Войти
Керамическая наночастица - это тип наночастицы который состоит из керамики, которая обычно классифицируется как неорганические, термостойкие неметаллические твердые вещества, которые могут состоять как из металлических, так и из неметаллических соединений. Материал обладает уникальными свойствами. Керамика Macroscale хрупкая, жесткая и ломается при ударе. Однако керамические наночастицы выполняют более широкий спектр функций, включая диэлектрические, сегнетоэлектрические, пьезоэлектрические, пироэлектрические, ферромагнитные, магниторезистивные, сверхпроводящие и электрооптические.
керамические наночастицы были обнаружены в начале 1980-х годов. Они были сформированы с использованием процесса, называемого золь-гель, который смешивает наночастицы в растворе и геле с образованием наночастиц. Более поздние методы включали спекание (давление и нагрев). Материал настолько мал, что практически не имеет недостатков. У крупногабаритных материалов есть недостатки, которые делают их хрупкими.
В 2014 году исследователи объявили о процессе лазерного излучения с участием полимеров и керамических частиц для формирования нанотрубок. Эта структура смогла восстановить свою первоначальную форму после многократного дробления.
Керамические наночастицы использовались в качестве механизма доставки лекарств при некоторых заболеваниях, включая бактериальные инфекции, глаукому и, чаще всего, химиотерапию при раке.
Керамические наночастицы имеют уникальные свойства из-за их размера и молекулярной структуры. Эти свойства часто проявляются в терминах различных явлений электрической и магнитной физики, которые включают:
Керамические наночастицы более чем на 85% состоят из воздуха и очень легкие, прочные, гибкие и долговечные. Фрактальная нанотрубка представляет собой архитектуру наноструктуры, состоящую из оксида алюминия или оксида алюминия. Его максимальное сжатие составляет около 1 микрона при толщине 50 нанометров. После сжатия он может вернуться к своей первоначальной форме без каких-либо повреждений конструкции.
Одним из разнообразных способов изготовления нанокерамики является золь-гель процесс, также известный как осаждение из химического раствора. Это включает химический раствор или золь, состоящий из наночастиц в жидкой фазе и предшественника, обычно геля или полимера, состоящего из молекул, погруженных в растворитель. Золь и гель смешивают, чтобы получить оксидный материал, который обычно представляет собой керамику. Лишние продукты (жидкий растворитель) испаряются. Затем желаемые частицы нагревают в процессе, называемом уплотнением, для получения твердого продукта. Этот метод также может быть применен для создания нанокомпозита путем нагревания геля на тонкой пленке с образованием нанокерамического слоя поверх пленки.
В этом процессе используется лазерная технология, называемая двухфотонной литографией, для вытравливания полимера в трехмерную структуру. Лазер укрепляет пятна, которых он касается, и оставляет нетвердыми все остальные. Затем незатвердевший материал растворяется, образуя «оболочку». Затем оболочка покрывается керамикой, металлами, металлическим стеклом и т. Д. В готовом состоянии керамическую нанотрубку можно сплющить и вернуть в исходное состояние.
В другом подходе спекание использовалось для консолидации нанокерамических порошков с использованием высоких температур. В результате получился грубый материал, который ухудшает свойства керамики и требует больше времени для получения конечного продукта. Этот метод также ограничивает возможные окончательные геометрические формы. Микроволновое спекание было разработано для решения таких проблем. Излучение производится магнетроном , который производит электромагнитные волны для вибрации и нагрева порошка. Этот метод позволяет мгновенно передавать тепло через весь объем материала, а не извне внутрь.
Нанопорошок помещается в изоляционную коробку, состоящую из плит с низкой изоляцией, чтобы микроволны могли проходить через него. Коробка увеличивает температуру, чтобы способствовать впитыванию. Внутри ящиков находятся подвесы, которые поглощают микроволны при комнатной температуре, чтобы инициировать процесс спекания. Микроволновая печь нагревает подозрительные устройства примерно до 600 ° C, что позволяет нанокерамике поглощать микроволны.
В начале 1980-х были сформированы первые наночастицы, в частности нанокерамика, с использованием золь-геля. В начале 2000-х этот процесс был заменен спеканием, а затем микроволновым спеканием. Ни один из этих методов не оказался подходящим для крупномасштабного производства.
В 2002 году исследователи попытались реконструировать микроструктуру ракушек, чтобы укрепить керамику. Они обнаружили, что прочность ракушек обусловлена их «микроархитектурой». Исследования начали сосредотачиваться на том, как керамика могла использовать такую архитектуру.
В 2012 году исследователи воспроизвели структуру морской губки с помощью керамики и наноархитектуры, называемой нанотрубкой. По состоянию на 2015 год самым большим результатом является куб размером 1 мм. Структура решетки сжимается до 85% от своей первоначальной толщины и может восстанавливаться до своей первоначальной формы. Эти решетки стабилизированы в треугольники с поперечинами для обеспечения структурной целостности и гибкости.
В медицинских технологиях используются керамические наночастицы для восстановления костей. Он был предложен для таких областей, как энергоснабжение и хранение, связь, транспортные системы, строительство и медицинские технологии. Их электрические свойства могут позволить передавать энергию с эффективностью, приближающейся к 100%. Нанотрусы в конечном итоге могут быть применимы для строительных материалов вместо бетона или стали.
