Malzemenin kuantum özelliklerinin nano ölçekte farklılık gösterebileceği gözlemlendi. Moleküler seviyede yalıtkan olarak davranan malzeme, nano ölçekli seviyesine bakıldığında iletkenin özelliklerini ifade edebilir. Nanoteknoloji, nano ölçekte malzemenin özelliklerinde meydana gelen değişimin araştırılmasıyla ilgilenen araştırma metodolojisi olarak ortaya çıktı. Kuantum fiziği, yarı iletken fiziği, malzeme gibi çeşitli bilimlerin kombinasyonel çalışmasını içerir. imalat , vb .. nano ölçekte. Özellikleri makroskopik katılar ve atomik sistemler arasında kalan nanoteknoloji ilke ve yöntemleri kullanılarak oluşturulan malzemeler Nanomalzemeler olarak bilinir.

Nanomalzemeler nedir?

Nano ölçek terimi, 10 boyutuna karşılık gelir^-9metre. Bir metrenin milyarda biridir. Bu nedenle, herhangi bir dış boyut veya iç yapı boyutu veya yüzey yapısı boyutu 1nm ila 100nm aralığında olan parçacıklar Nanomalzemeler olarak kabul edilir.

Bu malzemeler çıplak gözle görülemez. Nanoteknolojinin malzeme bilimine dayalı yaklaşımı nanomalzemeler için dikkate alınır. Bu ölçekte, bu malzemeler moleküler ölçekli davranışlarına kıyasla benzersiz optik, elektronik, mekanik ve kuantum özelliklere sahiptir.

Bir nanomateryal, bir nano nesne veya nano yapılı bir materyal olabilir. Nao nesneleri, ayrı malzeme parçalarıdır, diğer yandan Nanoyapılı malzemeler, nano ölçekli boyutta iç veya yüzey yapılarına sahiptir.

Nanomalzemeler doğal olarak var olabilir, yapay olarak üretilebilir veya tesadüfen oluşmuş olabilir. Araştırmadaki ilerlemeyle birlikte, nanomalzemeler ticarileşiyor ve emtia olarak kullanılıyor.

Nanomalzemelerin Özellikleri

Büyük bir değişiklik nanomalzemelerin özellikleri nanoölçek düzeyinde parçalandıklarında gözlemlenebilir. Moleküler seviyeden nano ölçekli seviyeye doğru ilerlerken, kuantum boyut etkisi nedeniyle malzemelerin elektronik özellikleri değişiyor. Malzemelerin mekanik, termal ve katalitik özelliklerindeki değişim, nano ölçekte yüzey alanı / hacim oranının artmasıyla görülebilmektedir.

İzolatör malzemelerinin çoğu, nano ölçekli boyutlarında iletkenler gibi davranmaya başlar. Benzer şekilde, nano ölçekli boyutlara ulaştığımızda birçok ilginç kuantum ve yüzey fenomeni gözlemlenebilir.

Nanomalzemelerin fizikokimyasal özelliklerine parçacık boyutu, şekli, kimyasal bileşimi, kristal yapısı, fizikokimyasal kararlılığı, yüzey alanı ve yüzey enerjisi vb. Atıfta bulunur. Nanomalzemelerin yüzey alanı hacim oranı arttıkça yüzeyleri kendiliğinden ve diğer sistemlerde daha reaktif hale gelir. Nanomalzemelerin boyutu, farmakolojik davranışlarında önemli bir rol oynar. Nanomalzemeler su veya diğer dispersiyon ortamlarıyla etkileşime girdiğinde kristal yapılarını yeniden düzenleyebilirler. Nanomalzemelerin boyutu, bileşimi ve yüzey yükü, toplanma durumlarını etkiler. Bu malzemelerin manyetik, fizikokimyasal ve psikokinetik özellikleri yüzey kaplamasından etkilenir. Bu malzemeler, yüzeyleri oksijen, ozon ve geçiş malzemeleriyle reaksiyona girdiğinde ROS üretir.

Nano ölçekte, parçacıklar arasındaki etkileşim ya van der Waal kuvvetlerinden ya da güçlü polar veya kovalent bağlardan kaynaklanmaktadır. Nanomalzemelerin yüzey özellikleri ve diğer elementler ve ortamlarla etkileşimleri polielektrolitler kullanılarak değiştirilebilir.

Örnekler

Nanomalzemeler, tesadüfi veya doğal varoluşa sahip tasarlanmış nanomalzemeler olarak bulunabilir. Tasarlanmış nanomateryaller, istenen bazı özelliklerle insanlar tarafından üretilmektedir. Karbon siyahı ve titanyum dioksit nanomalzemelerini içerirler. Nanopartiküller ayrıca araç egzozları, kaynak dumanı, pişirme ve yakıt ısıtması gibi mekanik veya endüstriyel işlemlerden dolayı da üretilir. Tesadüfen üretilen atmosferik nanomalzemeler, ultra ince parçacıklar olarak da bilinir. Fullerenler, biyokütle, mumun yanması nedeniyle üretilen nanomateryaldir.

“fizikteki hata türleri ”

Nanotüp

Doğal mevcut nanomateryaller, orman yangınları, volkanik kül, okyanus serpintisi, metallerin ayrışması vb. Gibi birçok doğal süreç nedeniyle oluşur. nanomalzeme örnekleri biyolojik sistemlerde bulunan, nilüferleri örten balmumu kristallerinin yapısı, virüslerin yapısı, örümcek-akar ipeği, tarantula örümceklerinin mavi tonu, kelebek kanat pullarıdır. Süt, kan, boynuz, diş, deri, kağıt, mercan, gaga, tüy, kemik matrisi, pamuk, tırnak vb. Gibi parçacıklar tamamen doğal olarak oluşan organik nanomalzemelerdir. Killer, yer kabuğundaki çeşitli kimyasal koşullarda kristal büyümeleri nedeniyle oluştukları için doğal olarak oluşan inorganik nanomateryallere örnektir.

Sınıflandırma

Nanomalzemelerin sınıflandırılması esas olarak morfolojiye ve yapılarına bağlıdır, Konsolide malzemeler ve Nanodispersiyonlar olarak iki ana gruba ayrılırlar. Konsolide nanomateryaller ayrıca birkaç gruba ayrılmıştır. Tek boyutlu Nano dispersif sistemleri Nanopowder ve Nanopartiküller olarak adlandırılır. Burada nanopartiküller ayrıca Nanokristaller, Nanokümeler, Nanotüpler, süper moleküller, vb. Olarak sınıflandırılır.

“bilgisayar ağlarında kullanılan teknoloji ”

Nanomalzemeler için boyut önemli bir fiziksel özelliktir. Nanomalzemeler genellikle boyutlarının sayısına göre sınıflandırılırlar nano ölçeğin altına düşer. Üç boyutu da nano ölçekte olan ve en uzun ve en kısa eksenler arasında önemli ölçüde fark bulunmayan nanomateryal, Nanopartiküller olarak adlandırılır. Nano ölçekte iki boyutu olan malzemeler Nanofiberler olarak adlandırılır. İçi boş nanofiberler Nanotüpler olarak bilinir ve katı olanlar Nanorodlar olarak bilinir. Nano ölçekte tek boyutlu malzemeler Nanoplakalar olarak bilinir. İki farklı daha uzun boyuta sahip nanoplatlar Nanoribbons olarak bilinir.

Nanoyapılı malzemelerin içerdiği madde fazlarına göre nanokompozit, nano-köpük, nano-gözenekli ve nanokristalin malzemeler olarak sınıflandırılırlar. Nanoboyuttaki boyutları olan en az bir bölgeye sahip en az bir fiziksel veya kimyasal olarak farklı bölge içeren katı malzemeler Nano Kompozitler olarak adlandırılır. Nano köpükler, bir gaz fazıyla doldurulmuş sıvı veya katı bir matris içerir ve iki fazdan biri nano ölçekte boyutlara sahiptir.

Nano gözenekli katı malzemeler, nano ölçekte boyutları olan boşluklar Nanogözenekli malzemeler olarak kabul edilir. Nanokristalin malzemeler nano ölçekte kristal taneciklere sahiptir.

Nanomalzemelerin Uygulamaları

Günümüzde nanomalzemeler oldukça ticarileştiriliyor. Piyasada bulunan ticari nanomalzemelerden bazıları kozmetikler, gerilmeye dayanıklı tekstiller, elektronik, güneş kremleri, boyalar vb. Spor malzemeleri, camlar, otomobiller gibi çeşitli tüketici ürünlerinde nano kaplamalar ve nanokompozitler kullanılmaktadır. Güneş ışığından gelen içeceklere neden olan cam şişeler, UV ışınlarını engelleyen nano kaplama ile kaplanmaktadır. Nano kil kompozitler kullanılarak daha uzun ömürlü tenis topları üretilmektedir. Nano ölçekli silika, diş dolgularında dolgu maddesi olarak kullanılmaktadır.

Nanomalzemelerin optik özellikleri, optik dedektörler, sensörler, lazerler, ekranlar, güneş pilleri oluşturmak için kullanılır. Bu özellik aynı zamanda biyotıp ve fotoelektrokimyada da kullanılmaktadır. Mikrobiyal yakıt hücrelerinde elektrotlar karbon nanotüplerden oluşur. Nanokristalin çinko selenid, Yüksek Çözünürlüklü TV setleri ve kişisel bilgisayarları oluşturan piksellerin çözünürlüğünü artırmak için ekranlarda kullanılır. Mikroelektronik endüstrisinde, transistörler, diyotlar, dirençler ve kapasitörler gibi devrelerin minyatürleştirilmesi vurgulanmaktadır.

Nanoteller bağlantısız şekillendirmede kullanılıyor transistörler . Nanomalzemeler aynı zamanda otomobil katalitik konvertörlerinde ve güç üretim sistemlerinde katalizör olarak karbon monoksit ve nitrojen oksit gibi toksik gazlarla reaksiyona girerek bunların neden olduğu çevre kirliliğini önlüyor. Güneş kremlerinde güneş koruma faktörünü (SPF) artırmak için nano-TiO2 kullanılır. Sensörlere oldukça aktif bir yüzey sağlamak için tasarlanmış nano tabakalar kullanılır.

Fullerenler, melanom gibi kanser hücrelerini tedavi etmek için kanserde kullanılır. Bunlar ayrıca ışıkla aktifleşen antimikrobiyal maddeler olarak da kullanım bulmuşlardır. Optik ve elektriksel özelliklerinden dolayı, kuantum noktaları, nanoteller ve nanorodlar, Optoelektronik'i büyük ölçüde tercih ettiler. Nanomalzemeler, doku mühendisliği, ilaç dağıtımı ve biyosensörlerdeki uygulamalar için test edilmektedir. Nanozimler, biyoalgılama, biyo-görüntüleme, tümör tespiti için kullanılan yapay enzimlerdir.

Nanomalzemelerin Avantaj ve Dezavantajları

Nanomalzemelerin elektriksel, manyetik, optik ve mekanik özellikleri birçok büyüleyici uygulama sağlamıştır. Bu özellikler hakkında bilgi edinmek için araştırmalar devam etmektedir. Nanomalzemelerin özellikleri, oradaki yığın boyut modelinden farklıdır. Nanomalzemelerin avantajlarından bazıları aşağıdaki gibidir:

Nanomateryal yarı iletken q parçacıkları kuantum hapsetme etkileri göstererek onlara ışıldama özelliğini verir.
İri taneli seramiklerle karşılaştırıldığında, nanofaz seramikler yüksek sıcaklıklarda daha sünektir.
Nano boyuttaki metalik tozların sünekliği ile birlikte soğuk kaynak özelliği, metal-metal yapıştırma için oldukça kullanışlıdır.
Tek nano boyutlu manyetik parçacıklar süper paramanyetizma özelliği sağlar.
Monometalik bileşimin nanoyapılı metal kümeleri, heterojen katalizörler için öncü görevi görür.
Güneş pilleri için Nanokristalin silikon filmler oldukça şeffaf bir temas oluşturur.
Nanoyapılı titanyum oksit gözenekli filmler, yüksek geçirgenlik ve yüksek yüzey alanı geliştirme sağlar.
Devrelerin minyatürleştirilmesinde mikroelektronik endüstrisinin karşılaştığı, yüksek hızda üretilen ısının zayıf yayılması gibi zorluklar mikroişlemciler , zayıf güvenilirlik nanokristalin malzemeler yardımıyla aşılabilir. Bunlar yüksek termal iletkenlik, yüksek dayanıklılık ve dayanıklı, uzun ömürlü ara bağlantılar sağlar.

Nanomalzemelerin kullanımında bulunan bazı teknolojik dezavantajlar da vardır. Bu dezavantajlardan bazıları aşağıdaki gibidir -

Nanomalzemelerin kararsızlığı.
Kötü korozyon direnci.
Yüksek çözünürlük.
Yüksek yüzey alanına sahip nanomalzemeler oksijen ile doğrudan temas ettiğinde ekzotermik yanma meydana gelir ve bir patlamaya neden olur.
Safsızlık
Nanomalzemeler biyolojik olarak zararlı kabul edilir. Bunlar, tahrişe neden olabilecek yüksek toksisiteye sahiptir.
Kanserojen
Sentezlemesi zor
Güvenli bertaraf mevcut değil
Geri dönüşümü zor

Bugün Nanomalzemeler ile birlikte nanoteknoloji çeşitli ürünlerin üretilme yöntemlerinde devrim yaratıyor. Organik, doğal olarak oluşan bir nanomateryal mi?