» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
 » Все публикации автора

Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»

Июнь, 2019 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №6 (27) 2019

Автор: Вязов Алексей Евгеньевич, Студент
Рубрика: Технические науки
Название статьи: Нанокомпозиционные материалы. Типы структур и методы получения

Статья просмотрена: 124 раз
Дата публикации: 12.06.2019

УДК 628

НАНОКОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ. ТИПЫ СТРУКТУР И МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ.

Вязов Алексей Евгеньевич

студент

Поволжский Государственный Теxнологический Университет, г. Йошкар-Ола

 

Аннотация. В данной работе даются определение, структура и методы получения нанокомпозитов. Нанокомпозиты – это материалы, сформированные при введении наноразмерных частиц-наполнителей в структурообразующую твердую фазу, матрицу. По определению, композиционными называют материалы, состоящие из двух или более фаз с четкой межфазной границей системы. Структура композитных наноматериалов характеризуется наличием второй фазы. Уникальные свойства наноматериалов затрудняют их получение.

Ключевые слова: Нанокомпозиты, нанокомпозиционные материалы, полимеры.

 

Введение. Нанокомпозиты – это материалы, сформированные при введении наноразмерных частиц-наполнителей в структурообразующую твердую фазу, матрицу. Нанокомпозиты отличаются от обычных композиционных материалов благодаря значительно более развитой (на порядок и выше) площади поверхности частиц наполнителя.[3]

Прямыми предшественниками современных композиционных материалов можно назвать железобетон и булатные стали. Однако в нанокомпозитах частицы взаимодействуют с полимерной матрицей на молекулярном уровне. В результате данного взаимодействия получается композиционный материал, имеющий высокую адгезионную прочность полимерной матрицы к наночастицам. [2]

Уникальные свойства наноматериалов затрудняют их получение, поэтому технология получения нанокомпозиционного материала в первую очередь зависит от типа наночастиц, которые вводятся в полимер. [1]

Основными способами производства полимерных нанокомпозицитов на базе слоистых силикатов являются смешение компонентов с использованием растворителя или в расплаве полимера и способ полимеризации:

  1. Традиционный микрокомпозит, в котором частицы наполнителя сохраняют первоначальные размеры. Такой материал можно получить, если молекулы полимера не проникают между слоями силиката.
  2. Нанокомпозит с интеркалированной структурой. Необходимым условием его образования является интеркаляция (встраивание) молекул полимера в межслоевое пространство частиц силиката. При этом межплоскостное расстояние увеличивается, но упорядоченная слоистая структура частиц сохраняется.

Металлические и полупроводниковые нанокластеры можно изготовить по-разному: испарением или распылением металлов, восстановлением их солей, совместным осаждением паров металла и полупроводника и активного предшественника с дельнейшей полимеризацией. Последний метод обладает целым рядом достоинств в отличии от остальных: он способствует получению тонкой пленки, содержащий атомы различных металлов и других веществ; легко варьировать концентрацию компонентов; создавать нанокомпозиты высокой чистоты. [3]

Нанокомпозиционные материалы получают также по принципу блоксополимеров(разных полимерных молекул). Присоединяясь друг к другу, они создают блок, неоднократно повторяющийся в полимерной цепочке. К таким структурам относятся : ламеллярная, гироидная, колончатая, кубическая, перфорированная ламеллярная и двойная алмазная.

На сегодняшний день разделяют три типа структур нанокомпозитов:

1.                  Фазо-разделенный микрокомпозит;

2.                  Интеркалированный нанокомпозит;

3.                  Флокулированные нанокомпозит.

Если полимер не может внедриться между слоями силиката, возникает обычный фазово-разделенный композиционный материал, качества которого остаются в том же охвате, что и у традиционных микрокомпозитов.

Интеркалированные – это нанокомпозиты, где отдельная протяженная полимерная цепь внедряется в слои силиката и формирует упорядоченный многослойный структуры, возникнувшей благодаря чередованию полимерных и неорганических слоев.

Флокулированные нанокомпозиты – это фактически те же самые интеркалированные нанокомпозиты, однако силикатные слои иногда могут соединяться.

Вывод. В современном мире интерес к нанокомпозитам растет экспоненциально. При весьма малых их размерах и по мере уменьшения структур упорядоченных атомов до столь малых размеров, свойства материалов переходят в свойства атомов и молекул на поверхности частиц, которые на удивление часто отличаются от свойств относительно массивных частиц материалов. Безусловно, нанокомпозитам принадлежит будущее : в скором времени нанокомпозиты вытеснят более традиционные материалы, тем самым вызовут качественные изменения во многих сферах экономики.



Список литературы:

  1. Балабанов, В.И. Нанотехнологии. Наука будущего. // В.И. Балабанов –М.: Эксмо, –2008. –247с.
  2. Васильев В. В. Композиционные материалы: Справочник // В. В. Васильев, В. Д. Протасов, В. В. Болотин и др.;– М.: Машиностроение, –1990. –512с.
  3. Михайлов М. Д. Современные проблемы материаловедения. Нанокомпозитные материалы: учеб. пособие // М. Д. Михайлов. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, –2010. –208с.


Комментарии:

Фамилия Имя Отчество:
Комментарий: