» 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
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:
- Традиционный микрокомпозит, в котором частицы наполнителя сохраняют первоначальные размеры. Такой материал можно получить, если молекулы полимера не проникают между слоями силиката.
- 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:
- Балабанов, В.И. Нанотехнологии. Наука будущего. // В.И. Балабанов –М.: Эксмо, –2008. –247с.
- Васильев В. В. Композиционные материалы: Справочник // В. В. Васильев, В. Д. Протасов, В. В. Болотин и др.;– М.: Машиностроение, –1990. –512с.
- Михайлов М. Д. Современные проблемы материаловедения. Нанокомпозитные материалы: учеб. пособие // М. Д. Михайлов. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, –2010. –208с.
Комментарии: