Что такое наноматериалы?
Наноматериалы можно определить как материалы, имеющие как минимум один внешний размер, составляющий 1–100 нм. Определение, данное Европейской Комиссией, гласит: размер частиц по крайней мере половины частиц в числовом распределении по размерам должен составлять 100 нм или меньше.
Наноматериалы могут возникать естественным образом, создаваться как побочные продукты реакций горения или целенаправленно производиться с помощью инженерии для выполнения специальной функции. Эти материалы могут иметь различные физические и химические свойства, инные чем их аналоги в объемной форме.
Смотрите полное видео про Наноматериалы на нашем Youtube канале: Возможно, это лушче чем читать данную статью. А тажке ✔️ Подписывайтесь на наш youtube канал.
Какое использование наноматериалов?
Мы может использовать материалы особым образом, чтобы заставлять их играть определенную роль. Необходимо сказать, что наноматериалы используются в различных отраслях, от здравоохранения и косметики до охраны окружающей среды и очистки воздуха.
Например, в сфере здравоохранения наноматериалы используются по-разному, и одним из основных применений является доставка лекарств в клетку. Одним из примеров этого процесса является разработка наночастиц для помощи в транспортировке химиотерапевтических препаратов непосредственно к раковым опухолям, а также для доставки лекарств в поврежденные участки артерий и для борьбы с сердечно-сосудистыми заболеваниями.
Углеродные нанотрубки также разрабатываются для использования в таких процессах, как добавление антител к нанотрубкам для создания сенсоров бактерий.
В аэрокосмической отрасли углеродные нанотрубки могут использоваться для преобразования крыльев самолетов. Нанотрубки там используются в композитной форме для создания или компенсации изгиба в ответ на появления электрического напряжения элемента.
Также наноматериалы используются и в других местах к примеру в процессах защиты окружающей среды — в данном случае используются нанопроволоки. Они используются в гибких солнечных элементах ну, а также в очистке загрязненной воды.
Примеры использования наноматериалов по отраслям
Наноматериалы широко используются в различных отраслях промышленности и в производстве потребительских товаров.
В косметической промышленности, а также в солнцезащитных кремах используются минеральные наночастицы, такие как оксид титана. Они из-за низкой стабильности создают защиту, которая блокирует воздействие от ультрафиолета обеспечивает и работает в долгосрочной перспективе.
Так же, как и обычный материал, наночастицы оксида титана способны обеспечить улучшенную защиту от ультрафиолета, а также они обладают дополнительным преимуществом, которое заключается в отсутствии косметически непривлекательного отбеливания, связанного с солнцезащитным кремом в их нано-форме.
Вот еще один из примеров:
Спортивная индустрия производит бейсбольные биты, которые сделаны из углеродных нанотрубок, что делает их легче и, следовательно, улучшает их характеристики. Дальнейшее использование наноматериалов в этой отрасли можно найти при использовании противомикробных нанотехнологий в таких предметах, как спортивные полотенца и коврики, используемые спортсменами, для предотвращения болезней, вызываемых бактериями ну вроде противораковых ковриков и покрытий.
Наноматериалы также были разработаны для использования в вооруженных силах. Одним из примеров является использование специальных спреев так сказать мобильных наночастиц и пигмента на их основе. Они используются для улучшения формы солдата его камуфляжа, путем нанесения частиц в материал солдатской формы. Кроме того, также разработаны и сенсорные системы с использованием наноматериалов, таких как диоксид титана, который могут обнаруживать биологические материалы такие как следы крови.
Использование нанодиоксида титана также распространяется на использование в покрытиях для формирования самоочищающихся поверхностей, ну к примеру: таких как пластиковые садовые стулья. На покрытии стульев в данном случае образуется герметичная водяная пленка, и любая грязь растворяется в пленке, после чего следующий хороший душ может удалить грязь и существенно очистить стулья.
Преимущества наноматериалов
Свойства наноматериалов, в частности их размер. Именно размер и даёт наноматериалам различные преимущества по сравнению с обыкновенными материалами. Ну и конечно их универсальность с точки зрения способности адаптировать их к конкретным требованиям подчеркивает их полезность.
Дополнительным преимуществом является их высокая пористость, что снова позволяет их адаптировать и использовать во многих отраслях промышленности.
В энергетическом секторе использование наноматериалов выгодно тем, что они могут сделать существующие методы производства энергии, такие как солнечные панели, более эффективными и рентабельными. Ну а также отркываеет для нас новые возможности для использования и хранения энергии.
Наноматериалы также уже и приносят ряд преимуществ в электронику и вычислительную техничку. Их использование позволит повысить точность построения электронных схем в том числе на атомарном уровне, что поможет в будущем в разработке многочисленных электронных продуктов.
Отдельно стоит сказать об использовании наноматериалов в медицине. Тут наноматериалы позволяют связывать клетки и активные ингредиенты (ну типа лекарства). Это дает очевидное преимущество в виде увеличения вероятности успешной борьбы с различными сложными заболеваниями.
Недостатки наноматериалов
Помимо преимуществ, использование наноматериалов есть и ряд недостатков. Из-за относительной новизны широкого и отсутствия объемного использования наноматериалов не так много информации по аспектам воздействия материалов на здоровье человека.
В настоящее время одним из основных недостатков наноматериалов считается ингаляционное воздействие.
У ученные заметели, что в результате исследований на животных, результаты которых показали, что наноматериалы, такие как углеродные нанотрубки и нановолокна, могут вызывать пагубные легочные эффекты, такие как легочный фиброз.
Другими возможными рисками для здоровья являются опасность проглатывания их на производстве или при разлёте в виде пыли.
Кроме того, все еще существуют так же и пробелы в знаниях о наноматериалах, а это означает, что производственный процесс часто бывает сложным и трудным.
Ну а в целом сам процесс производства также является дорогостоящим и требует разумных использований — особенно в отношении их использования в потребительских товарах – как правило во избежание финансовых потерь.
Также нужно и понимание риска, касающаяся любого потенциального воздействия на окружающую среду, показывает, что наноматериалы, используемые в косметических изделиях, таких как солнцезащитный крем, наносимый на кожу, рискуют попасть в водные экосистемы.
Это происходит после того, как они смываются. Разработанные наноматериалы также могут попадать и в водоемы, такие как озера и реки. Где могут накапливаться для образования частиц большего размера. Это может поставить под угрозу пресноводные виды, такие как улитки, возможно, вызвав снижение жизненных процессов, таких как рост и размножение.
Как же такие проблемы, могут иметь отношение и к морским экосистемам. проблемой.
Хотя ожидается, что концентрации таких искусственно созданных наноматериалов будут довольно небольшими. Но их повторное высвобождение может увеличиваться со временем и усугубляя и изменяя экологическую обстановку.
Также я рекомендую вам ознакомиться с нашим видео о водородном двигателе. А вот тут можно прочитать о двигателе на водороде.