Що таке наноматеріали?

Наноматеріали можна визначити як матеріали, що мають, як мінімум, один зовнішній розмір розміром 1-100 нм. Визначення, дане Європейською Комісією, свідчить, що розмір частинок принаймні половини частинок у розподілі за кількістю за розміром повинен складати 100 нм або менше.

Наноматеріали можуть виникати природним шляхом, створюватися як побічні продукти реакцій горіння або цілеспрямовано вироблятися завдяки техніці для виконання спеціалізованої функції. Ці матеріали можуть мати різні фізичні та хімічні властивості порівняно з аналогами в об’ємній формі.

Яке використання наноматеріалів?
Завдяки здатності генерувати матеріали певним чином, щоб грати певну роль, використання наноматеріалів охоплює різні галузі, від охорони здоров’я та косметики до збереження навколишнього середовища та очищення повітря.

Наприклад, сфера охорони здоров’я використовує наноматеріали різними способами, причому одним із основних видів використання є доставка наркотиків. Одним із прикладів цього процесу є розробка наночастинок для сприяння транспортуванню хіміотерапевтичних препаратів безпосередньо до ракових пухлин, а також для доставки ліків до ділянок артерій, які пошкоджені для боротьби із серцево-судинними захворюваннями. Вуглецеві нанотрубки також розробляються для використання в таких процесах, як додавання антитіл до нанотрубок для створення датчиків бактерій.

В аерокосмічній галузі вуглецеві нанотрубки можна використовувати для морфінгу крил літаків. Нанотрубки використовуються у складеній формі для згинання у відповідь на прикладання електричної напруги.

В інших місцях в процесах збереження навколишнього середовища використовуються також наноматеріали - в даному випадку нанодроти. Розробляються додатки для використання нанопроволок - нанодроток оксиду цинку - в гнучких сонячних елементах, а також для відігравання ролі в обробці забрудненої води.

Приклади наноматеріалів та галузей промисловості, в яких вони використовуються
. Використання наноматеріалів поширене у широкому діапазоні галузей промисловості та споживчих товарів.

У косметичній промисловості мінеральні наночастинки - такі як оксид титану - використовуються в сонцезахисних кремах через погану стійкість, яку традиційний хімічний захист від ультрафіолету забезпечує в довгостроковій перспективі. Так само, як і сипучий матеріал, наночастинки оксиду титану можуть забезпечити поліпшений захист від ультрафіолетових променів, а також мають додаткову перевагу у видаленні косметично непривабливого відбілювання, пов'язаного з сонцезахисним кремом у їх нано-формі.

Спортивна індустрія випускає бейсбольні бити, виготовлені з вуглецевих нанотрубок, що робить кажанів легшими, а отже, покращуючи їх продуктивність. Подальше використання наноматеріалів у цій галузі може бути визначено при використанні антимікробних нанотехнологій у таких предметах, як рушники та килимки, що використовуються спортсменами, з метою запобігання хворобам, спричиненим бактеріями.

Наноматеріали також розроблені для використання у військовій галузі. Одним із прикладів є використання рухливих пігментних наночастинок, що використовуються для отримання кращої форми камуфляжу шляхом впорскування частинок у матеріал форми солдатів. Крім того, військові розробили сенсорні системи, що використовують наноматеріали, такі як діоксид титану, які можуть виявляти біологічні агенти.

Використання нано-титану діоксиду також поширюється на використання в покриттях для формування самоочисних поверхонь, таких як пластикові садові крісла. На покритті створюється герметична плівка води, і будь-який бруд розчиняється в плівці, після чого наступний душ видалить бруд і по суті очистить стільці.

Переваги наноматеріалів
Властивості наноматеріалів, особливо їх розмір, пропонують різні різні переваги порівняно з об'ємною формою матеріалів, а їх універсальність щодо здатності пристосовувати їх до конкретних вимог підкреслює їх корисність. Додатковою перевагою є їх висока пористість, що знову збільшує попит на їх використання в багатьох галузях промисловості.

В енергетичному секторі використання наноматеріалів є вигідним тим, що вони можуть зробити існуючі методи отримання енергії, такі як сонячні батареї, більш ефективними та економічними, а також відкрити нові способи використання та накопичення енергії .

Наноматеріали також призначені для впровадження ряду переваг в електроніці та обчислювальній промисловості. Їх використання дозволить підвищити точність побудови електронних схем на атомному рівні, сприяючи розробці численних електронних продуктів.

Дуже велике співвідношення поверхні та об’єму наноматеріалів особливо корисно при їх використанні в медичній галузі, що дозволяє зв’язувати клітини та активні інгредієнти. Це призводить до очевидної переваги збільшення ймовірності успішної боротьби з різними захворюваннями.


Час публікації: листопад 18-2020