Nano Materijali

1 НАНОМАТЕРИЈАЛИ Префикс нано значи фактор 10-9 и може се примјенити на: • • • •

вријеме (наносекунде), волумен (нанолитар), масу (нанограм) или дужину (нанометар).

У популарној употреби нано се односи на дужину и наноскала у правилу подразумијева дужину од атомског нивоа (на око 0,1 nm до 100 nm). Наноструктуре или наноматеријали облици су материје на наноскали, односно они материјали који садржавају честице којима је барем једна димензија у наведеном наноподручју. При описивању наноструктура потребно их је разликовати по броју димензија на наноскали. Наноцјевчице су дводимензијске на наноскали, тј. пречник цјевчице је између 0,1 nm и 100 nm, док њихова дужина може бити много већа. Кугласте наночестице су тродимензијске на наноскали, тј. свака просторна димензија је између 0,1 nm и 100 nm. Као синоним за наночестице често се користи сам појам ултрафине честице иако могу достићи микрометарске величине. Појам нанотехнике подразумијева креирање функционалних материјала, уређаја и система контролисањем форми на нанометарском нивоу те појаву нових својстава и феномена добијених на том нивоу. Подручје нанотехнике може да се подијели на три дијела. • Првој групи припадају наноматеријали. То су једнокомпонентни или вишекомпонентни материјали код којих је барем једна димензија компоненти у распону између 0,1 nm и 100 nm. Тој групи припадају наночестице, нановлакна, наноцјевчице, нанокомпозити, наноструктуриране површине. • Другу групу чине наноалати. То су алати и технике за синтезу наноматеријала, манипулисање атомима и производња структура за уређаје те за мјерења и карактеризацију материјала и уређаја на наноскали.

• Трећи део припада наноуређајима. То су направе на наноскали важне у микроелектроници и оптоелектроници.

Поједини наноматеријали производе се већ низ година. Честице чађи, које су нанометарских величина и користе се у гуменим пнеуматицима, производе се више од једног вијека. SiO2 и остали оксиди (Ti-, Al-, Zr-) производе се као наноматеријали више од пола вијека и користе као агенси у пигментима и козметици. У новијим примјенама долазе у прашцима за полирање у индустрији микроелектронике. Производња нових наноматеријала за низ различитих намјена често је на лабораторијском нивоу (мање од 10 kg по дану). Примjер су магнетни материјали за гориве ћелије те материјали са новим површинским својствима за боје, превлаке, самочистеће прозоре, текстил постојаних боја и сл. Величина површина и међуповршина кључна је у наноматеријалима. Смањењем величине честица расте однос између броја атома на површини и оних у маси (запремини) па наночестице могу бити много реактивније и дјелотворније као нпр. катализатори или као пунила/ојачивачи у композитним материјалима. Истраживања керамике, метала, колоида и полимера одувјек су, заправо, укључивала и нанониво. Нанокерамички прашкови уске расподјеле величина честица и високе чистоће омогућавају добијање уређених структура и униформних поредака, синтеровања при нижим температурама и производњу добро контролисаних производа за микроелектронику, магнетно складиштење података, различите хемијске примјене и друго. Полимерни нанокомпозити радикална су алтернатива класичним композитима. Захваљујући дисперзији пунила/ојачивача на нанонивоу, они показују знатно боља својства у поређењу са чистим полимером или класичним композитом (већа чврстоћа, смањена пропустљивост за гасове, побољшана стабилност на раствараче, топлотна стабилност, смањена запаљивост, електрична и оптичка активност и друго). Примјеном наноматеријала при откривању загађивача околине и њиховом уклањању те у пројектовању чишћих индустријских процеса

може се побољшати стање у околини. Процјена глобалне производње различитих наноматеријала дата је у табели 1.

Примјена

Наноматеријал /уређај

Структурал не Промјене Заштита коже Информаци оно комуникаци јске технике

Тонагодина 20032004.

Тонагодина 20052010.

Тонагодина 20112020.

Керамика, катализатори, композити, превлаке, танки филмови, прашци, метали

10

103

104-105

Метални оксиди

103

103

103 или мање

Угљеничне наноцјевчице, наноелектронички материјали

10

102

103 или више

Циљано дозирање