|
|
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 книгу2.2. Техническое применение наноразмерных частицНа современном рынке нанопродукции свыше 90% занимают нанопорошки, а также катализаторы и сорбенты с наноразмерной пористостью. Техническое применение отмеченных видов нанопродукции основано на использовании их функциональных свойств. Однако следует отметить, что реализация функциональных свойств наночастиц в большинстве случаев неразрывно связана с необходимостью их предварительной консолидации, без чего использование наночастиц в конкретном техническом устройстве крайне затруднительно, а порой и невозможно. Поэтому разделение технического применения наночастиц и созданных с их использованием материалов достаточно условно. В качестве критерия такого деления в настоящем учебном пособии выбраны конструкционные свойства материалов. В данной главе рассмотрены только те случаи технического применения, когда физико-механические свойства консолидированных наночастиц не являются определяющими для обеспечения их работоспособности в соответствующем техническом устройстве. Сорбенты. В области реализации потенциальных функциональных свойств наноразмерных веществ наиболее впечатляющих технико-экономических результатов достигло промышленное применение сорбентов с узкими пределами распределения пористости в наноразмерном интервале. Они находят широкое применение в технологических процессах катализа, фильтрации и разделения веществ, в том числе в технологии добычи и переработки нефти. Высокую сорбционную способность наносорбентам придает большая удельная поверхность структурных элементов наноразмерного диапазона. Это свойство наноматериалов находит техническое применение в разных областях производственной деятельности. В промышленных масштабах организовано производство наносорбента на основе силикатов с узким диапазоном распределения наноразмерных пор. Они широко используются в нефтехимии, с их помощью перерабатывается более 7 млрд баррелей нефти в год. Экономический эффект от применения наносорбентов для фильтрования и разделения веществ различной химической природы исчисляется десятками млрд дол. США в год. Другое направление использования сорбционного потенциала наночастиц связано с их способностью избирательно сорбировать различные микроорганизмы. В частности, установлена высокая сорбционная способность наноразмерных частиц корунда к ряду микроорганизмов в широком интервале концентрации бактерий. Это позволяет использовать наноматериалы на его основе для защиты полимеров от биокоррозии, что особенно актуально для стран с тропическим климатом. В ближайшие годы ожидается промышленное производство наноразмерных оксидов металлов для обеззараживания боевых отравляющих веществ, а также нанопористых композитов в виде гранул или таблеток для очистки и дезинфекции воздуха в салонах транспортных средств и в общественных зданиях. Наночастицы семейства фуллеренов по сорбционной способности имеют значительное преимущество перед наночастицами других химических элементов. В отличие от последних они содержат внутренние полости, которые могут быть заполнены сорбируемым веществом. Поэтому фуллерены и нанотрубки рассматриваются как наиболее перспективные наполнители наноматериала для создания эффективного аккумулятора водорода. Основным препятствием для широкого использования водорода в качестве экологически чистого источника энергии является отсутствие безопасного способа его хранения и транспортировки. Для экономически эффективной эксплуатации водородного двигателя водородный аккумулятор должен поглощать не менее 5 масс. % и выделять водород при температуре не ниже 373 К. Внимание! Авторские права на книгу "Объемные наноматериалы. Учебное пособие" (Волков Г.М.) охраняются законодательством! |
||||||||||||||||||||||
