Napansin na ang mga katangian ng kabuuan ng materyal ay maaaring magkakaiba sa nanoscale. Ang materyal na kumikilos bilang insulator sa antas ng molekular ay maaaring ipahayag ang mga katangian ng conductor kapag tiningnan ang antas ng nanoscale nito. Ang nanotechnology ay lumitaw bilang isang pamamaraan ng pananaliksik na tumatalakay sa pag-aaral ng pagbabago sa mga katangian ng materyal sa nanoscale. Nagsasangkot ito ng pinagsamang pag-aaral ng iba't ibang mga agham tulad ng physum na kabuuan, pisika ng semiconductor, materyal pagmamanupaktura , atbp .. sa antas ng nanoscale. Ang mga materyal na nabuo sa pamamagitan ng paggamit ng mga prinsipyo at pamamaraan ng nanotechnology, na ang mga katangian ay nasa pagitan ng macroscopic solids at atomic system, ay kilala bilang Nanomaterial.

Ano ang mga Nanomaterial?

Ang term na nanoscale ay tumutukoy sa sukat ng 10^-9metro. Ito ang pang-isang bilyong bahagi ng isang metro. Kaya, ang mga maliit na butil na ang alinman sa panlabas na sukat o panloob na sukat ng istraktura o sukat ng istraktura ng ibabaw na nakasalalay sa saklaw na 1nm hanggang 100nm ay itinuturing na Nanomaterial.

Ang mga materyal na ito ay hindi nakikita ng mata. Ang materyal na diskarte na batay sa agham ng nanotechnology ay isinasaalang-alang para sa mga nanomaterial. Sa ganitong sukat, ang mga materyales na ito ay may natatanging mga katangian ng optikal, elektroniko, mekanikal at dami kung ihahambing sa kanilang pag-uugali na sukat sa molekula.

Ang isang nanomaterial ay maaaring isang bagay na nano o isang materyal na nanood na istraktura. Ang mga bagay na Nao ay ang mga discrete na piraso ng materyal, sa kabilang banda, ang mga materyal na Nanostruktura ay mayroong panloob o pang-ibabaw na istraktura sa sukat ng nanoscale.

Ang mga nanomaterial ay maaaring likas na pagkakaroon, artipisyal na gawa o hindi sinasadyang nabuo. Sa pagsulong sa pagsasaliksik, ang mga nanomaterial ay na-komersyalisado at ginagamit bilang mga kalakal.

Mga Katangian ng Nanomaterial

Isang matinding pagbabago sa mga katangian ng nanomaterial ay maaaring sundin kapag ang mga ito ay pagkasira sa antas ng nanoscale. Habang papunta kami sa antas ng nanoscale mula sa antas ng molekula, ang mga elektronikong katangian ng mga materyales ay nabago dahil sa epekto sa laki ng laki. Ang pagbabago sa mekanikal, thermal at catalytic na mga katangian ng mga materyales ay maaaring makita sa pagtaas ng ibabaw na lugar sa dami ng ratio sa antas ng nanoscale.

Marami sa mga materyales ng insulator ay nagsisimulang kumilos bilang mga conductor sa kanilang mga sukat ng nanoscale. Katulad nito, sa pag-abot namin sa mga sukat ng nanoscale maraming mga kagiliw-giliw na kabuuan at mga phenomena sa ibabaw ang maaaring masunod.

Laki ng maliit na butil, hugis, komposisyon ng kemikal, istraktura ng kristal, katatagan ng physicochemical, lugar sa ibabaw, at enerhiya sa ibabaw, atbp… mga katangian sa mga katangian ng physicochemical ng mga nanomaterial. Tulad ng pagtaas ng area sa dami ng dami ng mga nanomaterial, ang kanilang ibabaw ay nagiging mas reaktibo sa sarili at sa iba pang mga system. Ang laki ng mga nanomaterial ay may mahalagang papel sa kanilang pag-uugali sa parmasyutiko. Kapag ang mga nanomaterial ay nakikipag-ugnay sa tubig o iba pang media ng pagpapakalat maaari nilang ayusin muli ang kanilang istrakturang kristal. Ang laki, komposisyon at singil sa ibabaw ng mga nanomaterial ay nakakaapekto sa kanilang mga estado ng pagsasama-sama. Ang mga katangian ng magnetiko, physicochemical at psychokinetic ng mga materyal na ito ay apektado ng pang-ibabaw na patong. Ang mga materyal na ito ay gumagawa ng ROS kapag ang kanilang ibabaw ay tumutugon sa oxygen, ozone, at mga materyales sa paglipat.

Sa antas ng nanoscale, ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga maliit na butil ay dahil sa mga puwersa ng van der Waal o malakas na polar o covalent bond. Ang mga katangian ng ibabaw ng mga nanomaterial at ang kanilang mga pakikipag-ugnayan sa iba pang mga elemento at kapaligiran ay maaaring mabago sa paggamit ng mga polyelectrolytes.

Mga halimbawa

Ang mga nanomaterial ay maaaring matagpuan bilang alinman sa engineered nanomaterial, hindi sinasadya o natural na pagkakaroon. Ang mga engineered nanomaterial ay gawa ng mga tao na may ilang nais na pag-aari. Nagsasama sila ng carbon black at titanium dioxide nanomaterial. Ang mga nanoparticle ay ginawa din dahil sa mga proseso ng mekanikal o pang-industriya na hindi sinasadya tulad ng sa panahon ng pagod ng sasakyan, mga usok ng hinang, pagluluto, at pagpainit ng gasolina. Ang hindi sinasadyang ginawa atmospheric nanomaterial ay kilala rin bilang mga ultrafine particle. Ang Fullerenes ay ang nanomaterial na nagawa dahil sa pagkasunog ng biomass, kandila.

“yagi uda antena radiation pattern ”

Nanotube

Ang mga likas na umiiral na nanomaterial ay nabuo dahil sa marami sa mga natural na proseso tulad ng sunog sa kagubatan, abo ng bulkan, spray ng karagatan, paglalagay ng panahon ng mga metal, atbp. mga halimbawa ng nanomaterial naroroon sa mga biological system ay ang istraktura ng mga kristal ng waks na sumasaklaw sa lotus, istraktura ng mga virus, spider-mite na sutla, asul na kulay ng mga gaganturang tarantula, mga kaliskis ng pakpak ng butterfly. Ang mga particle tulad ng gatas, dugo, sungay, ngipin, balat, papel, corals, tuka, balahibo, bone matrix, cotton, kuko, atbp. Ay likas sa natural na nagaganap na mga organikong nanomaterial. Ang mga Clay ay halimbawa ng natural na nagaganap na inorganic nanomaterial, dahil nabuo ito dahil sa mga paglago ng kristal sa magkakaibang mga kemikal na kondisyon sa crust ng lupa.

Pag-uuri

Ang pag-uuri ng mga nanomaterial ay higit sa lahat nakasalalay sa morpolohiya at kanilang istraktura, ang mga ito ay inuri sa dalawang pangunahing mga grupo bilang Pinagsama-samang mga materyales at Nanodispersions. Ang pinagsamang nanomaterial ay karagdagang naiuri sa maraming mga pangkat. Ang isang dimensional na Nano dispersive system ay tinatawag na Nanopowders at Nanoparticles. Dito ang mga nanoparticle ay karagdagang naiuri bilang Nanocrystals, Nanoclusters, Nanotubes, supermolecules, atbp.

“pagkakaiba sa pagitan ng high pass at low pass filter ”

Para sa mga nanomaterial, ang laki ay isang mahalagang katangiang pisikal. Ang mga nanomaterial ay madalas na naiuri depende sa bilang ng kanilang mga sukat na nahuhulog sa ilalim ng nanoscale. Ang nanomaterial na ang lahat ng tatlong sukat ay ng nanoscale at ang ay makabuluhang walang pagkakaiba sa pagitan ng pinakamahaba at pinakamaikling axes, ay tinawag na Nanoparticles. Ang mga materyal na may kanilang dalawang sukat sa nanoscale ay tinatawag na Nanofibres. Ang mga guwang na nanofibres ay kilala bilang Nanotubes at ang solid ay kilala bilang Nanorods. Ang mga materyal na may isang sukat sa nanoscale ay kilala bilang Nanoplates. Ang mga nanoplate na may dalawang magkakaibang mas mahahabang sukat ay kilala bilang Nanoribbons.

Batay sa mga yugto ng bagay na nilalaman ng mga materyal na nanostruktur na inuri sila bilang mga nanocomposite, nanofoam, nanoporous at nanocrystalline na mga materyales. Ang mga solidong materyales na naglalaman ng hindi bababa sa isang rehiyon na magkakaiba sa pisikal o kimikal na may hindi bababa sa isang rehiyon na may sukat sa nanoscale ay tinatawag na Nano Composites. Naglalaman ang nanofoams ng likido o solidong matrix, na puno ng isang gas na yugto at ang isa sa dalawang yugto ay may sukat sa nanoscale.

Ang mga solidong materyales na may nanopores, mga lukab na may sukat sa nanoscale ay isinasaalang-alang bilang mga materyal na Nanoporous. Ang mga materyal na nanocrystalline ay may mga butil ng kristal sa nanoscale.

Mga aplikasyon ng Nanomaterial

Ngayon ang mga nanomaterial ay lubos na na-komersyalisado. Ang ilan sa mga komersyal na nanomaterial na magagamit sa merkado ay mga pampaganda, mga resistensya sa tela, electronics, sunscreens, pintura, atbp. Ginagamit ang nanocoatings at nanocomposites sa iba't ibang mga produktong consumer tulad ng kagamitan sa palakasan, bintana, sasakyan, atbp. Upang maprotektahan ang pinsala sanhi ng mga inumin mula sa sikat ng araw, ang mga bote ng salamin ay pinahiran ng nanocoating na humahadlang sa mga sinag ng UV. Paggamit ng mga nano-luwad na halo na mas matagal na mga bola ng tennis ay ginagawa. Ginagamit ang nanoscale silica bilang isang tagapuno sa mga pagpuno ng ngipin.

Ang mga optikal na katangian ng mga nanomaterial ay ginagamit upang bumuo ng mga optical detector, sensor, laser, display, solar cell. Ang pag-aari na ito ay ginagamit din sa biomedicine at photoelectrochemistry. Sa mga microbial fuel cell, ang mga electrode ay binubuo ng mga carbon nanotube. Ginagamit ang nanocrystalline zinc selenide sa mga display screen upang madagdagan ang resolusyon ng mga pixel na bumubuo ng mga High Definition TV set at personal computer. Sa industriya ng microelectronic, binibigyang diin ang miniaturizing ng mga circuit tulad ng transistors, diode, resistors, at capacitors.

Ginagamit ang mga nanowires sa pagbuo ng kantong transistors . Ginagamit din ang mga nanomaterial bilang mga catalista sa mga converter ng catalytic converter ng sasakyan at mga system ng pagbuo ng kuryente, upang makapag-reaksyon ng mga nakakalason na gas tulad ng carbon monoxide at nitrogen oxide, sa gayon pinipigilan ang polusyon sa kapaligiran na dulot ng mga ito. Upang madagdagan ang sun protection factor (SPF) sa mga sunscreens nano-TiO2 ay ginagamit. Upang makapagbigay ng isang lubos na aktibo sa ibabaw ng mga sensor, ginagamit ang mga engineered na nanolayer.

Ang Fullerenes ay ginagamit sa cancer upang gamutin ang mga cancer cells tulad ng melanoma. Natagpuan din ang mga ito bilang paggamit bilang light-activated antimicrobial agents. Dahil sa kanilang mga katangiang pang-optikal at elektrikal, ang mga tuldok na kabuuan, nanowires, at mga nanorod ay lubos na nag-opt para sa Optoelectronics. Ang mga nanomaterial ay sinusubukan para sa mga aplikasyon sa tissue engineering, paghahatid ng droga, at biosensors. Ang mga nanozymes ay mga artipisyal na enzyme na ginagamit para sa biosensing, bioimaging, tumor detection.

Mga Kalamangan at Kalamangan ng Nanomaterial

Ang mga katangian ng elektrikal, magnetiko, optikal at mekanikal ng mga nanomaterial ay nagbigay ng maraming kamangha-manghang mga application. Ang pananaliksik ay nagpapatuloy pa rin upang malaman ang tungkol sa mga katangiang ito. Ang mga pag-aari ng mga nanomaterial ay naiiba mula sa modelo ng sukat na sukat. Ang ilan sa mga pakinabang ng mga nanomaterial ay ang mga sumusunod-

Nanomaterial semiconductor Ang mga q-particle ay nagpapakita ng mga epekto sa pagkukulong ng kabuuan, sa gayo'y pagbibigay sa kanila ng pag-aari ng luminescence.
Kung ikukumpara sa mga magaspang na butil na keramika, ang mga nanophase ceramika ay mas ductile sa mataas na temperatura.
Ang pag-aari ng malamig na hinang ng mga nanosized metallic powder kasama ang kanilang kalagkitan ay lubos na kapaki-pakinabang para sa metal-metal bonding.
Ang mga nag-iisang nanosized na magnetikong partikulo ay nagbibigay ng sobrang pag-aari ng paramagnetism.
Ang mga nanostruktur na metal na kumpol ng monometallic na komposisyon ay kumikilos bilang tagapagpauna para sa mga magkakaiba-ibang catalista.
Para sa mga solar cell, ang mga pelikulang silikon ng Nanocrystalline ay bumubuo ng isang lubos na malinaw na contact.
Ang mga nanostruktur na titanium oxide porous films ay nagbibigay ng mataas na paghahatid at pagpapataas ng mataas na lugar.
Ang mga hamon na kinakaharap ng industriya ng microelectronic sa miniaturization ng mga circuit tulad ng mahinang pagdidabog ng init na nabuo ng high-speed microprocessors , ang mahinang pagiging maaasahan ay maaaring mapagtagumpayan sa tulong ng mga materyal na nanocrystalline. Nagbibigay ang mga ito ng mataas na kondaktibiti ng thermal, mataas na tibay, at matibay na pangmatagalang mga pagkakaugnay.

Mayroon ding ilang mga kakulangan sa teknolohikal na natagpuan sa paggamit ng mga nanomaterial. Ang ilan sa mga kawalan ay ang mga sumusunod -

Ang kawalang-tatag ng mga nanomaterial.
Hindi magandang paglaban sa kaagnasan.
Mataas na natutunaw.
Kapag ang mga nanomaterial na may mataas na ibabaw na lugar ay direktang nakikipag-ugnay sa oxygen exothermic pagkasunog ay nagaganap na humahantong sa isang pagsabog.
Karumihan
Ang mga nanomaterial ay itinuturing na mapanganib sa biologically. Ang mga ito ay may mataas na pagkalason na maaaring humantong sa mga pangangati.
Carcinogenic
Mahirap mag synthesize
Walang magagamit na ligtas na pagtatapon
Mahirap i-recycle

Ngayon Nanomaterial kasama ang nanotechnology ay binabago ang paraan ng paggawa ng iba`t ibang mga produkto. Pangalanan ang isang natural na natural na nagaganap na nanomaterial?