3nano (1097110)
Текст из файла
Дисперсные иультрадисперсные материалы-Эволюция от молекул к материалам. Кластерныесерии.-Наноструктуры, нанокомпозиты и нанореакторы.-Фрактальные модели дисперсных систем.-Пористые неорганические мембраны.-Процессы диспергирования и смешения порошков.-Ультрадисперсные металлы с необычнымифункциями.-Новые технологии получения ультрадисперсныхматериалов, основанные на синергетике химического ифизического воздействия.(часть материала передана группой А.А.Вертегела)Лекция 3.
Дисперсные материалы«Сборка» т/ф систем(bottom-up)Атомизированный парÆМолекулыÆАссоциатыÆКластерыÆ(Супрамолекулярные образования, клатраты)АгрегатыÆНаночастицыÆНанокомпозитыÆТвердое тело(Разупорядочение, дефекты)Лекция 3. Дисперсные материалыШкала размеровЛекция 3. Дисперсные материалыНаносистемы и наноматериалы••••••••Избыточная поверхностная энергияОтсутствие точечных дефектовЭволюция наносистем в результате консервативной идиссипативной самоорганизацииНаноматериалы обычно формируются как консервативныеструктуры, а функционируют и эволюционируют какдиссипативные структуры (стабилизация путем взаимодействия сокружающей средой)Образование металлических кластеров как консервативная с/о(С.П.Губин)Металлизация полимеров как диссипативная с/о (Волынский)Фрактальное поведение наносистем (дендриты)Закалка диссипативных структур в вязких системахЛекция 3.
Дисперсные материалыВклад поверхностиЗависимость доли атомов, находящихся в объеме и наповерхности сферической частицы от размера этой частицы.Лекция 3. Дисперсные материалыПрименение наноматериалов•••••••••••Катализ, преобразование солнечной энергии (TiO2)СенсорыНано-батареи и топливные ячейкиДисперсионное упрочнение/прочные материалыМагнитная томография (магнитные наночастицы зонды), маркеры, мини-роботы, носители лекарствМагнитные жидкостиСистемы с перпендикулярной записью, электроникаФотоникаКвантовые точкиМолекулярные сита / клатратыАэрогелиЛекция 3.
Дисперсные материалыТипы кластеровЛекция 3. Дисперсные материалыРаспространенность кластеровЛекция 3. Дисперсные материалыФерментыЛекция 3. Дисперсные материалыСверхпроводникиФазы Шевреляна основе Mo6X8Лекция 3. Дисперсные материалыГигантские кластерыЛекция 3. Дисперсные материалыСупрамолекулярные материалыOctahedral zinc (red) complexes with organic bis-carboxylates (blue). The yellow spheresindicate the free volume of the pores.
The complex containing terphenyl linkers (A) has the lowestdensity (0.21 g/cm3) and largest free volume (91.1%) of any crystalline material. The complexutilizing 1,2-dihydrocyclobutabenzene-3,6-dicarboxylic acid (B) has optimally sized pores formethane storage.Молекулярные сита и мембраны...29 MARCH 2002 VOL 295 SCIENCEЛекция 3. Дисперсные материалыУглеродные наноматериалыНанотрубки (модель)ФулереныЛекция 3. Дисперсные материалыНанотрубки/нанореакторыЛекция 3.
Дисперсные материалыНитевидные наночастицыНитевидные наночастицы Bi2Te3,синетзированные в матрице пористого оксида алюминия.Лекция 3. Дисперсные материалыНити железа в мезопористой матрицепродольное сечениепоперечное сечениеДиаметр частиц 1-2 нм; длина - более 100 нмЛекция 3. Дисперсные материалыМагнитные свойства наночастицПетля гистерезиса и основныепараметры магнитных материалов.Зависимость коэрцитивнойсилы от размера частиц.Лекция 3. Дисперсные материалыМагнитные устройства храненияинформацииПлёнка мезопористого SiO2Любая подложкаКристалл Si(110)Внедрение наночастицЛюбая подложкаКристалл Si(110)Наночастицы в мезопорахСчитывающее устройствоКристалл Si(110)Лекция 3.
Дисперсные материалыАгрегация Pd-нанопроволок150 °С200 °С300 °СC. Jinwoo et al., Mat. Res. Soc. Symp., 2001, 635, C. 3.3.1-3.3.6.«Пропеллеры» (CdSe)L. Manna, E. C. Scher, A. P. Alivisatos, JACS 2000 122(51); 12700-12706Лекция 3. Дисперсные материалыМаркерыФлуоресцирующие метки изнаночастиц CdSe в больных клетках.Лекция 3. Дисперсные материалыФотонные кристаллыЛекция 3. Дисперсные материалыКвантовые точкиЛекция 3. Дисперсные материалыМикросхемыМикропечать, слой органическоговещества – переключателя(катенаны, ротаксаны)Нервные клетки, размноженныена микрорельефе поверхностиhttp://www.wadsworth.org/divisions/nervous/nanobio/E01.htmhttp://www.microreplication.averydennison.com/Лекция 3.
Дисперсные материалыЦентры пиннинга в ВТСПНаночастицы в матрице Bi2212Нанофлуктуации в Nd123Лекция 3. Дисперсные материалыДендриты ... фракталыЛекция 3. Дисперсные материалыАэрогелиРазмеры блоков20*20*3смДиаметр сферических гранул3-5ммПлотностьот 0,03 до 0,30г/см3Пористостьот 80 до 99%Объём порот 4 до 14см3/гУдельная поверхностьот 400 до 900м2/гСредний размер частицот 4 до 6нмОптические характеристикиПоказатели преломленияот 1,006 до 1,060Длина рассеяния при lambda = 400 нмот 40 до 60ммДлина поглощения при lambda = 400 нмболее 400смОбласти применения и назначенияТеплоизоляторы, газовые фильтры, в черенковских детекторахдля регистрации заряженных частиц высоких энергий, впромышленности в качестве промежуточного продукта синтезаносителей, катализаторов, высокогомогенных стекол,стекловолоконОбъемные фрактальные материалыhttp://eetd.lbl.gov/ECS/aerogels/links.htmЛекция 3.
Дисперсные материалыОсновные методы синтезананоматериаловРост / Диспергирование или матричная изоляция?Включение наноструктур в матрицу илиПрямой синтез наноструктур в матрице?• Получение кластеров, кластерные серии («сборка»)• Пиролиз / сажа (фулерены), механо-, электро-,криодиспергирование и пр.
(«разборка»)• Методы химической гомогенизации (молекулярноесмешение)• Микрореплики, литография, самосборка• Полимеризация / каркас• Золь-гель (трехмерные структуры)• Нанореакторы (нанотрубки, мезопористые матрицы(1D), слоистые двойные гидроксиды, глины (2D),цеолиты (3D)), темплатыЛекция 3. Дисперсные материалыСинтез в нанореакторахОбращенные мицеллыСинтез в жидких кристаллахСамособирающиеся слоиЛекция 3. Дисперсные материалыПленки Лангмюра-БлоджеттМезопористый оксид кремнияБыл открыт в 1992 году.
(Mobile Oil Corporation)• Высокоупорядоченная система мезопор(d ~ 20-100Ǻ)• Высокая удельная площадь поверхности(до 1500 m2/g)Схема синтеза мезопористого диоксида кремнияЖидкийкристалл ПАВКомпозиттемплат/MCM -41Мицелла ПАВВведение SiO2Лекция 3. Дисперсные материалыОтжиг втоке O2MCM-41СДГ: M2+1-xM3+x(OH)2[(anionn-)x/n·mH2O]- гидроксидные слои- катионы M2+, M3+- OH- - группыХимическая модификация- анион (комплекс металла)- наночастицыЛекция 3. Дисперсные материалыСхема синтеза нанокомпозитовВодные растворы M2+(NO3)2 и M3+(NO3)3Соосаждение гидроксидов смесью NaOH+Na2CO3при постоянном рНАморфный осадок СДГТермостатированиеКристаллический осадок СДГЦентрифугирование, промываниеосадков, сушкаСухой СДГ в карбонатной формеТермическоеразложениеСлоистый двойной оксидОбработка растворомanionnМодифицированный анион-замещенный СДГХимическая модификацияНаноматериалЛекция 3.
Дисперсные материалыЭлектронные микрофотографии образцовMg1-xAlx (OH)2[(Fe(edta))x] после восстановленияпри Т = 600 °С10% мол.14% мол.20% мол.Лекция 3. Дисперсные материалы25% мол.33% мол.Диаграмма системы Fe/СДГFe800сферыFeпластиныFeразмер:1-10 нмдлина: 10-100 нмширина 10-100 нмтолщина: 1-3 нмдлина: 10-100 нмтолщина: 1-5 нмнити600400“FeOx”51015202530Содержание железа, % мол.Лекция 3. Дисперсные материалы35Увеличение размера частицТемпература восстановления, oC1000Методы химической гомогенизацииЛекция 3. Дисперсные материалыСублимационная сушкаЛекция 3.
Дисперсные материалыRESS (расширение сверхкритических растворов)Лекция 3. Дисперсные материалыПомол и диспергированиеСхема мельницыпланетарного типаСтруктура аггрегатов субмикронных частицпосле помола: деаггрегация + активация =аггрегацияПеремешивание + истирающие / сдвиговые + ударные +(термические) + (электрические) воздействия + ...(загрязнения материалом барабана)Лекция 3. Дисперсные материалыЛитература1.2.3.4.5.6.7.С.П.Губин, Химия кластеров, М.: Наука, 1987, 262 с.ЖВХО, т.32, н.1, 1987 - полностью посвящен кластерам икластерным материаламЖВХО, т.36, н.3, 1991: Р.Хофман «Молекулы, ждущие своихтворцов» - с.261 и др.
статьи.ЖВХО, т.36, н.6, 1991, в частности: С.П.Губин, Н.К.Еременко,Кластерные серии: начальные этапы формирования твердойфазы..., с.718-726., статьи по дисперсным материалам...И.Д.Морохов и др. Ультрадисперсные металлические среды,М.Атомиздат, 1977, 263 с.М.А. Маргулис, Основы звукохимии, М.:Высшая школа, 1984,272 с.Yu.D.Tretyakov, N.N.Oleynikov, O.A.Shlyakhtin, CryochemicalTechnology of advanced materials, Chapman & Hall, London,1997, 319 p.Лекция 3. Дисперсные материалыКонтрольные вопросы1.2.3.4.5.6.7.8.Напишите формулу для радиуса критического зародыша(гомогенная среда). Нарисуйте график, описывающий вкладыповерхностной и объемной энергии в зависимости от размера иукажите, где будет происходить устойчивый рост новой фазы.
(2 б.)Что такое кластер? Каковы типичные размеры и формыметаллических кластеров? Какие существуют «магические» правилапредсказания устойчивости кластеров (3 б.)Для получения каких объектов нужны нанореакторы? (2 б.)Какое(ие) существуют основные свойства/признаки фракталов? (3б.)Для чего используются мембраны в направленном химическомсинтезе? (2 б.)Какиесуществуютосновныеметодымеханическогодиспергирования? (3 б.)Приведите примеры ультрадисперсных материалов, используемых внауке и промышленности. (2 б.)На каких принципах основан синергизм использования химическогои физического воздействия при получении ультрадисперсныхматериалов (3 б.)?Лекция 3.
Дисперсные материалы.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
