Химиялық және плазмалық будың тұнбасы

Нанотехнология түрлері

Орындаған: Садувахасова М. Ы

Тобы:ЕП-19-3к2

Қабылдаған: Залтай А

Шымкент 2020ж.

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ М. ӘУЕЗОВ атындағы ОҢТҮСТІК ҚАЗАҚСТАН МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТКЕТІ

Нанотехнология - кеңістіктің нанометрлік аймағындағы жеке атомдарға, молекулаларға, молекулалық жүйелерге әсер ету арқылы жаңа физика-химиялық қасиеттері бар молекулалар, наноқұрылымдар, наноқұрылғылар мен материалдар алу мүмкіндіктерін зерттейтін қолданбалы ғылым.

Наноматериялдар- нанотехнологиялардың өте маңызды құраушысы. Наноматериялдардың келесі түрлерін ажыратады:

Нанобөлшектер;

Нанотүтікшелер;

Наодисперсиялар

(коллоидтар) ;

Нанокристалдар мен нанокластерлер;

Наноқабыршықтар;

Наноұнтақтар

Нанобөлшектердің шекті өлшемдері 100нм-ден аспайды, бірақ олардың көлемдік, фазамен салыстырғанда негізгі айырмашылығы- жаңа қасиеттердің пайда болуы. Нанобөлшектердің меншікті беттік энергиясының өсуіне байланысты олардың беттік тартылуы, балқу температурасы, құрылымдық ауысу температуралары, электрондық сипаттамалары өзгереді, сонымен қатар құрылымы да өзгеруі мүмкін. Басқаша айтқанда физикалық және химиялық қасиеттерінің толық спектрі өзгереді.

Нанобөлшектер

Құрылымы бойынша нанобөлшектерді бірнеше кластарға топтастырады:

Биологиялық нанобөлшектер - бұл ферменттер (катализдік активтілігі бар нәруыздар), ДНҚ мен РНҚ молекулалары, рибосомалар, клеткалы везикулалар, вирустар және т. б.

Полимерлі нанобөлшектер - бұл табиғи немесе биоинертті жасанды полимерлер: полисүт және полигликол қышқылдары, полилактидтер, акрилполимерлер, полиэтиленгликоль.

Дендримерлер. Дендримерлер өте күшті тармақталған құрылымы бар уникальды полимер классы. Химиялық синтезге олардың көлемі мен формасы нақты белгілі беріледі. Дендримерлер синтезіне қолданатын типті «мономерлерге» полиамидоамин (ПАМАМ) және амин қышқылдардан лизин жатады

Бейорганикалық нанобөлшектер - осы класқа кремний оксиді және түрлі металдар (алтын, күміс, платина) негізінде алынған наноқұрылымдарды жатқызады. Көп жағдайда осындай наноқұрылымдар кремний ядросынан және металл атомдарынан құралған сыртқы қабаттан тұрады.

Көмірсулы нанобөлшектер - нанотүтіктер мен фуллерендер (сур. 25) ; олар аса «танымалы» наноқұрылымдар. Қазіргі таңда өндірістік масштабта фуллерендерді катализатор қатысуымен төменгі қысымдағы инертті газдың атмосферасында көміртегі бар құрымдыжоғары температурада тозаңдату арқылы дайындайды. Нанотүтіктер липидті құрылымдарға туыстығы жоғары, пептидтер мен ДНҚ-олигонуклеотидтермен тұрақты кешендер құруға қабілетті.

Нанотүтікше диаметрі бірнеше нанометр, ал ұзындығы оншақты микрон болатын милиондаған көміртегі атомынан тұратын молекула. Адамның шашының қалыңдығынан 100 мың есе аз нанотүтікшелер сирек кездесетін ете берік материал. Олар болаттан 50-100 есе берік, әрі тығыздығы алты есе аз. Нанотүтікшелерден космонавттар, өрт сөндірушілерге арналған ыңғайлы киімдер тігу үшін, ете берік және жеңіл композиттік материал, микроскопқа зонд жасауға болады. Олар өзінің салмағынан бірнеше тонна артық жүкке шыдайды.

Нанотүтікшелер

Ғалымдар соңғы кезде нанотүтікшенің ішіне басқа дененің атомдарын енгізіп, олардың қасиеттерін (тіпті изоляторды өткізгішке) өзгертуге болатындығын тәжірибе жүзінде дәлелдеді. Микроприборларда оларды сым ретінде қолданса, таңқалатыны, бойымен тоқ жүргенде жылу бөлінбейді. Нанотүтікшелер газды (әсіресе сутегі) сақтауға қауіпсіз материал. Автомобилдерге жанғыш элемент ретінде сутегіні пайдаланса, ол бензинге қарағанда экологиялық таза элемент, алайда сутегі мелшері үлкен баллонды қажет етеді. Ал машиналарға ауыр баллондарды салу олардың жылдамдығын азайтатын еді. Мүмкін болашақта автомобилдерге сутегімен толған қолданатын шығар. Америкалық «Carbon Nanotechnologies» тәулігіне 0, 5-1 кг ғана нанотүтікше жасап шығара алады. Жапонияда жылына 120 тонна нанотүтікше шығаратын зауыт та іске қосылуда. Энергияны генерациялайтын керемет гибридті наноматериал ойлап табылды.

Коллоидтар (грек. kolla - желім және eіdos - түр) - бөлшектерінің мөлшері 10-7 - 10-5 см болатын жоғары дисперстік (микрогетерогендік) жүйелер. Коллоидтарға (Коллоидтар жүйесіне), бөлшектері ірірек дисперстік жүйелерге қарағанда, дисперстік фаза бөлшектерінің броундық қарқынды қозғалыстары тән.

Нанодисперсиялар (коллоидтар)

“Коллоидтар” терминін 1861 ж. алғаш рет ағылшын ғалымы Т. Грем енгізген. Коллоидтар табиғатына қарай органикалық және бейорганикалық болып екіге бөлінеді. Органикалық Коллоидтардың дисперстік фазасы органикалық заттардан, ал бейорганикалық Коллоидтардың дисперстік фазасы бейорганикалық заттардан тұрады. Дисперстік фаза мен дисперстік ортаның әрекеттесу қарқындылығына байланысты лиофильдік және лиофобтық Коллоидтар болып бөлінеді. Лиофильдік Коллоидтарға әр түрлі мицеллалық ерітінділер, биополимерлердің сулы ерітінділері, ал лиофобтық Коллоидтарға металдардың органозольдері, гидрозольдері, жасанды латекстер, т. б. заттар жатады. Дисперсиялық ортаның агрегаттық күйіне байланысты газ тәрізді (аэрозольдер), сұйық (лиозольдер), қатты (крио- және солидозольдер) К. болады. Қатты К-ға бағалы тастар, түрлі түсті шынылар (мыс., рубин шынысы), қорытпалар, т. б. жатады. Коллоидтарда екі фаза арасындағы бөлу беті өте үлкен шама болғандықтан ондай жүйелерде беттік құбылыстар (адсорбция, жұғу, т. б. ) күшті қарқынмен жүреді. Коллоидтар сол себепті күшті адсорбент, сорбент, катализаторлар, катализаторларға арқау ретінде көп қолданылады.