Наноматериалы и нанотехнология (продолжение)

Широкое распространение получают в настоящее время наноструктурные керамики. Благодаря таким свойствам, как высокотемпературная прочность, химическая стойкость и лёгкость, они используются в аэрокосмической технике, в ортопедии и стоматологии, в тех случаях, когда необходимы водонепроницаемость и защита от коррозии. Удалось, например, создать из наноструктурной керамики двигатель внутреннего сгорания, температура рабочей камеры которого достигает 1400 °С, а КПД в 1,5 раза выше, чем у существующих двигателей внутреннего сгорания.

Наноструктурное керамическое покрытие поверхностей режущих инструментов позволяет повысить их твёрдость, термостойкость и уменьшить коэффициент трения, что приводит к увеличению сроков их эксплуатации. Нанокерамику, созданную на основе карбида бора, используют для изготовления лёгких и пулестойких бронезащитных материалов.

Ещё один класс наноматериалов — нанокомпозиты. В них по крайней мере одна компонента имеет наноразмеры. В отличие от обычных композиционных материалов, в нанокомпозитах наличие небольшого числа наночастиц (2—5% массы материала) оказывает существенное влияние на их свойства.

Например, плёнка толщиной всего 45 нм, выполненная из полимерного нанокомпозита и пронизанная кристаллами диоксида циркония, обладает высокой прочностью и упругостью. Она способна удержать жидкость, масса которой в 70 000 раз больше массы плёнки. Такая плёнка может применяться в качестве датчиков и мембран.

Плёнки и покрытия играют большую роль в современной технике. Наноструктурные плёнки могут представлять собой нано- кристаллический материал, нанокерамику, нанокомпозиты. Нанесение такого покрытия на обычные материалы (дерево, стекло, бумагу и пр.) придаёт им необычные свойства. Так, вода, попадающая на обычное стекло, собирается на нём в капли. Если же на стекло нанести покрытие из полимерных слоёв и наночастиц кварца, то вода образует на нём ровный прозрачный слой.

Разработаны краска для окраски домов, «отталкивающая» грязь и влагу, покрытие для ткани, защищающее одежду от грязи.

Нанотехнология

3. Свойства наночастиц изучает нанонаука, находящаяся на границе физики, химии, биологии и информатики. Нанотехнология разрабатывает пути получения наноструктур и их практического использования.

В истории развития науки и техники можно выделить этапы, которые характеризуются переходом к качественно новым технологиям, определяющим направления развития цивилизации. Такой переход называют научно-технической революцией. Первую научно-техническую революцию (индустриальную или энергетическую) связывают с изобретением Дж. Уаттом парового двигателя. Использование энергии пара привело к повышению производительности труда, к появлению новых транспортных средств и пр. Дальнейшее развитие науки, техники и технологий сделало возможным использование и других видов энергии: электрической, солнечной, атомной.

<<< К началу Окончание >>>