Нанотехнологии

наноматериалов.
История нанотехнологий.

Введение (1 модуль)

Практические занятия:
Размерная шкала природных и синтетических

объектов и материалов. Фрактальные объекты.
Инструментарий нанотехнологий. Оптическая и электронная микроскопия (ПЭМ, СЭМ, СЗМ).
Композиционные материалы. Структура и свойства.

это материалы, состоящие из двух или более компонентов с четко

выраженной границей раздела фаз между ними.

монолитный материал, поэтому матрицу еще называют «связующим».
Наполнитель – дискретно

(чаще всего) распределенная в матрице фаза. Изменяет механические, функциональные свойства КМ (термические, электрические, магнитные и т.д.).
В некоторых случаях удешевляет материал (т.к. полимер дорогой).

собой молекул обоих компонентов, слой определенной толщины.
Молекулы граничного слоя

обоих компонентов отличаются по свойствам от молекул объемных фаз.

Итоговый комплекс свойств КМ предопределяется свойствами трех составляющих:

новыми заданными свойствами и характеристиками, отличными от свойств и характеристик

исходных компонентов.

С появлением такого рода материалов возникает возможность селективного выбора свойств композитов, необходимых для нужд каждой конкретной области применения.

внешнего воздействия от матрицы на все частицы наполнителя

Прочное сцепление

на границе
матрица – наполнитель за счет физико-химического взаимодействия

Для реализации улучшенных свойств КМ необходимо:

армирующего компонента
По структуре композита
По характеру расположению наполнителя
По

количестве компонентов
По размеру частиц дисперсной фазы
По назначению (применению)

(ЖдКМ)
Матрица:
придает требуемую форму изделию,
защищает арматуру от механических повреждений

и др. воздействий среды,
обеспечивает равномерное распределение механического воздействия по объему материала

Матрица должна обеспечить требуемые свойства:
физико-химические на этапе эксплуатации изделия
технологические на этапе изготовления изделия

неправильной формы
(мел, слюда, оксиды металлов, стеклосферы, фуллерены, чешуйки стекла

или глины и т.п.).

Волокна
короткие или непрерывные
(органические и неорганические полимеры, керамические, стеклянные, минеральные волокна и т.д.)

типов матриц;

Полиармированные (гибридные) композиты – композиты, содержащие разные наполнители.

б в

г

сочетания компонентов, направленного размещения армирующей фазы в матрице по той

или иной специальной технологии (принудительное, по сути, без учета «собственных» свойств компонентов);

Естественные композиты – композиты, где расположение армирующей фазы в процессе изготовления соответствует собственной эволюции элементов (в неравновесных условиях, где проявляется самоорганизация элементов армирующей фазы)

функциональные - специальные свойства (электрические, магнитные, оптические и т.д.);
конструкционно-функциональные

- функциональные свойства и комплекс сопутствующих механических характеристик;

smart materials – материалы, способные реагировать заданным образом на изменения внешних условий.

По назначению

окружающей среде,
в собственной
структуре


температура,
давление,
электрическое

напряжение, деформационное состояние

способность реагировать на результаты диагностики
с целью адаптации к изменившимся условиям


поддержания функциональных свойств, обеспечения работоспособности всей конструкции в новых условиях

условий (температуры, давления, влажности, рН среды, электрического или магнитного полей

и др.).

Актуатор – элемент самоадаптации материала, т.е. исполнительное устройство, совершающее действие;
выполнение действия позволяет устойчиво функционировать материалу в изменившихся условиях.

Композиты пассивного типа Композиты активного типа