Наноматериалы можно определить как материалы, имеющие как минимум один внешний размер размером 1–100 нм.Определение, данное Европейской комиссией, гласит, что размер частиц по крайней мере половины частиц в распределении по размерам должен составлять 100 нм или меньше.
Наноматериалы могут встречаться в природе, создаваться как побочные продукты реакций горения или целенаправленно производиться с помощью техники для выполнения специализированной функции.Эти материалы могут иметь физические и химические свойства, отличные от их аналогов в объемной форме.
Каковы области применения наноматериалов?
Благодаря способности создавать материалы определенным образом, играющие определенную роль, использование наноматериалов охватывает различные отрасли: от здравоохранения и косметики до охраны окружающей среды и очистки воздуха.
Например, в сфере здравоохранения наноматериалы используются различными способами, одним из основных видов применения которых является доставка лекарств.Одним из примеров этого процесса является разработка наночастиц для облегчения транспортировки химиотерапевтических препаратов непосредственно к раковым новообразованиям, а также для доставки лекарств к поврежденным участкам артерий для борьбы с сердечно-сосудистыми заболеваниями.Углеродные нанотрубки также разрабатываются для использования в таких процессах, как добавление антител к нанотрубкам для создания бактериальных сенсоров.
В аэрокосмической отрасли углеродные нанотрубки можно использовать для трансформации крыльев самолетов.Нанотрубки используются в композитной форме, чтобы изгибаться в ответ на приложение электрического напряжения.
В других странах процессы охраны окружающей среды также используют наноматериалы – в данном случае нанопроволоки.Разрабатываются приложения для использования нанопроволок – нанопроволок из оксида цинка – в гибких солнечных элементах, а также для очистки загрязненной воды.
Примеры наноматериалов и отраслей, в которых они используются
Использование наноматериалов широко распространено в широком спектре отраслей промышленности и потребительских товаров.
В косметической промышленности минеральные наночастицы, такие как оксид титана, используются в солнцезащитных кремах из-за плохой стабильности, которую традиционная химическая защита от ультрафиолета обеспечивает в долгосрочной перспективе.Как и основной материал, наночастицы оксида титана способны обеспечить улучшенную защиту от ультрафиолета, а также обладают дополнительным преимуществом, заключающимся в устранении косметически непривлекательного отбеливания, связанного с солнцезащитным кремом в их нано-форме.
Спортивная индустрия производит бейсбольные биты, изготовленные из углеродных нанотрубок, что делает биты легче и, следовательно, улучшает их характеристики.Дальнейшее использование наноматериалов в этой отрасли можно найти в использовании противомикробных нанотехнологий в таких предметах, как полотенца и коврики, используемые спортсменами, с целью предотвращения заболеваний, вызываемых бактериями.
Наноматериалы также были разработаны для использования в армии.Одним из примеров является использование наночастиц подвижного пигмента для создания лучшей формы камуфляжа путем инъекции частиц в материал солдатской униформы.Кроме того, военные разработали сенсорные системы с использованием наноматериалов, таких как диоксид титана, которые могут обнаруживать биологические агенты.
Использование диоксида нанотитана также распространяется на использование в покрытиях для формирования самоочищающихся поверхностей, например, пластиковых садовых стульев.На покрытии создается герметичная пленка воды, и любая грязь растворяется в пленке, после чего следующий душ удалит грязь и существенно очистит стулья.
Преимущества наноматериалов
Свойства наноматериалов, особенно их размер, предлагают различные преимущества по сравнению с объемными материалами, а их универсальность с точки зрения возможности адаптировать их к конкретным требованиям подчеркивает их полезность.Дополнительным преимуществом является их высокая пористость, что вновь увеличивает спрос на их использование во многих отраслях промышленности.
В энергетическом секторе использование наноматериалов выгодно тем, что они могут сделать существующие методы производства энергии, такие как солнечные панели, более эффективными и экономичными, а также открыть новые способы использования и хранения энергии. .
Наноматериалы также принесут ряд преимуществ в электронику и вычислительную промышленность.Их использование позволит повысить точность построения электронных схем на атомном уровне, что поможет в разработке многочисленных электронных изделий.
Очень большое соотношение поверхности к объему наноматериалов особенно полезно при их использовании в области медицины, что позволяет связывать клетки и активные ингредиенты.Это приводит к очевидному преимуществу увеличения вероятности успешной борьбы с различными заболеваниями.
Время публикации: 18 ноября 2020 г.