На функционални и "умни" материали в "Български нанотехнологии"
Уважаеми читатели на списание "Българска нанотехнологии" знаят, че той публикува интердисциплинарен характер на основните проблеми на структурата и свойствата на наномащабните обекти и наноматериали, в това число - наноматериали функционално предназначение, както и делата, които се считат технологията за тяхното производство и преработка, практическата реализация продукти и устройства на тяхната osnove.Otmetim, че фразата "функционални материали" е известно от дълго време и може би поради тази причина, той често Тя се използва за характеристиките на тези материали, които, по-точно казано, не са свързани с функционални материали.
Така че това, което е на функционалните наноматериали?
Функционални материали могат да бъдат определени като материали, чиито свойства са организирани или проектиран така, че да отговарят на конкретната цел (изпълним функция) по контролиран начин.
Функционални материали притежават физични и химични свойства, които са или стабилна или, алтернативно, е модифицирана чрез промяна на външните условия и параметри на околната среда, при позоваването или промяната на тези свойства трябва да се предвиди и контролирано. Промени в условията или параметри могат да включват температура, налягане, електрически и магнитни полета, дължината на вълната на видимата светлина, вида на молекули адсорбирания газ, киселинност и т.н. Функционални материали могат да бъдат или новоизградени или да модификация или комбинация от съществуващи материали.
Например, сензорни функционални материали могат да бъдат включени с други материали, така че, например, опаковане или строителни материали се дава възможност да реагират на промените във влажността или температура на околната среда.
Нови материали, които запазват производителност при екстремни условия на работа, например в областта на горивните клетки или различни видове двигатели също могат да бъдат посочени като функционални материали. Такива материали са функционални и метални сплави със специална организация на различни структурни нива.
Ясно е, че един прост списък е малко вероятно да се изчерпва списъкът с функционални материали, по силата на който изглежда е достатъчна, за да се спре описателен определението на термина даден по-горе.
В един клас на функционални материали могат да се разграничат една много интересна и обещаваща, както за научни изследвания и за различни важни приложения, подклас на така наречените "умни" материали (интелигентни материали).
"Умните" материали - е сравнително нов и бързо развиващ се район на материал, който съчетава основите на съвременната наука материали за компютърни науки. Такъв "умен" материал, който всъщност представлява някаква организирана система е изградена от външен подсистеми сигнал за четене (експозиция), неговата производителност обработка на някакво действие (функционален отговор), системите за система за обратна връзка, за авто-диагностика и ремонт на самообслужване. Всеки възел на системата трябва да бъде определена функционалност, която е снабдена с функционални свойства разработен обещаващи материали за тази цел. Цялата система ( "интелигентно" материал) е разположен по такъв начин, че да се извърши samokontrolirumoe "интелигентен" действие, подобно на действието на един жив организъм, способен да "мисли", да вземат решения и да предприемат действия.
Известни примери за такива материали, въз основа на които е възможно да се изгради "интелигентна" система са:
- сплави и полимери с памет за формата, които се деформират и след това се възстановява формата си при промяна на температурата или напрегнатост на магнитното поле;
- рН-чувствителни полимери, които набъбват или се разпадне при промяна на киселинност на средата;
- температура-чувствителни полимери, които променят свойствата си при промяна на температурата на околната среда;
- galohromnye, електрохромен, термохромни, фотохромни материали, които променят цвета си при промяна на киселинността на средата, електрическото поле прилагат напрежение, стайна температура, светлина облъчване, съответно;
- не-нютонови течности, които променят вискозитета (до изсипва) когато променя величината на скоростта на срязване се прилага.
Последните постижения в областта на функционални наноматериали и "умни" структури чрез контролиране на структурната и състава организация на "отдолу нагоре" на базата, наред с другото, на предварително разработени методи епитаксиално структури растеж върху силициев субстрата да се получи, е първата стъпка обединяване функционални наноматериали с логическа система.
Това, че науката и технологиите на 21 век се очаква да бъде до голяма степен свързано с разработването на нови функционални и "умни" материали, които ще бъдат в състояние да отговори на променящите се условия на околната среда и за изпълнение на неговите функции оптимално. Развитието на тези материали вече е основен проблем в много области на науката и технологиите, като например компютърни науки, микроелектроника, медицина, науки за живота, енергетиката, транспорта, машиностроенето, с високо ниво на механизми и структури за сигурност, военно оборудване. Както перспективите за задача да създаде hyperfunctional материали, които в някои отношения ще бъдат в състояние да надмине биологичните функции на отделните органи.
Анализ на съществуващата научна и технологична база на българската научни изследвания и развитие в областта на наноматериалите функционалност ни позволява да предлагаме следните рамкови области на научни изследвания и приложения на тези материали, които отговарят на целите и редакционната политика на "Българска нанотехнологиите."
Тенденции в областта на функционалните наноматериали:
1. Изследване на структурата на материали и техните свойства
- физика и материали химия
2. Управление на свойствата на материалите и специална организация на тяхната функционалност
- изследване на физични и химични свойства
- изследване за стабилност свойства, резултати по отношение на износване, корозия, температурни промени и т.н.
3. Технологични аспекти
- възможност за вземане на комплекс от свойства
- технология покритие
4. Работни материали пълен работен цикъл
- материал и енергиен баланс
- оценка на пълния жизнен цикъл
- проблемът за осигуряване на захранваща суровина и рециклиране
- рециклиране на материали
Заявленията Функционални наноматериали:
- потребителски стоки
- производство на опаковъчни материали
Свързани статии