Перейти к содержанию

Журнал Нанотехнологии и Наноматериалы

Журнал Нанотехнологии и Наноматериалы.rar
Закачек 2885
Средняя скорость 4048 Kb/s
Скачать

  • Открыть/ЗакрытьОсновная информация
    • Карточка организации
    • Подробнее
    • Экспресс-отчет в формате .pdf
  • Открыть/Закрыть Публикации
    • Новости
    • Статьи
  • На карте

«Российские нанотехнологии». Карточка организации

  • Телефон:
    • +7 (495) 930-88-50
  • Факс:
    • +7 (495) 930-87-07
  • E-mail:
    • alfimov@nanorf.ru
    • melnikov@nanorf.ru
  • Направление:
    • Содействие развитию
    • Подготовка кадров

«Российские нанотехнологии», журнал Федерального агентства по науке и инновациям РФ, своей главной целью считает публикацию статей междисциплинарного характера по фундаментальным вопросам исследования структуры и свойств наноразмерных объектов и наноматериалов, а также работ, в которых рассмотрены технологии их получения и обработки, практическая реализация изделий и устройств на их основе.

Учредители: Федеральное агентство по науке и инновациям , компания «Парк-медиа» . Главный редактор журнала: Алфимов Михаил Владимирович, академик РАН, директор Центра фотохимии РАН.

Название работы: Наноматериалы и нанотехнология

Предметная область: Инновационные исследования

Описание: К наноматериалам условно относят дисперсные и массивные материалы, содержащие структурные элементы (зерна, кристаллиты, блоки, кластеры и т.п.), геометрические размеры которых хотя бы в одном измерении не превышают 100 нм, и обладающие качественно новыми функциональными и эксплуатационными характеристиками.

Дата добавления: 2013-01-06

Размер файла: 412.69 KB

Работу скачали: 392 чел.

НАНОМАТЕРИАЛЫ И НАНОТЕХНОЛОГИИ

К наноматериалам условно относят дисперсные и массивные материалы, содержащие структурные элементы (зерна, кристаллиты, блоки, кластеры и т.п.), геометрические размеры которых хотя бы в одном измерении не превышают 100 нм, и обладающие качественно новыми функциональными и эксплуатационными характеристиками.

К нанотехнологиям можно отнести технологии, обеспечивающие возможность контролируемым образом создавать и модифицировать наноматериалы, а также осуществлять их интеграцию в полноценно функционирующие системы большего масштаба.

Среди основных составляющих науки о наноматериалах и нанотехнологиях можно выделить следующие:

  1. фундаментальные исследования свойств материалов на наномасштабном уровне;
  2. развитие нанотехнологий для целенаправленного создания наноматериалов, а также поиска и использования природных объектов с наноструктурными элементами, создание готовых изделий с использованием наноматериалов и интеграция наноматериалов и нанотехнологий в различные отрасли промышленности и науки;
  3. развитие средств и методов исследования структуры и свойств наноматериалов, а также методов контроля и аттестации изделий и полуфабрикатов для нанотехнологий.

XXI век ознаменовался революционным началом развития нанотехнологий и наноматериалов. Они уже используются во всех развитых странах мира в наиболее значимых областях человеческой деятельности (промышленности, обороне, информационной сфере, радиоэлектронике, энергетике, транспорте, биотехнологии, медицине).

Анализ роста инвестиций, количества публикаций по данной тематике и темпов внедрения фундаментальных и поисковых разработок позволяет сделать вывод о том, что в ближайшие 20 лет использование нанотехнологий и наноматериалов будет являться одним из определяющих факторов научного, экономического и оборонного развития государств.

В настоящее время интерес к новому классу материалов в области как фундаментальной и прикладной науки, так промышленности и бизнеса постоянно увеличивается. Это обусловлено следующими причинами:

  1. стремлением к миниатюризации изделий,
  2. уникальными свойствами материалов в наноструктурном состоянии,
  3. необходимостью разработки и внедрения материалов с качественно и количественно новыми свойствами,
  4. развитием новых технологических приемов и методов, базирующихся на принципах самосборки и самоорганизации,
  5. практическим внедрением современных приборов исследования, диагностики и модификации наноматериалов (сканирующая зондовая микроскопия),
  6. развитием и внедрением новых технологий, представляющих собой последовательность процессов литографии, технологий получения нанопорошков и т.п.,
  7. приближением к фундаментальным ограничениям (скорость света, соизмеримость наноструктурных элементов с длиной волны электрона и т.п.).

Направление наноструктурных исследований уже почти полностью сместилось от получения и изучения нанокристаллических веществ и материалов в область нанотехнологии, т. е. создания изделий, устройств и систем с наноразмерными элементами.

Основные области применения наноразмерных элементов — это электроника, медицина, химическая фармацевтика и биология.

ОСНОВЫ КЛАССИФИКАЦИИ И ТИПЫ СТРУКТУР НАНОМАТЕРИАЛОВ

Терминология

Существует несколько подходов к определению понятия «наноматериал» (рис. 7).

Самый простой подход связан с геометрическими параметрами, в соответствие с которым материалы с характерным размером структурных элементов в диапазоне от 1 до 100 нм называют наноструктурными.

Нижняя граница диапазона обусловлена критическим размером существования нанокристаллического материала, как структурного элемента, имеющего упорядоченное строение, то есть кристаллическую решетку. Такой критический размер, в частности, для железа составляет около 0,5 нм.

Рис.7. Терминологические подходы к понятию наноматериалов.

Верхняя граница диапазона обусловлена тем, что заметные и интересные с технической точки зрения изменения физико-механических свойств материалов (прочности, твердости, коэрцитивной силы и др.) начинаются при размерах наноструктурных элементов существенно меньше 100 нм.

Второй подход связан со значительной ролью в формировании свойств наноматериалов многочисленных поверхностей раздела. При этом наибольшее изменение свойств происходит в случае, когда объемная доля поверхностей раздела в общем объеме материала составляет более 50%.

Третий подход основан на понятии характерного размера для определенного физического явления:

  1. для прочностных свойств это будет размер бездефектного кристалла,
  2. для магнитных свойств – размер однодоменного кристалла,
  3. для электропроводности – длина свободного пробега электронов.

Считается, что если при уменьшении объема какого-либо вещества по одной, двум или трем координатам до размеров нанометрового масштаба возникает новое качество, или это качество возникает в композиции из таких объектов, то эти образования следует отнести к наноматериалам, а технологии их получения и дальнейшую работу с ними; к нанотехнологиям.

Принятая на сегодняшний момент терминология использует следующие термины:

  1. нанотехнология совокупность методов и приемов, обеспечивающих возможность контролируемым образом создавать и модифицировать объекты, включающие компоненты с размерами менее 100 нм, имеющие принципиально новые качества и позволяющие осуществлять их интеграцию в полноценно функционирующие системы большего масштаба;
  2. наноматериалы материалы, содержащие структурные элементы, геометрические размеры которых хотя бы в одном измерении не превышают 100 нм, и обладающие качественно новыми свойствами, функциональными и эксплуатационными характеристиками;
  3. наносистемная техника полностью или частично созданные на основе наноматериалов и нанотехнологий функционально законченные системы и устройства, характеристики которых кардинальным образом отличаются от показателей систем и устройств аналогичного назначения, созданных по традиционным технологиям.

Основы классификации наноматериалов

В соответствии с приведенной на предыдущей странице терминологией наноматериалы можно разделить на четыре основные категории (рис. 8).

Рис. 8. Классификация наноматериалов.

Первая категория включает материалы в виде твердых тел, размеры которых в одном, двух или трех пространственных координатах не превышают 100 нм. К таким материалам можно отнести наноразмерные частицы (нанопорошки), нановолокна, нанопроволоки, очень тонкие пленки (толщиной менее 100 нм), нанотрубки и т. п. Такие материалы могут содержать от одного структурного элемента или кристаллита (для частиц порошка) до нескольких их слоев (для пленки). В связи с этим первую категорию можно классифицировать как наноматериалы с малым числом структурных элементов или наноматериалы в виде наноизделий.

Вторая категория включает в себя материалы в виде малоразмерных изделий с характеризующим размером в примерном диапазоне 1 мкм…1 мм. Обычно это проволоки, ленты, фольги. Такие материалы содержат уже значительное число структурных элементов и их можно классифицировать как наноматериалы с большим числом структурных элементов (кристаллитов) или наноматериалы в виде микроизделий.

Третья категория представляет собой массивные (или иначе объемные) наноматериалы с размерами изделий из них в макродиапазоне (более нескольких миллиметров). Такие материалы состоят из очень большого числа наноразмерных элементов (кристаллитов) и фактически являются поликристаллическими материалами с размером зерна 1…100 нм.

В свою очередь третью категорию наноматериалов можно разделить на два класса.

В первый класс входят однофазные материалы, структура и (или) химический состав которых изменяется по объему материала только на атомном уровне. Они находятся в неравновесном состоянии. К таким материалам относятся, например, стекла.

Ко второму классу можно отнести многофазные материалы, например, на основе сложных металлических сплавов.

Четвертая категория включает композиционные материалы, содержащие в своем составе компоненты из наноматериалов из первой категории и второй категории.

ОСОБЕННОСТИ СВОЙСТВ НАНОМАТЕРИАЛОВ И ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Наиболее сильные изменения свойств наноматериалов и наночастиц наступают в диапазоне размеров кристаллитов порядка 10..100нм. Основные физические причины этого можно проиллюстрировать на рис 9.

Для наночастиц доля атомов, находящихся в тонком поверхностном слое (

1 нм), по сравнению с микрочастицами заметно возрастает.

У поверхностных атомов задействованы не все связи с соседними атомами. Для атомов, находящихся на выступах поверхности, ненасыщенность связей еще выше. В результате в приповерхностном слое возникают сильные искажения кристаллической решетки и даже может происходить смена типа решетки. Другим аспектом является тот факт, что свободная поверхность является местом сосредоточения (стока) кристаллических дефектов. При малых размерах частиц их концентрация заметно возрастает за счет выхода большинства структурных дефектов на поверхность и очистке материала наночастицы от дефектов структуры и химических примесей. Установлено, что процессы деформации и разрушения протекают, в первую очередь, в тонком приповерхностном слое с опережением по сравнению с внутренними объемами металлического материала, что во многом определяет механические свойства (прочность, пластичность).

Рис. 9. Основные физические причины специфики наноматериалов.

Следующей причиной специфики свойств наноматериалов является увеличение объемной доли границ раздела с уменьшением размера зерен или кристаллитов в наноматериалах.

Рис. 10. а)- Атомная модель наноструктурного материала (черным обозначены атомы зернограничной области у которых смещение превышает 10 % от межатомных расстояний); б) – Границы зерна в наноструктурной меди (просвечивающая электронная микроскопия).

Экспериментальные исследования показали, что границы зерен носят неравновесный характер, обусловленный присутствием высокой концентрации зернограничных дефектов (рис. 10). Эта неравновесность характеризуется избыточной энергией границ зерен и наличием дальнодействующих упругих напряжений. В тоже время границы зерен имеют кристаллографически упорядоченное строение, а источниками упругих полей выступают зернограничные дефекты. Неравновесность границ зерен вызывает возникновение искажений кристаллической решетки, изменение межатомных расстояний и появление значительных смещений атомов, вплоть до потери упорядоченности. Результатом является значительное повышение микротвердости.

Важным фактором, действующим в наноматериалах, является также склонность к появлению кластеров (скоплений атомов, молекул, …). Облегчение миграции атомов (групп атомов) вдоль поверхности и по границам раздела, а также наличие сил притяжения между ними, часто приводят к процессам самоорганизации островковых, столбчатых и других кластерных структур. Этот эффект уже используют для создания упорядоченных наноструктур в оптике и электронике.

Еще одну причину специфики свойств наноматериалов связывают с тем, что при процессах переноса (диффузия, электро- и теплопроводность и т.п.) имеет место некоторая эффективная длина свободного пробега носителей этого переноса Le . При переходе к размерам меньше Le скорость переноса начинает зависеть от размеров и формы и, как правило, резко возрастает. В качестве Le . может выступать, например, длина свободного электрона.

Для материалов с размерами кристаллитов в нижнем нанодиапазоне D Доклад

Здесь вы можете оставить и прочитать отзывы читателей и авторов о научном журнале Нанотехнологии и наноматериалы.

Положительные отзывы (Нанотехнологии и наноматериалы): достоинства, плюсы, преимущества — оставляйте их ниже.

Отрицательные отзывы (Нанотехнологии и наноматериалы): слабые стороны, минусы, негатив, недостатки — пишите обо всём под статьей.

В комментариях можно оставить следующую информацию: стоимость размещения и пересылки, официальный сайт, печатный сборник, телефон, цены, доставка, служба поддержки, электронная почта (email), мнения, скидки.

Нанотехнологии и наноматериалы — в этом журнале многие студенты, кандидаты и доктора наук, эксперты, школьники, специалисты, ученые, аспиранты, исследователи, профессора, воспитатели, педагоги, преподаватели, учителя, доценты хотят опубликовать материал, исследование, работу, статью.

Опубликовать материал и получить научную публикацию в журнале Нанотехнологии и наноматериалы можно в одной из следующих областей: Философия, Юриспруденция, Социология и психология, Наука и техника, Архитектура и строительство, Электроника и Робототехника, Физика, Металлургия, Материаловедение и Горная промышленность, Транспорт и логистика, Водные ресурсы, Экология, Климат, География, Продукты питания, Биология, IT и информационные технологии, Геофизика и геология, Филология, Лингвистика, Энергетика, Медицина, Бизнес, Экономика и Финансы, Аналитика, Математика и Математическое моделирование, Библиотековедение, Реклама и PR, Нефтегазовая и нефтехимическая промышленность, Сельское хозяйство, Машиностроение, Телекоммуникации, Химия, Туризм, отдых, спорт, История, Образование, Космос, Искусство и культура, Нанотехнологии.

Также по окончании очной или заочной научной конференции вы можете опубликоваться в онлайн или печатном сборнике бесплатно или за деньги.

Выручали не раз вы меня уже! Надеюсь, что со временем всё останется на таком же высочайшем уровне.

Спасибо за помощь в правильном оформлении статьи! Это мой первый опыт, поэтому ошибок было много, но вы всё исправили с 1 раза!

Бесплатно опубликовать статью даже в престижном научном издании можно несколькими.

Автор научной работы может получить отказ в публикации: проще говоря, в.

Указание задач и целей проводимого исследования – одна из обязательных частей любой.

Публикация собственных работ –.

Российский индекс научного цитирования — это база данных, которая существует с 2005 года. В нее.

Немецкий язык сегодня по популярности практически не уступает английскому. Многие.

Как правило, научно-исследовательская работа всегда осуществляется в рамках какой-либо.

Роль науки в современном обществе нельзя переоценить. Все, что делает комфортной жизнь.


Статьи по теме