Навигация
2. Свойства наноструктур
Первым и самым главным признаком наночастиц является их геометрический размер - протяженность не более 100 нм хотя бы в одном измерении. Именно с таких размеров может наблюдаться качественное изменение свойств частиц по сравнению с макрочастицами того же самого вещества. Например, нанонить паутины способна надежно удерживать огромных по сравнению с ее толщиной насекомых.
Именно размерными эффектами определяются многие уникальные свойства наноматериалов. Для различных характеристик (механических, электрических и др.) критический размер может быть различным, как и характер изменений (равномерный или неравномерный). Например, электропроводность начинает зависеть от размера частицы при уменьшении кристалла вещества до размеров 10-20 нм и менее.
Доля атомов, находящихся в поверхностном слое (толщиной около 1 нм), естественно, растет с уменьшением размера частиц вещества. Поверхностные атомы обладают свойствами, отличающимися от "внутренних" атомов, поскольку они связаны с соседями иначе, чем внутри вещества. В результате на поверхности велика вероятность протекания процессов изменения структурного расположения атомов и их свойств. В результате поверхность (или межфазная граница) рассматривается как некое новое состояние вещества.
Учитывая абсолютные размеры наночастиц, с определенными допущениями можно считать, что наночастица представляет собой вещество, близкое по свойствам к межфазной границе. Например, нанотрубки имеют высокую удельную плотность поверхности, поскольку вся масса сосредоточена в поверхностном слое.
Важнейшими свойствами наноструктур, отличающими их от обычных материалов, являются повышенная диффузионная и миграционная способность атомов, молекул веществ и электронов по поверхности твердых наноструктур, а для жидких наноструктур - ускоренная диффузия внутри них, повышенная прочность изолированных твердых наноструктур и способность твердых наноструктур к самоорганизации и самосборке.
1) Повышенная диффузионная и миграционная способность атомов и молекул веществ по поверхности и внутри наноструктур:
Жидкости внутри микротрещин и микропор нанометровой ширины являются жидкими наноструктурами, обладающими своеобразными особенностями, из которых важнейшей является ускоренная диффузия растворенных в них веществ под действием осмотической составляющей СРПС.
2) Повышенная миграционная способность атомов по поверхности твердых наноструктур:
Как известно, диффузия по поверхности твердых веществ осуществляется на несколько порядков быстрее, чем в их объеме.
3) Ускоренное движение электронов по поверхности твердых наноструктур - сверхпроводимость электрического тока:
Здесь, как и в предыдущем случае, можно выделить два уровня ускоренного движения частиц, в данном случае электронов, по поверхности веществ. Первый уровень - движение электронов вдоль поверхности обычного проводника при обычных температурах. Ускоренное движение электронов в этом случае хорошо известно и практически используется в ускорителях заряженных частиц Ван-дер-Граафа (Гершензон и др., 1980).
4) Ускоренное движение электронов по поверхности твердых наноструктур:
На поверхности обычных проводников Т-СРПС, создавая разуплотненный поверхностный слой, способствует образованию слоя с более редким расположением атомов в нем. Поэтому в нем электрический ток протекает с меньшим сопротивлением, а значит, и с большей скоростью, чем в глубине проводника, создавая первый уровень ускоренного движения электронов.
5) Ускоренное движение электронов по поверхности твердых наноструктур:
В научной литературе проводят аналогию между сверхпроводимостью тока и сверхтекучестью жидкого гелия, объясняя, что жидкий гелий также образует единую когерентную сверхтекучую систему - конденсат, который тоже течет через щели без какого-либо сопротивления.
6) Повышенная прочность на разрыв изолированных твердых наноструктур.:Известно, что прочность на разрыв, например углеродных нанотрубок, в несколько десятков раз больше самой прочной стали при плотности в 6 раз меньшей (Головин, 2007). Удовлетворительного объяснения этому в научных работах пока не дано.
7) Способность твердых наноструктур к самоорганизации и самосборке:
Наноструктуры, находящиеся в жидкой, газовой среде и в вакууме, обладают максимальными возможностями к самоорганизации и самосборке, так как эти среды не мешают им в полной мере проявить эти свои свойства.
3. Нанотехнологии в автомобилестроении
Автомобили будущего станут более комфортными и интеллектуальными, основанными на легких и прочных материалах, миниатюризации и новых энергетических установках. Практически каждая деталь автомобиля может быть усовершенствована при помощи нанотехнологий. Сегодня нанотехнологии внедряют несколько крупнейших производителей, но к 2010 году их будут использовать все автомобилестроители и большинство их поставщиков. 70 ведущих мировых автомобилестроителей, включая Renault, General Motors, BMW, Toyota, Audi, Ford, Volkswagen, Mercedes-Benz, Opel, Ferrari, MAN, FIAT, Volvo, Hyundai, Honda, Nissan, Chrysler, Jaguar, Porsche, Peugeot, Saab, Rover, Citroen, Huachangcar, Mazda, Alfa Romeo, Asia Motors, Mitsubishi, Vauxhall, Subaru и др., провели совместное исследование возможностей применения нанотехнологий в автомобилях с 2002 до 2015 года.
Мы предлагаем Вашему вниманию краткий обзор возможностей нанотехнологий в усовершенствовании автомобиля. Если Вы захотите использовать их на своем предприятии, пожалуйста свяжитесь с нами.
- Генерация и хранение энергии
- Топливные ячейки
- Солнечные батареи
- Хранение энергии
- Электричества
- Водородного топлива
- Углеводородного топлива
- Топливные катализаторы
Наноструктурированные материалы / нанокомпозиты / наночастицы
- Легкие каркасные материалы
- Огнеупорные и термостойкие материалы: Увеличение прочности, жесткости и долговечности
- Умные, сверхмягкие рессоры
- Антифрикционные и противоизносные покрытия
- Материалы со сверхмалым коэффицентом теплового расширения
- Стекла с управляемыми оптическими свойствами
- Долговечные шины с оптимальными свойствами
- Функциональные краски и покрытия
- Самоочищающиеся
- Самовосстанавливающиеся
- Нецарапающиеся
- Антикоррозионные
- Радиопоглощающие
- Цветовые эффекты
Со специальными оптическими свойствами
- Теплоотражающие
Программируемые материалы
- Другие функциональные материалы
- Наноэлектроника
- Сверхточные сенсоры и анализаторы
- Системы GPS-навигации на основе МЭМС-датчиков
- Сверхточные микроакселерометры
- Мониторинг перемещения
- Мониторинг давления
- Мониторинг заклинивания и повреждений
- Мониторинг износа
Биометрические системы
- Мониторинг климата
- Интеллектуальное управление двигателем
- Дисплеи, внешнее и внутреннее освещение
- Электроника, работающая в широком диапазоне температур
- Противоугонные системы
- Датчики контроля безопасности и окружения
- Акселерометры подушек безопасности
- Сверхъемкие аккумуляторы
Обработка и передача информации
- Обработка изображений
- Автомобильная телематика
- Дистанционное управление
- Мультимедиа-архитектура
- Элементы искусственного интеллекта
- Интеграция CMOS-микроэлектроники в системы управления
Биомедицинские приложения
- Гигиена
- Система эвакуации
- Интерактивный эргономичный дизайн
- Снижение вибрации и шума
Производство
- Измерение и контроль
- Инструменты, станки и машины
- Автоматизация и телеуправление
- Снижение стоимости сырья
- Снижение энергопотребления
- Анализ дефектов и структуры материалов
Экология
- Фильтрация и очистка выхлопных газов
- Экологичное производство
- Переработка старых автомобилей
- Биодеградируемые материалы
- Восстановление и ремонт
Похожие работы
... технологий, вместе взятых [[32]]. Сегодня объем мирового рынка нанотехнологической продукции измеряется в миллиардах долларов (пока этот рынок составляют главным образом новые материалы и порошки, улучшающие свойства материалов), а к 2015 году, по прогнозам западных специалистов, он превысит $1 трлн [[33]]. В недалеком будущем экономическое, военное, социальное и политическое положение развитых ...
... сходят со стапелей Волгограда, Тюмени, Тобольска, Благовещенска. Железнодорожное машиностроение является одной из старейших отраслей тяжелого машиностроения. Оно получило развитие там, где начала складываться железнодорожная сеть страны. Современные электровозы, тепловозы, пассажирские и специальные вагоны не только являются материалоемкой продукцией, использующей разнообразные конструкционные ...
... научные конференции и научная литература, которую следует предложить студентам для дополнительного изучения. 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЗАНЯТИЙ ПО ТЕМЕ "НАНО МАТЕРИАЛЫ И НАНОТЕХНОЛОГИИ" СО СТУДЕНТАМИ УЧРЕЖДЕНИЙ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБУЧЕНИЯ 2.1 Методика организации лекционного занятия по теме "Наноматериалы и нанотехнологии" В педагогической литературе рекомендуется использовать ...
... полностью соответствовать модели новой экономической формации, где единственным предметом обмена станет информация. 2.3. Проблемы и перспективы развития нанотехнологий в машиностроении 2.3.1. Перспективы развития нанотехнологий в машиностроении Стратегическими национальными приоритетами Российской Федерации, изложенными в утвержденных 30 марта 2002 г. Президентом Российской Федерации « ...
0 комментариев