Orosz elektronikus nanorekord (nanotechnológia és alkalmazásuk)
Az "orosz nanotechnológiák" funkcionális és "intelligens" anyagairól
Kedves olvasók a magazin „orosz nanotechnológiai” tudja, hogy ő teszi közzé interdiszciplináris jellegű az alapvető kérdés a szerkezete és tulajdonságai nanoméretű objektumok és nanoanyagok, beleértve - a nanoanyagok funkcionális célt, valamint a művek, amelyek tartják a technológia a termelés és feldolgozás, a gyakorlati megvalósítás hogy a "funkcionális anyagok" kifejezés már régóta ismert, és talán éppen ezért gyakran Olyan anyagokat jellemeznek, amelyek szigorúan nem függenek a funkcionális anyagokkal.
Tehát mi a funkcionális nanoanyagok?
A funkcionális anyagok olyan anyagokként definiálhatók, amelyek tulajdonságai úgy vannak megszervezve vagy kialakítva, hogy meghatározott célt (végrehajtható függvényt) kielégítsenek.
A funkcionális anyagok olyan fizikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek vagy stabilak, vagy éppen ellenkezőleg, megváltoznak, ha a külső körülmények vagy a környezeti paraméterek megváltoznak, és e tulajdonságok feladatait vagy változását előre meg kell határozni és ellenőrizni kell. A feltételek vagy paraméterek változásai magukban foglalhatják a hőmérséklet, a nyomás, az elektromos és a mágneses mezők, a látható fény hullámhossza, az abszorbeált gáz molekuláinak típusát, a táptalaj savasságát stb. A funkcionális anyagok újonnan kialakíthatók, vagy már meglévő anyagok módosítását vagy kombinációját jelentik.
Például a funkcionális szenzoros anyagok más anyagokkal is integrálhatók oly módon, hogy például az építőipar vagy a csomagolóanyagok képesek reagálni a páratartalom vagy a környezeti hőmérséklet változására.
Az olyan extrém üzemi körülmények között működő új anyagok, mint például az üzemanyagcellák vagy különböző típusú motorok, funkcionális anyagként is besorolhatók. Ugyanazok az anyagok is funkcionális fémötvözetek, amelyek különféle szerkezeti szintekkel rendelkeznek.
Nyilvánvaló, hogy egy egyszerű felsorolás nem valószínű, hogy lehetővé tenné a funkcionális anyagok listájának kimerülését, ezért elegendőnek tűnik ahhoz, hogy a fenti kifejezés leíró definícióját megtartsuk.
A funkcionális anyagok osztályában megkülönböztethetünk egy nagyon érdekes és ígéretes, mind a kutatást, mind a különböző fontos alkalmazási területeket, az úgynevezett "intelligens" anyagok alosztályát.
Az "intelligens" anyagok viszonylag új, gyorsan fejlődő anyagi területek, amelyek ötvözik a modern anyagtudomány és a számítástechnika alapjait. Egy ilyen „okos” az anyagot, amelyet valójában jelent némi szervezett rendszer van kialakítva a külső jelek olvasásához alrendszerek (expozíció), a feldolgozási teljesítménye néhány intézkedés (funkcionális válasz), a visszacsatolási rendszer, önellenőrzést és önjavító rendszer. Ennek a rendszernek minden egyes csomópontjának bizonyos funkcionalitással kell rendelkeznie, amelyet az erre a célra kifejlesztett ígéretes anyagok funkcionális tulajdonságai biztosítanak. Az egész rendszer ( „intelligens” anyag) van elrendezve, oly módon, hogy végre samokontrolirumoe „intelligens” akció hasonló a hatása egy élő szervezet, amely képes „gondolkodás”, döntéseket és intézkedéseket.
Az ilyen anyagok ismert példái, amelyek alapján lehetséges egy "intelligens" rendszer kialakítása, a következők:
- formájú memóriával rendelkező ötvözetek és polimerek, amelyek deformálódnak és visszaállítják alakjukat, amikor a hőmérséklet vagy a mágneses térerősség változik;
- pH-érzékeny polimerek, amelyek megdagadnak vagy összeomlanak, amikor a környezet savassága megváltozik;
- hőmérséklet-érzékeny polimerek, amelyek megváltoztatják tulajdonságaik megváltozását a környezet hőmérséklete alatt;
- galohromnye, elektrokróm, termokróm, fotokróm anyagok, amelyek színe megváltozik, amikor a változó a savasság a közeg, az elektromos mező alkalmazott feszültség, környezeti hőmérséklet, fény besugárzás, illetve;
- nem-newtoni folyadékok, amelyek megváltoztatják viszkozitását (a fluiditás elvesztéséig) az alkalmazott nyírási sebesség nagyságával.
A legújabb előrelépések terén a funkcionális nanoanyagok és „intelligens” szerkezetek szabályozásával ezek szerkezeti és kompozíciós szervezet egy „alulról felfelé” alapú, többek között, a korábban kifejlesztett módszereket epitaxiális növekedés szerkezetek a szilícium hordozó megszerezni, az első lépés , amely a funkcionális nanoanyagokat logikai rendszerrel egyesíti.
Várható, hogy a XXI. Század tudománya és technológiája nagymértékben összefügg új funkcionális és "intelligens" anyagok kifejlesztésével, amelyek képesek lesznek reagálni a környezeti feltételek változásaira és optimálisan megvalósítani funkcióikat. Az ilyen anyagok fejlesztése most a fő feladata a tudomány és a technológia számos területén, például a számítástechnika, a mikroelektronika, az orvostudomány, az élettudomány, az energia, a közlekedés, a mérnöki tervezés és a mechanizmusok és struktúrák magas szintű biztonsága. Esetleg a feladat az, hogy hiperfunkcionális anyagokat hozzon létre, amelyek bizonyos szempontok szerint képesek meghaladni az egyes biológiai szervek funkcióit.
Elemzés a meglévő tudományos és technológiai bázist az orosz kutatás és fejlesztés területén a nanoanyagok funkció lehetővé teszi számunkra, hogy a következő keret kutatási területek és alkalmazások ezeknek az anyagoknak, amelyek megfelelnek a célok és a szerkesztői politika „orosz nanotechnológiai”.
Kutatási irányok a funkcionális nanoanyagok területén:
1. Az anyagok szerkezetének és tulajdonságainak vizsgálata
- az anyagok fizikája és kémiája
2. Anyagi tulajdonságok kezelése és funkcionalitásuk speciális megszervezése
- fizikai és kémiai tulajdonságok vizsgálata
- A tulajdonságok stabilitása, a kopás, a korrózió, a hőmérséklet változás stb.
3. Technológiai szempontok
- a tulajdonságok komplexének megadása
- bevonat technológia
4. Az anyagok teljes ciklusának kezelése
- anyagi és energia egyensúly
- a teljes működési ciklus értékelése
- az alapanyag biztosítása és újrahasznosítása
- anyagok újrahasznosítása
A funkcionális nanoanyagok alkalmazási területei:
- Fogyasztási cikkek
- csomagolóanyagok gyártása