纳米颗粒在材料中的应用
许多相关属性独特的纳米粒子粒子的大小。因此,自然一直努力捕捉一些属性中加入纳米粒子复合材料。的一个例子独特的纳米粒子的性质已经投入使用的纳米复合材料是现代材料橡胶轮胎,这通常是一个复合橡胶(一个弹性体)和无机填料(加强粒子),等炭黑或二氧化硅纳米颗粒。
对于大多数纳米复合材料,将纳米粒子的过程并不简单。纳米粒子是出了名的容易聚集,导致形成的一大团难以redisperse。此外,纳米粒子并不总是保持其独特的大小相关的属性纳入时复合材料。
尽管困难重重,制造、纳米材料的使用增长明显在21世纪早期,特别是快速增长在纳米复合材料的使用。纳米复合材料是新材料的开发和设计工作,服务,例如,作为新的构建块介质(绝缘)和磁性材料。以下部分描述的一些纳米粒子和纳米复合材料在材料的许多应用程序。
聚合物
类似的碳和硅纳米粒子作为填料在橡胶提高轮胎的力学性能,这类粒子和其他人,包括等关键词,已被纳入聚合物改善他们的强度和抗冲击性。21世纪初,越来越多地使用非石油的聚合物,派生的从自然资源推动“纯天然”聚合物纳米复合材料的发展。这种材料将生物聚合物来自一个海藻酸(一种碳水化合物中发现的细胞壁的褐藻),纤维素,或淀粉;使用生物聚合物与天然纳米黏土或填料的壳中提取出来的甲壳类动物。材料是生物可降解,不会留下有害或强迫的残留物。
食品包装
纳米颗粒越来越纳入食品包装食物,控制环境气氛保持新鲜和安全的微生物污染。这样的复合材料使用nanoflakes粘土粘土状的颗粒,减缓入口水分和减少气体运输的包装薄膜。也可以将纳米粒子与明显的抗菌效果(例如,nanocopper或纳米银)等包装。纳米粒子表现出抗菌活性也被纳入油漆和涂料,使这些产品的表面特别有用医院和其他领域的医疗设施和准备食物。
阻燃剂
纳米粒子进行了探讨的潜在替代基于可燃有机添加剂卤素和磷塑料和纺织品。研究表明,在发生严重火、产品等关键词和氢氧化物纳米颗粒与有害气体排放少于产品包含某些其他类型的添加剂。
电池和超级电容器
纳米复合材料工程师的能力有很高的内部表面区域用于存储电荷小的形式离子或电子让他们使用特别有效电池和超级电容器。实际上,纳米复合材料合成涉及到各种应用程序电极。基于碳纳米管的复合材料和layered-type材料等石墨烯,也广泛地研究,使他们第一次出现在商业设备在2000年代早期。
Nanoceramics
一个长期的目标材料科学已经改变陶瓷脆弱和容易开裂成更严厉,更多有弹性的材料。到21世纪初,研究者已经实现了这一目标,通过融合的有效混合纳米颗粒进入陶瓷材料。其他正在开发的新型陶瓷材料,包括全或polymer-ceramic混合,结合独特的功能(如电、磁、机械)性能的纳米复合材料性能的陶瓷材料。
灯光控制
在1990年代的发展蓝色发光二极管(发光二极管),它有可能产生白色光在显著降低成本,激发了一场革命照明。蓝色led带来需要复合材料可以用于外套二极管蓝光转化为其他波长(如红色、黄色或绿色)为了实现白光。获得所需的光的方法之一是通过利用或大小量子小型半导体粒子的影响。这类粒子的应用促进聚合物纳米复合材料的发展温室附件;聚合物优化植物增长有效地转换波长的全光谱阳光红色和蓝色波长中使用光合作用。光转换在上述情况下实现亚微米颗粒的无机磷材料纳入聚合物。
彼得•多布森