Τι είναι ένα νανοσύνθετο;

Ένα νανοσύνθετο είναι ένα ανθρωπογενές υλικό σχεδιασμένο για βελτιωμένη απόδοση σε οποιονδήποτε αριθμό μοναδικών εφαρμογών: δομική, λειτουργική ή καλλυντική.Όπως και με άλλα σύνθετα υλικά, το νανοσύνθετο περιλαμβάνει ένα μέσο βάσης ή μήτρα, αποτελούμενο από πλαστικό, μεταλλικό ή κεραμικό σε συνδυασμό με νανοσωματίδια σε εναιώρημα.Τα σωματίδια πλήρωσης είναι πολύ μικρότερα από εκείνα των κανονικών σύνθετων υλικών και είναι το μέγεθος μεγάλων μορίων, τουλάχιστον εκατό φορές μικρότεροι από τον πυρήνα ενός ανθρώπινου αυγού.

Το στερεό μέσο βάσης ενός νανοσύνθετου αρχίζει ως υγρό που μπορεί να ψεκαστεί σε μια επιφάνεια, να εξωθείται ή να εγχυθεί σε ένα καλούπι.Η λειτουργία των σωματιδίων πλήρωσης ανάλογα με το σχήμα τους: στρογγυλό, σαν μια μπάλα, ή μακρά και λεπτή, σαν σωλήνα.Οι φουλλερενές, τα νανοσωματίδια που αποτελούνται εξ ολοκλήρου από άτομα άνθρακα όπως buckyballs ή νανοσωλήνες, είναι τάξεις μεγέθους μικρότερες από τις ίνες άνθρακα ή τα γεμίσματα σφαιριδίων που βρίσκονται σε κανονικά σύνθετα.Αυτά τα φουλλερενίου μπορούν να μεταφέρουν οποιοδήποτε αριθμό αντιδραστικών μορίων που χρησιμοποιούνται σε φαρμακευτικές εφαρμογές

Όσο μικρότερο είναι το μέγεθος των σωματιδίων πλήρωσης σε εναιώρημα εντός του μέσου βάσης, τόσο μεγαλύτερη είναι η επιφάνεια που είναι διαθέσιμη για αλληλεπίδραση και όσο μεγαλύτερη είναι η δυνατότητα να επηρεάσει τις ιδιότητες του υλικού.Στα στάδια σχηματισμού νανοσύνθετων, το μέσο βάσης πρέπει να ρέει εύκολα σε καλούπια.Με ορισμένες εφαρμογές, το πλήρωσης πρέπει να ευθυγραμμιστεί και να μην διαταραχθεί, η ροή σε συγκεκριμένες κατευθύνσεις όπου απαιτείται δύναμη ή αγωγιμότητα.Τα πληρωτικά με υψηλές αναλογίες μήκους προς πλάτος ευθυγραμμίζονται καλά στη ροή μιας υγρής βάσης που δεν έχει ακόμη γίνει σταθερή.

Η αυξημένη επιφάνεια των μικρότερων σωματιδίων στα νανοσύνθετα αναγκάζει τη διάχυση τους και τους αναγκάζει να είναι πιο ομοιόμορφα κατανεμημένα, προκύπτουνσε πιο συνεπείς ιδιότητες υλικού.Η συσσώρευση νανοσωματιδίων κατά τη διάρκεια της ροής και του συνόλου του μέσου βάσης προκαλείται από υπολειμματικά ατομικά φορτία ή όταν η διακλάδωση των σωματιδίων μπερδεύεται καθώς ρέουν μεταξύ τους.Η ανεπιθύμητη και ανομοιογενή συσσώρευση συμβάλλει στις υπολειπόμενες τάσεις στο υλικό όταν το μέσο βάσης γίνεται στερεό.Οι ανομοιόμορφες κατανομές νανοσωματιδίων σε κρίσιμες τοποθεσίες θα μπορούσαν να προκαλέσουν την αποτυχία ενός σχεδίου, να σταματήσουν τη λειτουργία ή να σπάσουν.Μια μέθοδος που εγγυάται ακόμη και την κατανομή των σωματιδίων είναι η Sonochemistry, στην οποία mdash;παρουσία υπερήχων κυμάτων mdash;Οι φυσαλίδες σχηματίζονται και καταρρέουν, διασκορπίζοντας τα νανοσωματίδια πιο ομοιόμορφα.

Από τις πολλές εφαρμογές για νανοσύνθετα υλικά, μερικά ενδιαφέροντα είναι ηλεκτρονικά, οπτικά και βιοϊατρικά.Τα νανοσύνθετα που συνδυάζουν ένα μέσο βάσης πολυμερούς με νανοσωλήνες άνθρακα χρησιμοποιούνται στη συσκευασία ηλεκτρονικών που απαιτούν περιβλήματα για να διαλυθούν στατικά ηλεκτρικά φορτία και θερμικές συσσώρευση.Για την οπτική διαφάνεια, τα νανοσωματίδια ενός βέλτιστου μεγέθους δεν θα διασκορπιστούν το φως, αλλά θα το επιτρέψουν να περάσει ενώ εξακολουθεί να προσθέτει δύναμη στο υλικό.Στα φωτοβολταϊκά, τόσο μικρότερα είναι τα σωματίδια, τόσο μεγαλύτερη είναι η ηλιακή απορρόφηση, με αποτέλεσμα μεγαλύτερη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.Τα νανοσωματίδια σε φακούς επαφής, σχηματίζονται από βάση πολυμερούς, αλλάζουν το χρώμα ανάλογα με την ποσότητα γλυκόζης στο υγρό δακρύου του ασθενούς, υποδεικνύοντας την ανάγκη ενός διαβητικού για ινσουλίνη.