Apa sing dadi nanomaterial?

Pambuka: Konsep nano yaiku 1959, lan Bebungah Nobel disedhiyakake dening Richard Feynman ing sawijining pidato. Ing wicara "Ana ruang ing ngisor", dheweke ujar manawa manungsa bisa nggawe mesin luwih sithik tinimbang ukuran karo mesin makroskopis, lan mesin sing luwih cilik iki bisa nggawe mesin sing luwih cilik, saéngga bisa entuk ukuran skala molekuler. Yaiku, peralatan produksi dikurangi langkah demi langkah, lan pungkasane atom disusun langsung miturut sing dikarepake, lan produk digawe. Dheweke mbadek yen kimia bakal dadi masalah teknis kanthi kanthi otomatis nempatake atom siji-siji miturut kekarepan manungsa. Iki minangka gagasan sing paling awal karo konsep nano modern. Ing pungkasan taun 1980-an lan wiwitan taun 1990-an, alat penting kanggo menehi ciri timbangan nanometer, mindhai mikroskop tunneling (STM), lan mikroskopis kekuatan atom (AFM), alat langsung kanggo mangertos bahan nanosale lan nanoworld, wis nggampangake babagan skala pemahaman struktur prakara lan hubungan antara struktur lan alam, terminologi nanoteknologi muncul lan nanoteknologi digawe.
Nyatane, nano mung satuan dawane, 1 nanometer (nm) = 10 lan negatif 3 kaping micron kothak persegi = 10 lan 6 milimeter daya (mm) = 10 lan minus 9 kaping meter persegi (m) = l0A. Nanoscience and Technology (Nano-ST) minangka ilmu pengetahuan lan teknologi sing nyinaoni ukum lan interaksi sistem sing kalebu bahan antarane ukuran ukuran 1-100 nm lan kemungkinan masalah teknis ing aplikasi praktis.

1 karakteristik bahan nanometer

Nano minangka unit pangukuran, 1 nm minangka setengah juta milimeter, yaiku 1 nanometer, yaiku milyar meter, lan atom kira-kira 0 1 nm. Nanomaterial minangka jinis solid solid ultra-kasus anyar saka nanopartikel, sing ukuran saka 1 nganti 100 nm. Nanoteknologi yaiku sinau lan sinau babagan bahan lan bahan ing struktur cilik ing ngisor 100 nm, yaiku ilmu lan teknologi nggawe bahan kanthi atom utawa molekul siji.
Nanopartikel kalebu klompok atom utawa klompok atom sing kalebu sawetara atom lan molekul. Lumahing bagean sing gedhe banget yaiku lapisan amorf sing ora ana prosedur dawa utawa prosedur sing cendhak: ing partikel, ana lapisan sing apik. Atur sing diatur kanthi berkala, nanging struktur beda karo struktur program kanthi dawa saka sampel kristal. Iki minangka struktur nanopartikel khusus kanggo ndadékaké efek lumahing tunggal, efek ukuran cilik, efek ukuran kuantum, efek tunneling kuantum, lan kanthi mangkono sifat fisik lan kimia pirang-pirang nanomaterial beda karo bahan konvensional.

1.1 Efek lumahing lan antarmuka

Efek permukaan nanomaterial, yaiku, aspek atom nganti jumlah atom nanopartikel mundhak kanthi nyuda ukuran nanopartikel, lan energi permukaan lan tension permukaan partikel uga nambah, sing nyebabake owah-owahan saka sifat nanometer. Contone, area permukaan spesifik SiC kanthi ukuran partikel 5 nm dhuwuré 300/12 / g; nalika area permukaan oksida nano-tin beda-beda kanthi ukuran partikel, lan area permukaan tartamtu ing 10 lltlfl yaiku 90,3 m2 / g, dibandhingake karo 5 nm. Wilayah permukaan mundhak dadi 181 m2 / g, lan nalika ukuran partikel kurang saka 2 nm, area permukaan tartamtu mlumpat menyang 450 m2 / g. Wilayah permukaan spesifik sing akeh banget nambah jumlah atom ing permukaan. Lingkungan lapangan kristal lan energi naleni saka atom sing nyerang iki beda karo atom internal. Ana pirang-pirang cacat sing akeh lan akeh ikatan santai, sing nduweni sifat tak jenuh sing dhuwur, sing ndadekake atom-atom kasebut bisa digabung karo atom liyane. Stabil lan nduweni réaktifitas kimia sing dhuwur.
Kajaba iku, energi lumahing nanopartikel sing wis diaktifake uga dhuwur, lan area permukaan tartamtu lan area permukaan bisa nggawe nanopartikel duwe kereaktifan kimia sing kuwat. Contone, nanopartikel logam bisa ngobong ing udara. Sawetara nanopartikel oksida kapapar ing atmosfer lan gas adsorb lan reaksi karo gas. Kajaba iku, nanomaterial duwe properti optik lan listrik anyar amarga malformasi asli permukaan nanopartikel, sing uga nyebabake konformasi elektron permukaan lan potensial energi elektron. Contone, sawetara nanopartikel oksida lan nitrida duwe panyerepan lan efek emisi sing apik ing sinar infra merah lan duwe efek tameng sing apik ing sinar ultraviolet.

1.2 efek ukuran cilik

Yen ukuran partikel ultrafine padha utawa luwih cilik tinimbang ukuran fitur fisik kayata gelombang gelombang cahya, dawane gelombang De Broglie, lan koherensi dawa utawa ambane transmisi negara superconducting, kahanan wates mesti bakal numpes, swara, cahya, elektromagnetik, termodinamika, lan liya-liyane. Fitur bakal menehi efek ukuran anyar. Contone, panyerapan cahya sacara signifikan nambah lan ngasilake shift frekuensi résonansi plasmon saka pucuk penyerapan; negara sing diprentahake magnetik ana ing negara sing disebarake Magnetik, lan fase superconducting diowahi dadi fase normal; spektrum phonon diganti. Efek ukuran nanopartikel iki praktis
Wilayah anyar sing ditambahi. Contone, perak duwe lebur titik 900'C, lan titik leleh nanosilver bisa dikurangi dadi 100, C, sing nyedhiyakake proses anyar kanggo industri metalurgi bubuk. Kanthi nggunakake sifat-sifat ngowahi ukuran partikel frekuensi resonansi plasmon, pamindahan pinggiran serapan bisa dikontrol kanthi ngganti ukuran partikel, lan materi penyerapan gelombang gelombang nano sing duwe bandwidth tartamtu bisa diprodhuksi kanggo tameng gelombang elektromagnetik, pesawat siluman lan kaya.

1. efek ukuran kuantum

Nalika ukuran partikel mudhun menyang nilai tartamtu, level energi elektron cedhak tingkat Fermi ganti saka kuasi terus-terusan dadi level energi diskrit. Hubungane yaiku:
Ing endi: £ yaiku tingkat energi; E minangka level Fermi; N minangka nomer elektron total. Objek makroskopik ngemot nomer tanpa wates (yaiku, jumlah elektron sing ana, N), dadi 0, yaiku, tingkat energi partikel gedhe utawa obyek makroskopis meh nol; nalika nanopartikel ngemot nomer atom sing winates, lan regane N dadi sithik, ngasilake tartamtu Nilai energi dipisah. Spektrum energi elektron saka logam massal yaiku band energi quasi-terus. Yen jarak level energi luwih gedhe tinimbang energi termal, energi magnetik, energi magnetostatik, energi elektrostatik, energi foton utawa energi kondensasi superconducting, efek kuantum kudu dianggep, sing nyebabake nanopartikel. Properti Magnetik, optik, Akustik, termal, listrik, lan superconduktor beda banget karo sifat makroskopis, sing ditepungi minangka efek ukuran kuantum.

1.4 ciri fisik

Efek fisik nanomaterial kalebu sifat magnet lan optik.
Dhiameter nanomaterial cilik, lan bahan kasebut utamane dumadi saka ikatan ionik lan ikatan kovalen. Dibandhingake karo kristal, kapasitas serap cahya ditambah, nuduhake karakteristik band frekuensi sudhut, penyerapan kuwat, lan refleksi sing sithik. Contone, sanajan macem-macem logam blok duwe macem-macem warna, kabeh logam katon ireng nalika diisi partikel ukuran nano; sawetara obyek uga nuduhake fenomena luminescence anyar, kayata silikon dhewe, sing ora madhangi, Nanging, nano-silikon duwe fenomena luminescence.
Amarga diameter nanomaterial cilik, atom lan molekul luwih kapapar, larik magnetik luwih acak lan luwih ora mesthi, lan mula, nanomaterial superparamagnetic.

1,5 ciri kimia

Efek kimia nanomaterial kalebu adsorption lan katalisis.
Nanomaterial duwe area permukaan khusus sing gedhe. Iku ndadekake properti adsorpsi sing kuwat kanggo bahan liyane.
Nanomaterial bisa digunakake minangka katalis pendidikan tinggi. Amarga ukuran nanopartikel sing cilik, persentase volume lumahing gedhe, negara ikatan lan negara elektronik lumahing beda karo bagian partikel, lan koordinasi atom permukaan ora lengkap, sing ndadékaké mundhak ing posisi aktif permukaan, sing ndadekake kahanan dhasar minangka katalis. . Ana telung aspek utama peran nanomaterial minangka katalis:
(1) ngganti tingkat reaksi lan nambah efisiensi reaksi;
(2) Nemtokake rute reaksi lan duwe pilihan sing apik banget, kayata hidrogenasi lan dehidrogenasi mung, tanpa dekomposisi lan dehidrasi;
(3) Suda suhu reaksi. Contone, katalis sing disiapake kanthi nggunakake partikel uzur Ni lan Cu-mon sing duwe diameter partikel kurang saka 0.3 nm minangka komponen utama bisa nggawe efisiensi hidrogenasi zat organik kaping 10 kaping saka katalis nikel konvensional; wêdakakêna PL ultrafine lan bubuk WC. Katalis hidrogenasi sing efektif banget; ultrafine Fe, Ni lan Fe02, campuran sinonim sing entheng bisa ngganti logam mulia minangka agen pembersihan gas ekzos; bubuk ultrafine Aug bisa digunakake minangka katalis oksidasi asetilena.

2. Persiapan bahan nanometer

Ana akeh cara kanggo nyiyapake nanomaterial. Miturut apa ana reaksi kimia sing jelas sajrone proses persiapan, bisa dipérang dadi cara persiapan fisik lan cara persiapan kimia. Cara persiapan fisik kalebu metode penggiling mekanik, metode dampak garing, cara campuran, lan metode penyebaran suhu sing dhuwur; lan metode persiapan kimia kalebu metode sol-gel, metode udan, lan metode penyejatan pelarut.

3. Aplikasi bahan nanometer ing lapangan tekstil

Akibaté amarga sifat-sifat nanopartikel aneh kasebut, mula nggawe pondasi kanggo aplikasi sing wiyar. Contone, nanopartikel duwe resistensi UV khusus, penyerapan sinar cahya lan sinar infra, anti-tuwa, kekuatan lan kekerasan, efek tameng listrik lan elektrostatik sing apik, fungsi antioksidasi antibakteri sing kuat lan kapasitas adsorption, lan liya-liyane. Dadi, kanthi nggabungake nanopartikel duwe fungsi khusus iki kanthi bahan mentah tekstil, bisa uga nggawe bahan mentah tekstil anyar, nano-pastes, lan nambah fungsi kain.

Serat anti-ultraviolet, anti-sun, lan anti-tuwa

Sing diarani serat anti-ultraviolet nuduhake serat sing nduweni penyerapan lan khayalan sing kuat marang sinar ultraviolet. Prinsip persiapan lan pangolahan biasane nambah bahan peringatan ultraviolet ing serat sing bisa dicampur lan diobati kanggo nambah penyerapan lan refleksi sinar ultraviolet kanthi serat. kemampuan. Bahan sing bisa ngalangi sinar ultraviolet ing kene ngrujuk rong jinis, yaiku, bahan sing nggambarake sinar ultraviolet, sing umume diarani agen perisai ultraviolet, lan duwe penyerapan sinar ultraviolet sing kuwat, lan bisa nindakake konversi energi kanggo nyuda jumlah permeasi iku. Zat, umume dikenal minangka penyerap UV. Agen tameng ultraviolet biasane nggunakake sawetara bubuk oksida logam, lan ana macem-macem jinis penyerap UV ing omah lan ing luar negeri. Bahan sing umum digunakake yaiku senyawa salisilik, senyawa ion logam logam, benzophenones lan benzotriazoles. . Sithik saka nano-TiO 2 ditambahake ing serat sintetik kanthi nggunakake penyerapan cahaya nanopartikel sing apik. Amarga bisa nglindhungi akeh sinar ultraviolet, sandhangan lan artikel sing digawe padha duwe pengaruh kanggo ngalangi sinar ultraviolet, lan duwe pengaruh bantu kanggo nyegah penyakit kulit lan penyakit kulit sing disebabake penyerapan ultraviolet.

3.2 serat antibakteri

Sawetara partikel logam (kayata partikel nano-perak, partikel nano-tembaga) duwe sifat bakteri tartamtu, lan dikombinasikake karo serat kimia kanggo ngasilake serat anti-bakteri, sing duwe efek antibakteri sing luwih kuat lan luwih bisa dibasuh tinimbang kain antibakteri umum. frekuensi. Contone, bubuk antibakteri ultra-alus sing dikembangake dening Pusat Teknik Powder Nasional Nasional bisa menehi kemampuan antibakteri kanggo resin produk lan nyandhet macem-macem bakteri, jamur lan cetakan. Intine bubuk antibakteri bisa dadi nanopartikel barium sulfat utawa seng oksida, dilapisi perak kanggo antibakteri, lan dikelilingi tembaga oksida lan seng silikat kanggo nolak jamur. Kanthi nambah bubuk 1% iki menyang serat Taiwanese, serat antibakteri sing duwe spinnability apik bisa dipikolehi.

Serat inframerah adoh

Sawetara bubuk keramik skala nano (kayata kristal zirconia, bubuk keramik ion oksigen oksigen sing adoh-inframerah) disebar dadi larutan pemintalan cair lan banjur lebokake serat. Serat iki kanthi efektif bisa nyerep energi eksternal lan sinar sinar infra merah sing padha karo spektrum biologis awak manungsa. Gelombang radiasi kanthi infra adoh iki ora mung gampang diserep dening awak manungsa, nanging uga nduweni kekuwatan sing kuat. Sampeyan bisa nembus jero menyang kulit lan nyebabake resonansi kulit jero kanggo ngasilake efek resonansi. Iki ngaktifake sel biologis, promosi getih, nambah metabolisme, lan nambah.
Perawatan kesehatan kayata regenerasi jaringan.

3.4 Bahan-bahan anyar sing tahan kanggo tahan dhuwur

Nanomaterial dhewe duwe karakteristik super kuat, kekerasan sing dhuwur lan angel banget. Yen digabung karo serat kimia, serat kimia bakal duwe kekuatan, kekerasan sing dhuwur lan kekerasan sing dhuwur. Contone, nanotub karbon digunakake minangka aditif komposit, lan duwe prospek pangembangan gedhe ing bahan tekstil aeroangkasa, tali ban otomotif lan bahan tekstil teknik liyane.

3,5 bahan tekstil siluman

Sawetara bahan nano (kayata nanotub karbon) duwe sipat nyerep sing apik, lan bisa digunakake kanggo nambah cahya ing serat tekstil. Bahan-bahan nano duwe karakteristik band sudhut, penyerapan sing kuwat lan refleksi saka gelombang cahya, saéngga serat ora nggambarake cahya. Iki digunakake kanggo nggawe kain anti-reflektif khusus (kayata kain sing ora katon militer).

3. 6 serat antistatik

Nambahake bahan-bahan nano-bahan logam utawa nano-karbon ing proses pemintalan serat kimia bisa nggawe filamen spun duwe properti antistatik lan gelombang gelombang. Contone, nanotub karbon minangka konduktor listrik sing apik banget. Konduktivitas kasebut luwih apik tinimbang tembaga. Iki digunakake minangka aditif fungsional kanggo bisa nyebar ing solusi pemintalan serat kimia. Iki bisa digawe ing konsentrasi molar beda. Serat lan kain kanthi konduktivitas listrik sing apik utawa sifat antistatik.

Serat anti-elektromagnetik 3.7

Serat penebat dielektrik sing dhuwur bisa dipikolehi kanthi nambah nano-SiO 2 ing serat sintetik. Ing taun-taun pungkasan, kanthi komunikasi komunikasi lan piranti rumah tangga sing terus-terusan, panggunaan ponsel, televisi, komputer, oven mic, gelombang dll. Lapangan elektromagnetik ana ing kabeh peralatan lan kabel listrik, lan gelombang elektromagnetik ana ing jantung manungsa, saraf, lan wanita ngandhut. Efek janin duwe kesimpulan sing jelas. Miturut laporan, Amerika Serikat, Jepang, Korea Kidul lan sandhangan gelombang anti-elektromagnetik liyane wis kadhaptar, lan riset domestik babagan panggunaan bahan nano kanggo nyiyapake serat gelombang anti-elektromagnetik uga ditindakake.

3.8 tumpukan serat fungsional liyane

Properti macem-macem bahan nanoscale utawa ultrafine digunakake ing serat fungsional individu. Gawe serat ultra-suspensi nggunakake bahan gravitasi spesifik kayata tungsten karbida, kayata "XY-E" saka Toray Industries, "Juli" saka Asahi Kasei Corporation, lan "Pyramidal" saka Toyobo Co, Ltd .; lan ngembangake serat opaque nggunakake sifat refleksi Ti02. Unijica Jepang nggunakake metode pemutihan gabungan inti inti. Lapisan korteks lan inti ngemot jumlah TiO2 sing beda-beda kanggo entuk serat poliester kanthi opacity sing apik. Serat fluoresensi dikembangake kanthi nggunakake luminitas aluminium barium lan kalsium aluminate. Perusahaan kimia khusus Jepang ing Jepang wis ngasilake bahan nyimpen cahya kanthi aluminium barium lan aluminate minangka komponen utama, lan wektu liyane bisa uga luwih saka 10 h; sawetara uyah ganda logam, senyawa logam transisi ngalami transformasi kristal amarga owah-owahan suhu. Utawa owah-owahan warna géométri ligan utawa kristal banyu "banyu", panggunaan karakteristik thermochromic sing bisa dibalikake kanggo ngembangake serat warna-warna; Mitsubishi Rayon Company nggunakake tambahan kalsium karbonat klorida ing poliester kanggo kothong Serat kasebut diobati kanthi pengurangan alkali kanggo nggawe mikropores ing serat, lan serat kasebut nduweni sifat hygroskopik sing apik.

4 Kesimpulan

Ilmu nanomaterial minangka titik pertumbuhan disiplin anyar sing muncul saka persimpangan fisika atom, fisika matriku, kimia koloid, kimia padhet, kimia koordinasi, kinetik reaksi kimia, permukaan permukaan lan ilmu antarmuka. Ana akeh proses sing ora dingerteni lan fénoména novel sing ana hubungane karo nanomaterial, sing angel diterangno kanthi teori kimia fisik tradisional. Minangka pangerten, kamajuan riset nanomaterial bakal nyurung akeh disiplin ing bidang fisika lan kimia menyang tingkat anyar. Ing taun-taun pungkasan, kanthi nambah bubuk bahan anorganik utawa ukuran nano tartamtu kanggo polimer pembentuk serat Taiwan, wis dadi cara manufaktur serat fungsional sing populer, kayata serat inframerah lan anti-nyandhang, kanthi muter kanggo entuk serat sing fungsi khusus. Serat ultraviolet, serat magnetik, serat super overhang, serat neon, serat warna-warna, serat antistatik, serat konduktif, lan serat hygroskopik. Kanthi terus-terusan ing sintesis nanomaterial lan nambah teori dhasar, nanomaterial bakal berkembang kanthi cepet, lan aplikasi kasebut bakal nutupi pirang-pirang lapangan ing jagad iki.

Maringi Balesan

Alamat email Sampéyan ora dijedulne utāwā dikatonke. Ros sing kudu diisi ānā tandané *

jv_IDBasa Jawa