Возможности нанотехнологий в строительном материаловедении
Мы живем в окружении мириадов нанодисперсных частиц. Виды наносистем и наночастицы, которые их представляют указаны в табл.1.[1] Они существуют в космосе, атмосфере, гидросфере, горных породах и магмах, также зафиксированы и техногенные наночастицы. В геологических процессах наночастицы могут образовываться: при распаде твердых растворов в минералах и стеклах; при субмикронном двойниковании некоторых кристаллов; при фазовых переходах из жидкого или газообразного состояния в твердое, при физических и химических процессах выветривания.
Таблица 1
Наночастицы | Наносистемы |
Фуллерены | Кристаллы, растворы |
Тубулены | Агрегаты, растворы |
Молекулы белков | Растворы, кристаллы |
Полимерные молекулы | Золи, гели |
Нанокристаллы неорганических веществ | Аэрозоли, коллоидные растворы, осадки |
Мицеллы | Коллоидные растворы |
Наноблоки | Твердые тела |
Пленки Ленгмюра—Блоджетт | Тела с пленкой на поверхности |
Кластеры в газах | Аэрозоли |
Наночастицы в слоях различных веществ | Наноструктурированные пленки |
Примерно через 15-20 лет промышленность столкнется с такой ситуацией, когда уже не будет настоящих крупных месторождений со многими полезными компонентами. Но уже сейчас открывается все больше и больше месторождений с нанофазами.
К наноматериалам относят материалы, эксплуатационные свойства которых определяются элементами структуры, имеющие размеры менее 100 нм. При этом число атомов в объеме такого элемента структуры близко к числу атомов, находящихся на его поверхности. Поверхностная энергия также приближается к объемной, а поверхностные атомы оказывают определяющее влияние на свойства элемента структуры. Следствие этого и основная отличительная особенность наноструктуры - явное влияние размера элемента структуры на физико-химические свойства материала. Поэтому наноструктурами можно называть такие структуры, у которых дальнейшее уменьшение их размера начинает явно влиять на их свойства.