide.

Măcinarea cu ultrasunete se bazează, de asemenea, pe efectul de fixare al impacturilor de cavitație. Metoda vibrațională de producere a nanomaterialelor se bazează pe natura rezonantă a efectelor și fenomenelor care asigură un consum minim de energie în timpul proceselor și un grad ridicat de omogenizare a mediilor multifazate. Principiul de funcționare este că orice navă este expusă la vibrații cu o anumită frecvență și amplitudine.

Nanoparticulele de diamant pot fi obținute prin sinteza detonativă. Metoda folosește energia unei explozii, atingând în același timp presiuni de sute de mii de atmosfere și temperaturi de până la câteva mii de grade. Aceste condiții corespund regiunii de stabilitate termodinamică a fazei de diamant. Metodele fizice pentru obținerea materialelor UD includ metode de pulverizare, procese de evaporare-condensare, tehnologie de sublimare în vid și metode de transformare în stare solidă.

Metoda de atomizare a unui jet de topitură cu un lichid sau un gaz este că un jet subțire de material lichid este introdus într-o cameră, unde este spart în picături mici de un curent de gaz inert comprimat sau un jet de lichid. Argonul sau azotul sunt folosite ca gaze în această metodă; sub formă de lichide - apă, alcooli, acetonă, acetaldehidă. Formarea nanostructurilor este posibilă prin stingere din stare lichidă sau prin filare. Metoda constă în obținerea de benzi subțiri prin răcirea rapidă (cel puțin 106 K/s) a topiturii pe suprafața unui disc sau tambur rotativ.

Metode fizice. Metodele de evaporare-condensare se bazează pe producerea de pulberi ca urmare a unei tranziții de fază vapor-solid sau vapor-lichid-solid într-un volum de gaz sau pe o suprafață răcită.

Esența metodei constă în faptul că substanța inițială se evaporă prin încălzire intensă și apoi se răcește rapid. Încălzirea materialului evaporat poate fi efectuată în diferite moduri: rezistiv, laser, plasmă, arc electric, inducție, ion. Procesul de evaporare-condensare poate fi realizat într-un mediu vid sau gaz neutru. Explozia electrică a conductorilor se realizează în argon sau heliu la o presiune de 0,1 - 60 MPa. În această metodă, firele metalice subțiri cu un diametru de 0,1 - 1 mm sunt plasate într-o cameră și le este impulsionat un curent mare.

Durata impulsului 10-5 - 10-7 s, densitate curent 104 - 106 A/mm2. În acest caz, firele se încălzesc instantaneu și explodează. Formarea particulelor are loc în zbor liber. Tehnologia de sublimare în vid pentru obținerea nanomaterialelor include trei etape principale. În prima etapă, se prepară soluția inițială a substanței prelucrate sau a mai multor substanțe. A doua etapă - congelarea soluției - urmărește fixarea distribuției spațiale uniforme a componentelor inerente lichidului pentru a obține cea mai mică dimensiune posibilă a cristalitelor în faza solidă. A treia etapă este îndepărtarea cristalitelor de solvent din soluția înghețată prin sublimare.

Există o serie de metode de obținere a nanomaterialelor, în care dispersia se realizează într-o substanță solidă fără a modifica starea de agregare. Una dintre modalitățile de a obține nanomateriale masive este metoda de cristalizare controlată dintr-o stare amorfă. Metoda implică obținerea unui material amorf prin stingere dintr-o stare lichidă, iar apoi cristalizarea substanței se realizează în condiții de încălzire controlată. În prezent, cea mai comună metodă de obținere a nanotuburilor de carbon este metoda de pulverizare termică a electrozilor de grafit în plasmă cu descărcare în arc.

Procesul de sinteză se desfășoară într-o cameră umplută cu heliu la presiune ridicată. În timpul arderii plasmei, are loc o evaporare termică intensă a anodului, în timp ce pe suprafața de capăt a catodului se formează un depozit, în care se formează nanotuburi de carbon. Numeroasele nanotuburi rezultate au o lungime de aproximativ 40 μm. Ele cresc pe catod perpendicular pe suprafața plană a capătului acestuia și sunt colectate în grinzi cilindrice cu un diametru de aproximativ 50 μm.

Mănunchiurile de nanotuburi acoperă în mod regulat suprafața catodului, formând o structură de tip fagure. Poate fi detectată examinând cu ochiul liber depozitul de pe catod. Spațiul dintre fasciculele de nanotuburi este umplut cu un amestec de nanoparticule dezordonate și nanotuburi unice. Conținutul de nanotuburi din precipitatul (depozitul) de carbon se poate apropia de 60%.

Conform unui mic studiu pe care l-am realizat asupra tehnologiilor moderne care sunt introduse în producția de îmbrăcăminte, pot spune că unele tehnologii sunt deja utilizate activ în crearea de materiale pentru îmbrăcăminte și încălțăminte, dar în ceea ce privește bio- și nanotehnologiile, până acum informațiile despre astfel de experimente, cum ar fi Olivia Ong, sunt foarte mici și sunt destul de rare pe web. Am găsit aproximativ 10 exemple care menționează utilizarea nanomaterialelor în confecţionarea hainelor.
…Haine neobișnuite concepute de grupul de cercetare japonez Life BEANS…

…sau germanul Evseevich Krichevsky, profesor, doctor în științe tehnice, lucrător onorat al Federației Ruse, expert UNESCO, academician al RIA și MIA, laureat al Premiului de Stat MSR, povestește într-un articol pentru site-ul nanonewsnet.ru despre experiența sa în implementarea nanotehnologiilor în industriile textile...

...Oamenii de știință chinezi au creat o nanomaterial care se curăță singură sub influența radiației solare...

…Portugalia dezvoltă noi materiale și dispozitive care reprezintă cea mai recentă inovație în proiectul european de cercetare DEPHOTEX...

Și alte câteva mențiuni despre alte proiecte.

Din păcate, în ciuda unor progrese în domeniul bio- și nanotehnologiei, și chiar mai ales în domeniul îmbrăcămintei, produsele rezultate rămân prohibitiv de scumpe atât pentru producător, cât și pentru cumpărător, astfel încât îmbrăcămintea nanotehnologică nu este încă pregătită pentru a fi produsă în cantități mai mari. . Astăzi, acest domeniu se dezvoltă activ și rămâne o direcție promițătoare în domeniul nanotehnologiei.

Potrivit previziunilor unor oameni de știință, importanța disponibilității tehnologiilor înalte în viitor se va realiza prin căutarea unor metode și tehnologii raționale pentru obținerea diferitelor nanomateriale și va duce în cele din urmă la înlocuirea pe scară largă a materialelor convenționale cu cele obținute folosind tehnologii.

Lider în studiul metodelor de obținere a nanomaterialelor este NSTU și TPU, în special, Departamentul de Biotehnologie pe baza Institutului de Fizică de Înalte Tehnologii.

Găzduit pe Allbest.ru

...

Documente similare

Informații generale despre metodele de obținere a nanoparticulelor. Procese de bază ale nanotehnologiei criochimice. Prepararea si dispersia solutiilor. Metode biochimice pentru obținerea nanomaterialelor. Picături de lichid înghețat. Ieșire supersonică de gaze dintr-o duză.

lucrare de termen, adăugată 21.11.2010

Studiul caracteristicilor materialelor nanostructurate în vrac. Istoria dezvoltării nanotehnologiilor. Motive pentru interesul larg răspândit pentru nanotehnologii și nanomateriale. Metode de obținere a nanopulberilor. Sinteză chimică și criochimică plasmatică. Produse criotehnologice.

prezentare, adaugat 25.12.2015

Fullerita ca un cristal de molecule mari de carbon Cn-fulerene. Cunoașterea principalelor caracteristici ale materialelor nanocristaline, analiza avantajelor: vâscozitate ridicată, rezistență crescută la uzură. Caracterizarea proprietăților mecanice ale nanomaterialelor.

rezumat, adăugat 20.05.2014

Un grup de metode de analiză chimică cantitativă bazată pe utilizarea electrolizei (metode electrochimice de analiză). Caracteristicile metodei electrogravimetrice, esența și aplicarea acesteia. Echipament de bază, metoda electroliză internă.

rezumat, adăugat 15.11.2014

Nanocataliza ca un domeniu al științei în dezvoltare rapidă, care include utilizarea nanomaterialelor ca catalizatori pentru diferite procese de cataliză. Caracteristici ale producției de catalizatori la scară nanometrică cu selectivitate 100% și activitate ridicată.

rezumat, adăugat la 01.06.2014

Influența activării mecanice asupra parametrilor geometrici ai materialelor dispersate. Principalele echipamente utilizate pentru analiza sedimentării materialelor. Dezvoltarea unei instalații pentru studiul materialelor, un studiu de fezabilitate pentru acest proces.

teză, adăugată 16.04.2014

Conceptul și scopul metodelor chimice pentru analiza probelor, procedura de implementare a acestora și evaluarea eficacității. Clasificarea și varietatea acestor metode, tipuri de reacții chimice efectuate. Predicția și calculul proprietăților fizice și chimice ale diferitelor materiale.

prelegere, adăugată 05/08/2010

Aspecte teoretice ale metodelor. Esența testării materialelor pentru rezistența la ciuperci și bacterii microscopice. Caracteristici de măsurare a intensității bioluminiscenței și a indicelui de toxicitate. Principalii parametri de evaluare a biostabilității materialelor de construcție.

rezumat, adăugat 13.01.2015

Una dintre cele mai promițătoare și promițătoare direcții în dezvoltarea științei moderne este nanotehnologia. Cercetare de nanocompozite din ceramică și polimeri, nanocompozite care conțin metale sau semiconductori. Posibilitățile nanotehnologiilor.

rezumat, adăugat 26.01.2011

Studiul metodelor chimice de obținere a pulberilor: reducerea oxizilor și sărurilor metalice cu agenți reducători solizi sau gazoși, disocierea carbonililor și a compușilor instabili, metalotermia. Extragerea fierului din anvelopele auto uzate.

Cursul a fost dezvoltat de ANO „eNano” împreună cu NUST „MISiS” și se adresează studenților care studiază în domeniile de studiu „Știința și Tehnologia Materialelor” și „Nanomateriale”.

Compania eNano face parte din grupul RUSNANO, dezvoltând cursuri și programe, precum și oferind instruire la distanță pentru personalul de inginerie și management din industria high-tech.

Despre curs

Cursul oferă cunoștințe și abilități practice în domeniul fundamentelor fizice și chimice ale proceselor de obținere a nanoparticulelor și nanomaterialelor, ajută la înțelegerea relației dintre condițiile de formare și proprietățile acestora, introduce bazele certificării nanoparticulelor și nanomaterialelor, problemele și perspective pentru aplicarea lor practică.

Pe baza cunoștințelor despre fenomenele care apar în sisteme omogene și eterogene cu modificări de temperatură și presiune, precum și influențe mecanice externe, studentul dezvoltă idei despre fundamentele fizice și chimice ale proceselor de obținere a nanoparticulelor și nanomaterialelor. Cursul vorbește despre moștenirea „biografică” a proprietăților de către nanomateriale în funcție de condițiile de producere a acestora. Ca urmare a stăpânirii cursului, studentul va dobândi abilitățile de a efectua calcule pentru a determina excesul de energie liberă a substanțelor asociat cu o creștere a suprafeței lor și defectivitate a structurii.

Format

Antrenamentul are loc de la distanță. Cursurile săptămânale includ:
vizionarea de prelegeri video tematice;
studiul materialelor textuale ilustrate, inclusiv 2-3 întrebări de autoexaminare pentru asimilarea materialului teoretic;
efectuarea sarcinilor de testare evaluate după fiecare secțiune pentru a controla asimilarea materialului. Misiunile sunt luate în considerare pentru certificat.
Un element important de învățare la curs este finalizarea a 2 sarcini individuale sub forma unui eseu pentru discuție pe forumul cursului. De asemenea, oferă testarea de control final pentru întregul conținut al cursului.

Resurse informaționale

Ryzhonkov D.I. etc Nanomateriale. Tutorial. M.BINOM.Laborator de cunoștințe. 2008, anii 280. de la bolnav.
Fahlman B. Chimia materialelor noi și nanotehnologiei. Tutorial. M. ID Intellect.2011, 317p. de la bolnav.
Masuo Hosokawa, Kiyoshi Nogi, Makio Naito. Manual de tehnologie a nanoparticulelor. M. Lumea științifică. 2013, 769s. de la bolnav.

Cerințe

Pentru a stăpâni cu succes materialele de curs, studenții trebuie mai întâi să stăpânească:
"Chimie",
„Echilibre de fază și formarea structurii”,
"Chimie Fizica",
„Proprietățile fizice ale solidelor”,
„Procese de obținere și prelucrare a materialelor”,
„Procese controlate prin difuzie și difuzie”,
„Proprietățile mecanice ale materialelor”,
„Teoria proceselor omogene și eterogene”.

Pentru a urma acest curs, studenții
Trebuie știut: secțiuni fundamentale ale chimiei anorganice, organice și fizice, legile și metodele acestora, proprietățile elementelor chimice, compușii și materialele bazate pe acestea, modelele de formare a structurii și transformările de fază, influența caracteristicilor structurale asupra proprietăților materialelor, principalele clase de materiale moderne.
Ar trebui să poată: efectuează calcule ale principalelor caracteristici fizico-chimice ale sistemelor de reacție pentru a determina posibilitatea și intensitatea diferitelor transformări în acestea.
Trebuie să fie competent în: calculul proceselor tehnologice, utilizarea metodelor de analiză structurală și determinarea proprietăților fizice și fizico-mecanice ale materialelor, tehnici de efectuare a experimentelor și prelucrarea statistică a acestora.

Programul cursului

Partea 1. Clasificarea proceselor de obţinere a nanoparticulelor. Bazele fizico-chimice ale metodelor de obținere a pulberilor nanodimensionate (NP). Certificare NP.

Metoda în fază gazoasă pentru obținerea pulberilor nanodimensionate (NP). Principalele regularități ale formării NP-urilor prin metoda evaporării și condensării.
Creșterea prin condensare a nanoparticulelor (NP). Coagularea și coalescența NP-urilor.
Metoda de recondensare cu plasmă pentru obținerea nanoparticulelor.
Metoda plasma-chimică pentru obținerea NP.
Procese de obținere a nanoparticulelor (NP) prin precipitarea nanoparticulelor din soluții.
Obținerea NP prin descompunere termică și reducerea compușilor care conțin metale.
Metoda mecanica de obtinere a NP. Mecanosinteza.
Metoda electroexplozivă pentru obținerea NP. Proprietăți comparative ale NP obținute prin diferite metode. Moștenirea biografică a proprietăților de către aceștia, în funcție de modalitatea de obținere.
Certificarea nanoparticulelor. Studiul compoziției, proprietăților, dispersiei.

Partea 2. Fulerene, nanotuburi de carbon și non-carbon.

Istoria descoperirii fulerenelor. Mecanisme de formare a structurii Fulleron. Derivați modificați ai fulerenelor.
Metode de producere a nanotuburilor de carbon (C-NT) (arc, laser-termic, pirolitic). Mecanisme de creștere a C-NT.

Partea 3. Baze fizico-chimice pentru obținerea nanomaterialelor în vrac (NM).

Clasificarea metodelor de obținere a NM în vrac. Filme și acoperiri nanodimensionate depuse pe un substrat. Depunerea chimică de vapori a acoperirilor nanostructurate (CVD).
Depunerea fizică a acoperirilor nanostructurate din faza de vapori (PVD).
Metalurgia pulberilor în vrac NM. Turnare NP.
Sinterizarea nanopulberilor pentru a obține nanomateriale în vrac.
Deformare plastică severă ca modalitate de a obține NM în vrac. O metodă pentru obținerea de nanomateriale în vrac prin cristalizare controlată dintr-o stare amorfă.

Rezultatele învăţării

Ca urmare a stăpânirii cursului „Procese de obținere a nanoparticulelor și nanomaterialelor” studentul este capabil să:
utilizarea analizelor termodinamice și cinetice ale sistemelor de reacție pentru a fundamenta mecanismul cel mai probabil pentru procesele de obținere a nanoparticulelor și nanomaterialelor;
analizați posibilitatea diferitelor metode de obținere a nanomaterialelor pentru a-și forma proprietățile și compoziția dorite;
analiza dispersității nanomaterialelor obținute prin diverse metode;
să lucreze în mod independent cu literatura de specialitate pentru a căuta informații despre definițiile, conceptele și termenii individuali din domeniul nanoparticulelor, inclusiv procesele de producere a acestora;
efectuează calcule ale principalelor indicatori ai proceselor de obținere a nanoparticulelor și nanomaterialelor (compoziția de echilibru și randamentul produsului țintă);
pregătește și realizează procese de obținere a nanoparticulelor și nanomaterialelor.

Competențe formate

(28.03.03 Nanomateriale PK3)
Capacitatea de a aplica principalele tipuri de nanomateriale și nanosisteme de natură anorganică și organică pentru rezolvarea problemelor de producție; să aibă abilitățile de a selecta aceste materiale pentru condiții de operare date;
(28.03.03 Nanomateriale PK2)
Să poată folosi în practică conceptele moderne ale științelor despre proprietățile substanțelor și materialelor în timpul tranziției lor la o stare nanometrică (zero, unică, bidimensională și tridimensională), despre influența dimensiunii asupra proprietăților substanțelor și materiale, interacțiunea nanomaterialelor și nanosistemelor cu mediul;
(22.03.01 Știința materialelor și tehnologia materialelor PC 1)
Capacitatea de a desfășura activități de cercetare și/sau dezvoltare supravegheate în domeniul științei materialelor și tehnologiei materialelor;
(22.03.01 Știința materialelor și tehnologia materialelor PC 3)
Disponibilitatea de a participa la dezvoltarea proceselor tehnologice în stadiul de dezvoltare, introducere în producție și testare a materialelor și produselor din acestea.

Limitări în utilizarea nanomaterialelor

S-a dovedit că materialele cu granule nanodimensionate sunt casante. O limitare importantă pentru utilizarea materialelor structurale nanostructurate este tendința lor la coroziune intergranulară din cauza unei fracțiuni de volum foarte mare a granițelor. În acest sens, ele nu pot fi recomandate pentru funcționarea în condiții propice unei astfel de coroziuni. O altă limitare importantă este instabilitatea structurii nanomaterialelor și, în consecință, instabilitatea proprietăților fizico-chimice și fizico-mecanice ale acestora. Deci cu termică, radiații, deformare etc. influențele, procesele de relaxare, segregare și omogenizare sunt inevitabile. La turnarea produselor din nanopulberi, problema aglomerării (lipirea nanoparticulelor) în aglomerate apare, de asemenea, destul de acut, ceea ce poate complica producția de materiale cu o anumită structură și distribuție a componentelor.

De menționat că piața comercială este în prezent

cele mai larg reprezentate nanomateriale sunt nanopulberile

metale și aliaje, nanopulberi de oxizi (siliciu, fier, antimoniu, aluminiu, titan), nanopulberi dintr-un număr de carburi, nanofibre de carbon, materiale fullerenice.

Obiectele nanodispersate se obțin sub formă de sol, gel, dispersie concentrată sau pulbere, peliculă subțire, corp nanoporos. Gama de metode de obținere a acestora este extrem de largă. Metodele existente de obținere a nanoobiectelor sunt clasificate după următoarele criterii:

Strategia de sinteză: obținerea se poate baza fie pe procesul de dispersie, fie pe procesul de condensare - în literatura străină, aceste metode sunt împărțite în două grupe: „de sus în jos” - „de sus în jos”, adică. reducerea dimensiunii, măcinare și „de jos în sus” - „de jos în sus”, adică crearea de nanostructuri din componente inițiale mai mici, mai precis din atomi și molecule (ambele abordări sunt ilustrate vizual în Fig. 2.2);

Natura procesului de sinteză (fizică, chimică sau biologică);

Surse de energie utilizate în procesul de sinteză (laser, plasmă, încălzire, congelare, mecanică, hidrotermală, combustie etc.);

Mediu în care se formează nanoparticule sau nanocristale (NC) (gaz, lichid sau solid).

Alegerea unei anumite tehnologii este determinată de o serie de factori, inclusiv proprietățile fizice și chimice ale particulelor obținute, productivitatea, intensitatea energetică a procesului, compatibilitatea cu mediul etc.

Principalele metode de obținere a nanomaterialelor pot fi împărțite într-un număr de grupe tehnologice (Fig. 2.3): metode pe bază de pulbere

metalurgie, metode bazate pe producerea de precursori amorfi, tehnologii de suprafață (crearea de acoperiri și straturi modificate cu o nanostructură), metode bazate pe utilizarea deformării plastice severe și metode complexe folosind mai multe tehnologii diferite în serie sau în paralel.