nanomateriały

nanomateriały

[gr.-łac.],

materiały nanokrystaliczne, materiały nanofazowe,

klasa materiałów, w których wielkość agregatów atomowych (ziaren krystalicznych faz o określonym składzie, agregatów amorficznych, mieszanych struktur częściowo krystalicznych) zawiera się (umownie) w zakresie 1–100 nm;

charakterystyczną cechą n. jest znaczny udział atomów znajdujących się na powierzchni agregatów lub tworzących powierzchnie rozdziału (granice ziaren, granice międzyfazowe); cechuje je również występowanie oddziaływań pomiędzy agregatami, co odróżnia n. od zawiesin. N. są produktem różnego rodzaju nanotechnologii; otrzymuje się je z prekursorów cząsteczkowych, wykorzystując takie procesy, jak: kondensacja z fazy gazowej, szybkie chłodzenie cieczy, osadzanie w wyniku procesów chem., reakcje w aerozolu, synteza biol., a także z prekursorów litych wykorzystując: mielenie mech., syntezę mech., krystalizację ze stanu amorficznego, procesy separacji faz, pirolizę oraz stosując bardzo duże odkształcenia plastyczne. Zainteresowanie n. ich zastosowania techn. są związane z tym, że ich właściwości zależą w znacznym stopniu od wielkości agregatów; właściwości elektroniczne cechuje występowanie kwantowych efektów niskowymiarowych spowodowanych przestrzennym ograniczeniem zdelokalizowanych elektronów walencyjnych. Procesy kooperatywne zachodzące z udziałem wielu atomów (takie jak drgania sieci krystal., zjawiska topnienia, dyfuzja) przebiegają w n. inaczej, niż w materiałach zbud. z większych ziaren; występują w nich ograniczenia w generacji i przemieszczaniu się defektów struktury krystalicznej odpowiadających za odkształcenie plast., co sprawia, że ich właściwości wytrzymałościowe są zwykle lepsze; również właściwości opt. i magnet. ulegają zmianie. Magnetyczne n. stały się w ostatnim 20-leciu XX w. m.in podstawą przemysłu wytwarzającego magnet. nośniki zapisu informacji. Rosnące znaczenie n. w technice jest wynikiem postępu w inżynierii materiałowej i coraz lepszej kontroli nad procesami technol., w których n. są wytwarzane.