Hvad er en nanokomposit?

En nanokomposit er et menneskeskabt materiale designet til forbedret ydeevne i et vilkårligt antal unikke anvendelser: strukturelle, funktionelle eller kosmetiske.Som med andre kompositter inkluderer nanokompositen et basismedium eller matrix sammensat af plast, metal eller keramik kombineret med nanopartikler i suspension.Fyldstofpartiklerne er meget mindre end dem i almindelige kompositter og er på størrelse med store molekyler, mindst hundrede gange mindre end kernen i en human ægcelle.

Det faste basismedium af en nanokomposit starter som en væske, der kan sprøjtes på en overflade, ekstruderes eller injiceres i en form.Fyldstofpartiklerne fungerer afhængigt af deres form: runde, som en kugle eller lang og tynd, som et rør.Fullerenes, nanopartikler, der udelukkende er sammensat af carbonatomer, såsom buckyballs eller nanorør, er størrelsesordener mindre end carbonfibrene eller perlefyldstoffer, der findes i regelmæssige kompositter.Disse fullerener kan bære et hvilket som helst antal reaktive molekyler, der anvendes i medicinske applikationer.

Jo mindre størrelsen af fyldstofpartiklerne i suspension inden for basismediet, jo større er det overfladeareal, der er tilgængeligt for interaktion, og jo større er potentialet til at påvirke materialegenskaber.I de dannende stadier af nanokompositter skal basismediet let strømme ind i forme.Med nogle applikationer skal fyldstoffet tilpasse sig og ikke forstyrre strømmen i specifikke retninger, hvor styrke eller ledningsevne er påkrævet.Fyldere med høje længde-til-breddeforhold justeres godt i strømmen af en flydende base, der endnu ikke er blevet fasti mere konsistente materialegenskaber.Klumpning af nanopartikler under strømmen og sættet af basismediet er forårsaget af resterende atomafgift, eller når forgreningspartikler floker, når de strømmer ind i hinanden.Uønsket og ujævn klumpning bidrager til restspændinger i materialet, når basismediet bliver solidt.Ujævn nanopartikelfordeling på kritiske steder kan få et design til at mislykkes, stoppe med at fungere eller gå i stykker.En metode, der garanterer endda fordeling af partikler, er sonokemi, hvor mdash;i nærvær af ultralydsbølger mdash;Bobler dannes og kollapser og spreder nanopartikler mere jævnt.

Af de mange anvendelser til nanokompositmaterialer er et par af interesse elektroniske, optiske og biomedicinske.Nanokompositter, der kombinerer et polymerbasismedium med carbon nanorør, bruges til emballage af elektronik, der kræver, at huse spreder statiske elektriske ladninger og termiske opbygninger.For optisk gennemsigtighed vil nanopartikler af en optimal størrelse ikke sprede lys, men lad den passere igennem, mens den stadig tilføjer styrke til materialet.I fotovoltaik, jo mindre partiklerne er, jo større er solabsorptionen, hvilket resulterer i en større produktion af elektricitet.Nanopartikler i kontaktlinser, dannet af en polymerbase, skifter farve afhængigt af mængden af glukose i patientens tårevæske, hvilket indikerer et diabetiker behov for insulin.