Вопрос. Классификация дисперсных систем

Вопрос. Наноматериалы

Наноматериалы — материалы, созданные с использованием наночастиц и/или посредством нанотехнологий, обладающие какими-либо уникальными свойствами, обусловленными присутствием этих частиц в материале. К наноматериалам относят объекты, один из характерных размеров которых лежит в интервале от 1 до 100нм. Способы получения наноматериалов можно разделить на две группы:

· «сборка из атомов»

· «диспергирование макроскопических материалов».

Согласно 7-й Международной конференции по нанотехнологиям (Висбаден, 2004), выделяют следующие типы наноматериалов:

· нанопористые структуры

· наночастицы

· нанотрубки, нановолокна и наноленты

· нанодисперсии (коллоиды)

· наноструктурированные поверхности и пленки

· нанокристаллы и нанокластеры.

Сами наноматериалы делят по назначениюна:

· Функциональные

· Композиционные

· Конструкционные.

По количеству измерений:

· нульмерные/ квазинульмерные (квантовые точки, сфероидные наночастицы);

· одномерные/ квазиодномерные (квантовые проводники, нанотрубки);

· двумерные/квазидвумерные (тонкие пленки, поверхности разделов);

· трехмерные/квазитрехмерные (многослойные структуры с наноразмерными дислокациями, сверхрешетки, нанокластеры).

Свойства наноматериалов, как правило, отличаются от аналогичных материалов в массивном состоянии. Например, у наноматериалов можно наблюдать изменение магнитных, тепло- и электропроводных свойств. Для особо мелких материалов можно заметить изменение температуры плавления в сторону её уменьшения.

Для наноматериалов актуальна проблема их хранения и транспортировки. Обладая развитой поверхностью, материалы очень активны и охотно взаимодействуют с окружающей средой, прежде всего это касается металлических наноматериалов. Применение наноматериалов пока не очень широко развито, поскольку подробное их изучение только началось и сейчас идет накопление знаний об этих материалах. В генной инженерии векторы на основе наноматериалов используются для доставки биологически активных веществ в клетки.

Вопрос. Нанотехнологии

Нанотехноло́гия — область фундаментальной и прикладной науки и техники, имеющая дело с совокупностью теоретического обоснования, практических методов исследования, анализа и синтеза, а также методов производства и применения продуктов с заданной атомной структурой путём контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами.

Среди подходов к определению понятия «нанотехнологии» имеются следующие:

1. В Техническом комитете ISO/ТК 229 под нанотехнологиями подразумевается следующее:

1. знание и управление процессами, как правило, в масштабе 1 нм, но не исключающее масштаб менее 100 нм в одном или более измерениях, когда ввод в действие размерного эффекта (явления) приводит к возможности новых применений;

2. использование свойств объектов и материалов в нанометровом масштабе, которые отличаются от свойств свободных атомов или молекул, а также от объемных свойств вещества, состоящего из этих атомов или молекул, для создания более совершенных материалов, приборов, систем, реализующих эти свойства.

2. На территории Российской Федерации понятие нанотехнологий установлено в ГОСТ Р 55416-2013 «Нанотехнологии. Часть 1. Основные термины и определения», а именно:

совокупность технологических методов, применяемых для изучения, проектирования и производства материалов, устройств и систем, включая целенаправленный контроль и управление строением, химическим составом и взаимодействием составляющих их отдельных элементов нанодиапазона.

1. Согласно «Концепции развития в Российской Федерации работ в области нанотехнологий на период до 2010 года» (2004 г.)^[3] нанотехнология определяется, как совокупность методов и приёмов, обеспечивающих возможность контролируемым образом создавать и модифицировать объекты, включающие компоненты с размерами менее 100 нм, хотя бы в одном измерении, и в результате этого получившие принципиально новые качества, позволяющие осуществлять их интеграцию в полноценно функционирующие системы большего масштаба.

Практический аспект нанотехнологий включает в себя производство устройств и их компонентов, необходимых для создания, обработки и манипуляции атомами,молекулами и наночастицами. Подразумевается, что не обязательно объект должен обладать хоть одним линейным размером менее 100 нм — это могут быть макрообъекты, атомарная структура которых контролируемо создаётся с разрешением на уровне отдельных атомов, либо же содержащие в себе нанообъекты. В более широком смысле этот термин охватывает также методы диагностики, характерологии и исследований таких объектов.

Нанотехнологии качественно отличаются от традиционных дисциплин, поскольку на таких масштабах привычные макроскопические технологии обращения с материей часто неприменимы, а микроскопические явления, пренебрежительно слабые на привычных масштабах, становятся намного значительнее: свойства и взаимодействия отдельных атомов и молекул или агрегатов молекул (например, силы Ван-дер-Ваальса), квантовые эффекты.

Нанотехнология и в особенности молекулярная технология — новые, очень мало исследованные дисциплины. Основные открытия, предсказываемые в этой области, пока не сделаны. Тем не менее, проводимые исследования уже дают практические результаты. Использование в нанотехнологии передовых научных достижений позволяет относить её к высоким технологиям.

вопрос. Классификация дисперсных систем

Дисперсными называют системы, состоящие из множества малых частиц, распределенных в жидкой, твердой или газообразной среде. Для всех дисперсных систем характерны два основных признака: высокая раздробленность (дисперсность) и гетерогенность.

Гетерогенность дисперсных систем проявляется в том, что эти системы состоят из двух (или более) фаз: дисперсной фазы и дисперсионной среды. Дисперсная фаза - это раздробленная фаза. Она состоит из частиц нерастворимого тонкоизмельченного вещества, распределенных по всему объему дисперсионной среды.

Высокая дисперсность придает веществам новые качественные признаки: повышенную реакционную способность и растворимость, интенсивность окраски, светорассеяние и т. п. Большая поверхность раздела создает в этих системах большой запас поверхностной энергии, которая делает их термодинамически неустойчивыми, чрезвычайно реакционноспособными. В них легко протекают самопроизвольные процессы, приводящие к снижению запаса поверхностной энергии: адсорбция, коагуляция (слипание дисперсных частиц), образование макроструктур и т. п. Таким образом, самые важные и неотъемлемые черты всякой дисперсной системы - гегетрогенность и высокая дисперсность - полностью определяют свойства и поведение этих систем.

Классификацию дисперсных систем проводят на основе различных признаков, а именно: по размеру частиц, по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды, по характеру взаимодействия частиц дисперсной фазы между собой и со средой.

1. По агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды
Для удобства, дисперсные системы принято условно обозначать через дробь, где в числителе указывают агрегатное состояние дисперсной фазы, а в числителе – дисперсионной среды:

Дисперсная фаза	Дисперсионная среда	Условное обозначение	Название
Газ	Газ	Г/Г	Дисперсные системы не образуются
Газ	Жидкость	Г/Ж	Газовые эмульсии
Газ	Твердое вещество	Г/Т	Пористые тела
Жидкость	Газ	Ж/Г	Аэрозоли
Жидкость	Жидкость	Ж/Ж	Эмульсии
Жидкость	Твердое вещество	Ж/Т	Капиллярные системы
Твердое вещество	Газ	Т/Г	Порошки, пыли
Твердое вещество	Жидкость	Т/Ж	Суспензии и золи
Твердое вещество	Твердое вещество	Т/Т	Твердые гетерогенные системы

2. По кинетическим свойствам дисперсной фазы

—свободнодисперсные;

—связнодисперсные.

3. По наличию взаимодействия частиц дисперсной фазы с молекулами дисперсионной среды

—лиофильные – значительное взаимодействие частиц дисперсной фазы с молекулами дисперсионной среды. К ним могут относиться как природные, так и синтетические высокомолекулярные вещества.

— лиофобные – слабое взаимодействие частиц дисперсной фазы с молекулами дисперсионной среды. Это коллоидные растворы металлов, их оксидов, гидроксидов и солей.
4.По размеру частиц дисперсной фазы

-Грубодисперсные – размер частиц > 10 мкм;

-Среднедисперсные – размер частиц от 0,1 до 10 мкм;

-Высокодисперсные – размер частиц от 1 до 100 нм;

-Наноразмерные – размер частиц от 1 до 10 нм.

Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 447; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!