Реферат на тему: Нокомпозиты из керамики и полимеров. Материалы с сетчатой структурой

Введение

Сейчас с уверенностью можно утверждать, что одним из наиболее перспективных, а также многообещающих направлений развития современной науки является нанотехнология. Исходя из самого названия "нанотехнология" можно заключить, что данное научное направление работает с объектами, размеры которых измеряются нанометрами. Один нанометр (от греческого "нано" - карлик) равен одной миллиардной части метра. На этом расстоянии можно вплотную расположить примерно 10 атомов. Пожалуй, первым ученым, использовавшим эту единицу измерения, был Альберт Эйнштейн, который в 1905 г. теоретически доказал, что размер молекулы сахара равен одному нанометру. Но только через 26 лет немецкие физики Эрнст Руска, получивший Нобелевскую премию в 1986 г., и Макс Кнолл создали электронный микроскоп, обеспечивающий 15-кратное увеличение (меньше, чем существовавшие тогда оптические микроскопы), он и стал прообразом нового поколения подобных устройств, позволивших заглянуть в наномир.

Если говорить о полимерных композиционных материалах, то здесь следует начать с определения понятия "композиционный материал". По определению, композиционными называют материалы, состоящие из двух или более фаз с четкой межфазной границей системы, которые содержат усиливающие (армирующие) элементы (волокна, пластины, частицы) с различным отношением длины к сечению (что и создает усиливающий эффект), погруженные в полимерную матрицу. Механические свойства композиционного материала в большой степени зависят от межфазного взаимодействия между полимерной матрицей и армирующими элементами, то есть от величины адгезии. Естественно, чем выше адгезия полимерной матрицы к армирующим элементам, тем прочность композита будет выше. Если же говорить о нанокомпозиционных полимерных материалах, то использовать определение "армирующий наполнитель" применительно к наночастицам не совсем верно. В нанокомпозитах наночастицы взаимодействуют с полимерной матрицей не на макро- (как в случае с композиционными материалами), а на молекулярном уровне. В следствие такого взаимодействия образуется композиционный материал, обладающий высокой адгезионной прочностью полимерной матрицы к наночастицам. Следует отметить, что нанокомпозиция имеет упорядоченную внутреннюю структуру.

Композиционными называют материалы, состоящие из двух или более фаз с четкой межфазной границей системы, которые содержат усиливающие (армирующие) элементы (волокна, пластины, частицы) с различным отношением длины к сечению (что и создает усиливающий эффект), погруженные в полимерную матрицу.

Кроме того, для получения полимерного композиционного материала с заданными механическими, химическими, диэлектрическими или же теплофизическими свойствами необходимо было ввести в полимерную матрицу определенное количество модифицирующего наполнителя. Причем если говорить о композиционных материалах, армированных макроэлементами, то, как правило, количество вводимого в полимер наполнителя исчислялось десятками массовых процентов. В случае нанокомпозитов речь идет о гораздо меньших количествах вводимого модифицирующего наполнителя. В качестве примера можно привести создание композита на полимерной основе с наполнителем из наночастиц серебра. При концентрации серебра всего в несколько десятитысячных долей процента композит проявляет необычайно сильное бактерицидное действие.

Однако уникальные свойства наноматериалов затрудняют их получение. Избыточная поверхностная энергия заставляет наночастицы слипаться, агрегироваться. Кроме того, наночастицы химически активны и при взаимодействии с другими веществами часто теряют свои уникальные свойства. Таким образом, нельзя получить нанокомпозиционный полимерный материал по известным и отработанным технологиям.

Технология получения нанокомпозиционного материала в первую очередь зависит от типа наночастиц, которые вводятся в полимер. Так, при получении нанокомпозитов на основе различной керамики и полимеров применяется зольгель-технология, в которой исходными компонентами служат алкоголяты некоторых химических элементов и органические олигомеры. Сначала алкоголяты подвергают гидролизу, а затем проводят реакцию поликонденсации гидроксидов. В результате образуется керамика из неорганической трехмерной сетки. Существует также метод синтеза, в котором полимеризация и образование неорганического стекла протекают одновременно. Возможно применение нанокомпозитов на основе керамики и полимеров в качестве специальных твердых защитных покрытий, а также как оптические волокна.

Композиционные материалы - изотропный и ориентированный - и их характерные свойства при разных наполнителях: стекло- (СВ), углеродно- (УВ) и арамидноволоконном (АВ).

Оглавление

- Введение

- Нанокомпозиты из керамики и полимеров

- Материалы с сетчатой структурой

- Слоистые нанокомпозиты

- Нанокомпозиты, содержащие металлы или полупроводники

- Молекулярные композиты

- Возможности нанотехнологий Литература

Список литературы

- Iсhinоsе N. еt аl. Suреrfinе Раrtiсlе Тесhnоlоgy. Lоndоn.

- Вrinкеr С.J., Sсhеrеr G.W. Sоl-Gеl Sсiеnсе. Воstоn.

- Маrк J.Е. Frоntiеrs оf Масrоmоlесulаr Sсiеnсе / Еds а, imurа, . Оxfоrd.

- Nоvак В.М., Dаvis С. // Масrоmоlесulеs. 1991. V.24. Р.

- Кеlly Р., Акеlаh А., Моеt А. // J. Маtеr. Sсi. 1994. V.29. Р.

- Vоssmеyеr Т., Каtsiкаs L., Giеrsig М., Ророviс I. // J. Сhеm. Рhys. 1994. V.98. Р.

- Ваrthеlеmy А., Fеrt А., Моrеl R., Stеrеn L. // Рhys. Wоrld. 1994. V.7. Р.34-38; Sаttеrfiеld С.N. Gеtеrоgеnеоus Саtаlysis in Industriаl Рrасtiсе. 2nd еd. N.Y.

- Кlаbundе К.J., Наbdаs J., Саrdеnаs-Тrivinо G. // Сhеm. Маtеr. 1991. В.5. S.

- Неilmаnn А., Наmаnn С. // Рrоgr. Соllоid Роlym. Sсi. 1991. V.85. Р.

- Gеrаsimоv G.N., Sосhilin V.А., Сhvаlun S.N. еt аl. // Масrоmоl. Сhеm. Рhys. 1996. V.197. Р.1387-1393; Норf Н., Gеrаsimоv G.N., Сhvаlun S.N. еt аl. // Аdv. Маtеr. 1997. V.3. Р.197-201; Niкоlаеvа Е.V., Оzеrin S.А., Grigоriеv Е.I. еt аl. // Маt. Sсi. Еng. С-Вiо. 1999. V.8-9. Р.