Plastics_12_2012

w w w . p l a s t i c s . r u 168 СПЕЦТЕМА /БИО- И НАНОМАТЕРИАЛЫ П Л А С Т И К С № 1 2 ( 1 1 8 ) 2 0 1 2 Несмотря на то что процессоры наших компьютеров и смартфонов — продукт нанотехнологий, само это слово все еще зачастую вызывает скепсис. Попробуем разобраться, как это понятие возникло, что это такое, какие наноматериалы уже присутствуют на рынке и где применяются. И самое главное — зачем нам это все нужно Что такое нанотехнологии В «Концепции развития в Российской Федерации работ в области нанотехнологий на период до 2010 года» от 2004 года нано- технология определяется как совокупность методов и приемов, обеспечивающих воз- можность контролируемым образом созда- вать и модифицировать объекты, включаю- щие компоненты с размерами менее 100 нм хотя бы в одном измерении и в результате этого получившие принципиально новые качества, позволяющие осуществлять их ин- теграцию в полноценно функционирующие системы большего масштаба. По определению технического комитета ISO/ТК 229 нанотехнологии понимаются как, во-первых, знание и управление про- цессами, как правило, в масштабе 1 нм, но не исключающие масштаб менее 100 нм в одном или более измерениях, когда ввод в действие размерного эффекта (явления) приводит к возможности новых примене- ний; во-вторых, как 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. Нетрудно заметить, что между этими определениями существует некоторая раз- ница. Под первое при желании можно подвести активированный уголь, но нель- зя — материалы с заданной молекулярной структурой. В то же время для наиболее распространенных в индустрии пластмасс технологий с приставкой «нано» вполне подходят оба определения. Нанокомпозиты Ассортимент полимерных композици- онных материалов чрезвычайно велик, а основа их классификации — тип наполни- теля (например, выделяют волокнистые, слоистые, упрочненные частицами). При этом очевидно, что в большинстве случаев уменьшение размеров частиц дисперсных наполнителей при условии их равномер- ного распределения в матрице приведет к улучшению свойств материала. Более того, можно ожидать фазового перехода и непро- порционального изменения свойств при до- стижении определенного размера частицы. Аналогичные соображения можно выска- зать и в отношении волокнистых напол- нителей. Одним из ключевых объективных показателей при этом будет удельная пло- щадь поверхности, которая в данном слу- чае характеризует площадь границы раздела фаз, то есть площадь контакта компонентов композита. После появления ультрамелкодисперс- ных и наноразмерных наполнителей в классификацию композитов были добав- лены дисперсноупрочненные компози- ты и нанокомпозиты. Удельная площадь поверхности наноразмерных наполните- лей составляет 500-1000 м 2 /г, то есть на один-два порядка превышает показатели обычных наполнителей и примерно со- ответствует значениям лучших адсорбен- тов, например, активированного угля. Это обстоятельство позволяет значитель- но модифицировать свойства полимера при незначительной доле наполнителя. Кроме того, материал может приобрести и дополнительные свойства, которые от- сутствовали у композита, наполненного Евгений ДРОБЫШЕВ Зачем нам нано