История развития исследований наноматериалов как предмет технических наук

Введение 3
Глава 1 Определение наноматериалов 5
Глава 2 История развития исследований наноматериалов 8
2.1 Доисторические наноматериалы 8
2.2 Наноматериалы в античности 9
2.3 Наноматериалы в средневековье 11
2.4 Наноматериалы в современную эпоху 14
2.5 Наноматериалы нового поколения 18
Заключение 21

Весь текст будет доступен после покупки

Наноматериалы существовали в природе задолго до того, как ученые смогли их даже представить. Однако история науки, стоящей за нанотехнологиями и наноматериалами, относительно коротка.
Наноматериалы, нанонаука и нанотехнология стали общеупотребительными терминами не только в исследованиях, но и в обычной жизни. История наноматериалов началась сразу после Большого взрыва, когда в ранних метеоритах образовались наночастицы и наноструктуры. Позднее природа создала множество других наночастиц и наноструктур. В последние годы исследования наноматериалов вызывают огромный интерес у ученых и инженеров всего мира.
Предметом технических наук является совокупность свойств, отношений и законов разных видов техники, технологий, приборов, измерительных инструментов, строительных, архитектурных конструкций и других артефактов человеческой деятельности [https://cyberleninka.ru/article/n/tehnicheskie-nauki-osobennosti-ih-struktury-i-metodov]. Свойства наноматериалов исследуются во многих технических науках, в том числе и в нанотехнологии. Наноматериалов могут проявлять уникальные оптические, механические, магнитные, проводящие свойства, отличные от тех же химических веществ большего размера. Лучшее понимание свойств наноматериалов прокладывает путь к синтезу новых материалов в будущем и потенциально может улучшить качество жизни.
Нанотехнология объединяет различные области (инженерию, химию, физику, биологию и медицину) с конечной целью создания «вещей» в масштабе атомов.

Весь текст будет доступен после покупки

Глава 1 Определение наноматериалов

Приставка «нано» происходит от греческого слова «нанос» (т. е. «очень маленький»), которое описывает наномасштаб (1–100 нм) [36].
Как правило, любой материал, классифицируемый как наноматериал, имеет размер от 1 до 100 нм, и его свойства должны отличаться/улучшаться по сравнению с объемными аналогами [80]. Для сравнения, толщина одного человеческого волоса составляет от 60 000 до 100 000 нм, диаметр эритроцита ~ 7000 нм, толщина бумаги ~ 75 000 нм, радиус двойной спирали ДНК составляет 1 нм, а радиусы изолированных нейтральных атомов колеблются в диапазоне от 30 до 300 пм (или от 0,3 до 3 ангстрем) (рис. 6)..

Рис. 6. Сравнительная шкала размеров наноразмерных объектов.
Нанонаука описывает изучение материалов в нанометровом масштабе, особенно свойства твердотельных материалов, зависящие от размера.
Согласно рекомендации 7-ой Международной конференции по нанотехнологиям (Висбаден, 2004 г) [Ю.Д. Третьяков. Проблема развития нанотехнологии в России и за рубежом. Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова 2007, № 1] выделяют следующие типы наноматериалов:
• нанопористые структуры;
• наночастицы;
• нанотрубки и нановолокна;
• нанодисперсии (коллоиды);
• наноструктурированные поверхности и пленки;
• нанокристаллы и нанокластеры.
Последние представляют собой частицы упорядоченного строения размером от 1 до 5 нм, содержащие до 1000 атомов. Собственно, наночастицы диаметром от 5 до 100 нм состоят из 103-108 атомов.
Широкий интерес к изучению наноматериалов обусловлен следующим:
- методами нанотехнологии можно получить принципиально новые устройства и материалы с уникальными характеристиками, отличающихся от характеристик объемных материалов;
- нанотехнология – междисциплинарное направление, в котором сотрудничают специалисты в разных области наук.
Наноматериалы различаются по своим размерам, формам, размерам, составу, пористости, фазам и однородности, поэтому для их классификации используется несколько параметров. На сегодняшний день описано множество типов наноматериалов.
Наноматериалы также можно разделить на встречающиеся в природе, случайные, биоинспирированные и искусственные наноматериалы в зависимости от их происхождения [2]. Встречающиеся в природе наноматериалы образуются в ходе естественных физико-химических процессов. Случайные наноматериалы, также известные как антропогенные частицы или частицы отходов, возникают из-за техногенных промышленных процессов [3].

Весь текст будет доступен после покупки

-

Весь текст будет доступен после покупки