Nanomateriały można zdefiniować jako materiały posiadające co najmniej jeden wymiar zewnętrzny mierzący 1-100 nm.Definicja podana przez Komisję Europejską stanowi, że wielkość cząstek co najmniej połowy cząstek w liczbowym rozkładzie wielkości musi wynosić 100 nm lub mniej.
Nanomateriały mogą występować naturalnie, powstawać jako produkty uboczne reakcji spalania lub być produkowane celowo w drodze inżynierii w celu pełnienia wyspecjalizowanej funkcji.Materiały te mogą mieć inne właściwości fizyczne i chemiczne niż ich odpowiedniki luzem.
Jakie są zastosowania nanomateriałów?
Ze względu na możliwość wytwarzania materiałów w określony sposób, aby spełniały określoną rolę, zastosowanie nanomateriałów obejmuje różne gałęzie przemysłu, od opieki zdrowotnej i kosmetyków po ochronę środowiska i oczyszczanie powietrza.
Na przykład w służbie zdrowia wykorzystuje się nanomateriały na różne sposoby, a jednym z głównych zastosowań jest dostarczanie leków.Jednym z przykładów tego procesu jest opracowywanie nanocząstek, które wspomagają transport leków stosowanych w chemioterapii bezpośrednio do guzów nowotworowych, a także dostarczają leki do uszkodzonych obszarów tętnic w celu zwalczania chorób układu krążenia.Opracowywane są również nanorurki węglowe, które można będzie wykorzystać w procesach takich jak dodawanie przeciwciał do nanorurek w celu utworzenia czujników bakteryjnych.
W przemyśle lotniczym nanorurki węglowe można stosować do przekształcania skrzydeł samolotów.Nanorurki stosowane w postaci kompozytowej wyginają się pod wpływem przyłożenia napięcia elektrycznego.
Gdzie indziej w procesach ochrony środowiska również wykorzystuje się nanomateriały – w tym przypadku nanodruty.Trwają prace nad zastosowaniami nanodrutów – nanodrutów tlenku cynku – w elastycznych ogniwach słonecznych, a także do wykorzystania w oczyszczaniu zanieczyszczonej wody.
Przykłady nanomateriałów i branż, w których są stosowane
Nanomateriały są powszechnie stosowane w wielu gałęziach przemysłu i produktach konsumenckich.
W przemyśle kosmetycznym nanocząstki mineralne – takie jak tlenek tytanu – są stosowane w filtrach przeciwsłonecznych ze względu na słabą stabilność, jaką w dłuższej perspektywie zapewnia konwencjonalna chemiczna ochrona przed promieniowaniem UV.Podobnie jak materiał sypki, nanocząsteczki tlenku tytanu są w stanie zapewnić lepszą ochronę przed promieniowaniem UV, a jednocześnie mają dodatkową zaletę w postaci usuwania nieatrakcyjnego kosmetycznie efektu wybielania związanego z filtrami przeciwsłonecznymi w ich nanoformie.
Przemysł sportowy produkuje kije baseballowe wykonane z nanorurek węglowych, dzięki czemu kije są lżejsze, co poprawia ich wydajność.Dalsze wykorzystanie nanomateriałów w tej branży można zidentyfikować poprzez zastosowanie nanotechnologii przeciwdrobnoustrojowej w przedmiotach takich jak ręczniki i maty używane przez sportowców, w celu zapobiegania chorobom wywoływanym przez bakterie.
Opracowano także nanomateriały do zastosowania w wojsku.Jednym z przykładów jest zastosowanie mobilnych nanocząstek pigmentowych do wytworzenia lepszej formy kamuflażu poprzez wtryskiwanie cząstek do materiału mundurów żołnierzy.Ponadto wojsko opracowało systemy czujników wykorzystujące nanomateriały, takie jak dwutlenek tytanu, które mogą wykrywać czynniki biologiczne.
Zastosowanie nanotlenku tytanu obejmuje również zastosowanie w powłokach tworzących samoczyszczące powierzchnie, takie jak plastikowe krzesła ogrodowe.Na powłoce tworzy się szczelna warstwa wody, w której rozpuszczają się wszelkie zabrudzenia, po czym kolejny prysznic usunie brud i zasadniczo wyczyści krzesła.
Zalety nanomateriałów
Właściwości nanomateriałów, zwłaszcza ich wielkość, oferują różne korzyści w porównaniu z materiałami w postaci masowej, a ich wszechstronność w zakresie możliwości dostosowania ich do konkretnych wymagań podkreśla ich użyteczność.Dodatkową zaletą jest ich duża porowatość, co ponownie zwiększa zapotrzebowanie na ich zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu.
W sektorze energetycznym zastosowanie nanomateriałów jest korzystne, ponieważ może sprawić, że istniejące metody wytwarzania energii – takie jak panele słoneczne – staną się bardziej wydajne i opłacalne, a także umożliwią otwarcie nowych sposobów wykorzystania i magazynowania energii .
Nanomateriały mają także przynieść szereg korzyści w przemyśle elektronicznym i informatycznym.Ich zastosowanie umożliwi zwiększenie dokładności konstrukcji obwodów elektronicznych na poziomie atomowym, pomagając w rozwoju wielu produktów elektronicznych.
Bardzo duży stosunek powierzchni do objętości nanomateriałów jest szczególnie przydatny w ich zastosowaniu w medycynie, co pozwala na łączenie komórek i składników aktywnych.Daje to oczywistą korzyść w postaci wzrostu prawdopodobieństwa skutecznego zwalczania różnych chorób.
Czas publikacji: 18 listopada 2020 r