Наноматериалы

какими-либо уникальными свойствами, обусловленными присутствием этих частиц в материале.

не нужны: серьезные положительные изменения в экономику в том числе

и в машиностроение, внесут макроматериалы из нанотрубок или содержащие нанотрубки.

Сами наноматериалы делят по назначению на:
Конструкционные
Композиционные
Функциональные

титан и его сплавы, алюминиевые сплавы, керамика, пластмассы и композиционные

материалы), материалов с памятью, порошковых материалов и комплектующих наноизделий (гидро­ и электрооборудование, нанопродукция приборостроения и др.). Существенный эффект ожидается от внедрения технологических процессов нанесения износостойких покрытий на режущие инструменты, штампы и пресс­формы, а также износо, коррозионно­, жаростойких и водооталкивающих покрытий деталей машин. Важное значение имеет наноструктурированная продукция триботехнического направления и оборудование для обработки деталей с нанометровой точностью и для нанесения нанопокрытий.

по сравнению с материалами с обычной величиной зерна. Поэтому основное

направление их использования в настоящее время – это получение высокопрочных и износостойких материалов. Так прочностные свойства увеличиваются по сравнению с обычным состоянием в 2,5-3 раза, а вязкость – либо уменьшается очень незначительно, либо возрастает, особенно, в случае керамических наноматериалов. Композиты, армированные углеродными нановолокнами и фуллеренами, рассматриваются как перспективные материалы для работы в условиях ударных динамических воздействий, в частности для брони и бронежилетов.

двух или более фаз с четкой межфазной границей. На практике

же это — системы, которые содержат усиливающие элементы (волокна, пластины) с различным от ношением длины к сечению (что и создает усиливающий эффект), погруженные в полимерную матрицу. Удельные механические характеристики композитов (нормированные на плотность) заметно выше, чем у исходных компонентов.

перерабатываемостью (термопласт, термосет), типом уси ливающих элементов, их ориентацией (изотропная,

одноосно ориентированная) и не прерыв ностью

меж фазной границы. Так, сильное межфазное взаимодействие между матрицей и

волокном-наполнителем обеспечивает высокую прочность материала, а значительно более слабое — ударную прочность. В обычных композиционных материалах фазы имеют микронные и субмикронные размеры. Наблюдаемая тенденция к улучшению свойств наполнителя (усиливающего элемента) при уменьшении его размеров объясняется снижением его макроскопической дефектности. Однако в целом физические свойства конечного композита не могут превосходить свойств чистых компонентов. Другое дело нанокомпозиты — структурированные материалы со средним размером одной из фаз менее 100 нм.

их форма и размер. Физические, электронные и фотофизические свойства наночастиц

и кластеров, определяемые их чрезвычайно высокой удельной поверхностью (отношением поверхности к объему), значительно отлича ются от свойств, как блочного материала, так и индивидуальных атомов.
Очень многие материалы — от металлов и керамик до биоминералов — состоят из неор- ганических наночастиц (оксидов, нитридов, карбидов, силикатов и т.д.). Они входят в состав и нанокомпозитов на основе различной керамики и полимеров. Несовместимость этих неорганических и органических компонентов — основная проблема, которую приходится преодоле вать при создании таких материалов.

зитов были достигнуты золь-гель технологией, в которой исходными компонентами служат

алкоголяты некоторых химических элементов и органические олигомеры. Сначала алкоголяты кремния (титана, циркония, алюминия или бора) подвергают гидролизу

образуется керамика из неорганической трехмерной сетки. Поскольку золь- гель реакция,

протекающая обычно в спиртовых растворах мономера и алкоголятов неоргани- ческого предшественника М(OR)n, не требует высокой температуры, в реакционные схемы удается включать органические соединения, как в виде активных олигомеров, так и готовых полимеров.

(полистирол, по лиимид, полиамид, полибутадиен и полиметилметакрилат) и в зависимости

от условий реакции и содержания компонентов получают материалы с разной надмолекулярной организацией. Можно создать, скажем, высокодисперсные нанокомпозиты на основе полидиметилсилок- сана и тетраэтоксисилана с включенными в неорганическую сетку олигомерами.

в себе качества составляющих компонентов: гибкость, упругость, перерабатываемость полимеров и

характерные для стекол твердость, устойчивость к износу, высокий показатель светопреломления. Благодаря такому сочетанию улучшаются многие свойства материала по сравнению с исходными компонентами.

с использованием природных слоистых неорганических структур, таких как монтмориллонит или

вермикулит, которые встречаются, на пример, в глинах. Слой монтмориллонита толщиной ~1нм в ходе реакции ионного обмена насыщают мономерным предшественником с активной концевой группой (ε-капролактамом, бутадиеном, акрилонитрилом или эпоксидной смолой), а затем проводят полимеризацию

низким его со- держанием (справа вверху) и высоким.

материалы характеризуются высокими механическими свойствами, термической и химической стабильностью. Но

даже и небольшое количество алюмосиликата значительно улучшает механические и барьерные свойства полимера. Так, по сравнению с чистым полиимидом влагопроницаемость полиимидного нанокомпозита, содержащего всего 2 мас.% силиката, снижается на 60%, а коэффициент термического расширения — на 25%. Отметим, основная проблема при создании слоистых нанокомпозитов на основе глин и тому подобных керамик — обеспе- чить равномерное раскрытие слоистых структур и распределение мономера по материалу.