|
|
ОглавлениеГлава 1. Основы нанотехнологии 1.1. Влияние дисперсности на свойства вещества 1.2. Физико-химические основы наноэффекта 1.3. Критический диаметр наночастиц 1.4. Целевые продукты нанотехнологии Глава 2. Наночастицы. 2.1. Наночастицы семейства фуллеренов 2.2. Техническое применение наноразмерных частиц Глава 3. Объемные материалы традиционной технологии. 3.1. Критерии оценки конструкционных свойств 3.4. Перспективы нанотехнологии Глава 4. Объемный наноматериал. 4.1. Моностадийное формирование объемного наноматериала 4.2. Машиностроительный потенциал Глава 5. Объемный материал с добавкой наночастиц. 5.1. Основы конструирования 5.3. Матрица объемных нанокомпозитов 5.4. Контактное взаимодействие компонентов Глава 6. Объемный наноструктурированный металл. 6.1. Основы фрагментирования структуры металлов 6.2. Наноструктурированные металлы Приложение. Организация практических занятий по изучению предмета «Объемные наноматериалы» Теоретический семинар «Нанотехнология» Лабораторная работа «Наноматериалы» Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгу3.2. Сырьевые ресурсыХимические вещества являются исходным сырьем для последующей переработки их в материалы конструкционного или функционального назначения. Свойства материала зависят как от свойств исходного сырья, так и от особенностей приданной материалу структуры различных уровней. Строение химических веществ. Свойства вещества практически полностью определяются двумя уровнями структуры — атомарным, молекулярным и кристаллическим (см. рис. 3.1). Основными элементарными частицами, из которых состоят все известные нам вещества, являются протоны, нейтроны и электроны. Протоны и нейтроны составляют положительно заряженное ядро атома, заряд ядру придают протоны, а нейтроны электрически нейтральны. Вокруг ядра на определенных орбитах вращаются отрицательно заряженные электроны, образуя электронную оболочку атома. Средние размеры атомов составляют менее 1 нм (1 нм = 1•10-9 м). Атомарный уровень структуры характеризует свойства химического элемента. Вещества состоят из атомов или ионов, которые могут соединяться друг с другом, образуя молекулы или кристаллы. Молекулы вещества могут содержать различное число атомов. Например, гелий (He), аргон (Ar), неон (Ne) являются одноатомными газами; водород (H2), азот (N2), кислород (O2), оксид углерода или угарный газ (CO) состоят из двухатомных молекул, а молекулы углекислого газа (CO2) и водяного пара (H2O) содержат три атома. Молекула аммиака (NH3) построена из четырех атомов, а молекула метана (CH4) содержит пять атомов. В зависимости от строения внешних электронных оболочек атомов могут образовываться различные виды связи между атомами. Все вещества по характеру межатомарной связи подразделяют на ионные, ковалентные, металлические и молекулярные. Однако такое разделение достаточно условно, так как во многих веществах может действовать не один, а несколько типов связи. Поэтому можно говорить только о преобладающем для данного вещества типе связи. Ионная связь определяется электростатическими силами притяжения между положительно и отрицательно заряженными ионами. Ионная связь относится к сильному типу связи. В качестве типичного примера вещества с ионным типом связи приведем поваренную соль, имеющую химическую формулу NaCl. Атом натрия в процессе взаимодействия атомов теряет отрицательно заряженный электрон внешней оболочки и превращается в положительный ион натрия, а атом хлора, приобретая отрицательный электрон, становится отрицательным ионом. Наиболее известный и широко распространенный материал с ионным типом связи — стекло, основой которого являются оксиды различных элементов. Ковалентная связь образуется в результате взаимного перекрытия электронных орбит соседних атомов. Электроны не переходят от одного атома к другому, как в случае ионной связи, а становятся общими для обоих атомов. Ковалентная связь имеет высокую прочность, что обеспечивает высокие физико-механические свойства многих кристаллических веществ, таких как алмаз, карбид кремния и др. Ковалентная связь характерна также для органических полимеров. Металлическая связь характеризуется обобществлением внешних электронов не только соседних, как в случае ковалентной связи, а всех атомов рассматриваемого объема вещества. Коллективизированные электроны становятся достоянием всех атомов, образуя так называемый «электронный газ». Большинство атомов металла, теряя отрицательно заряженные внешние электроны, превращаются в положительно заряженные ионы. Внимание! Авторские права на книгу "Объемные наноматериалы. Учебное пособие" (Волков Г.М.) охраняются законодательством! |
||||||||||||||||||||||
