Как получают материалы будущего?

Движение науки в будущее во многом, возможно, благодаря развитию нанотехнологий и наноматериалов.

Движение науки в будущее во многом, возможно, благодаря развитию нанотехнологий и наноматериалов. Каким же образом можно получить новые виды материалов с уникальными свойствами из известных нам веществ? Для этого можно использовать большое множество способов, но среди них важное место занимают технологии высокоэнергетического синтеза.

К этой группе относятся следующие виды синтеза:

 1. Детонационный синтез – на смесь реагентов воздействует ударная волна высокого давления. С помощью такого вида синтеза получают нанокристаллы алмаза, нанопорошки оксидов таких металлов, как алюминий, цинк, титан и другие. Кстати, выгодно сдать титан или титановую стружку, вы можете здесь. 

Различают два варианта ударно-волнового синтеза ультрадисперсных алмазных порошков:

  — «сухой» детонационный синтез, при котором весь процесс происходит в наполненных инертным или углекислым газом взрывных камерах. Данный вариант детонационного синтеза широко применяется для промышленного получения алмазных порошков;

  — «водный» детонационный синтез, при котором используется водяной охладитель алмазных частиц.

Наноалмаз – наиболее устойчивая форма углерода так называемая первая сверхтвердая фаза. Такие ультрадисперсные алмазы имеют сходство с алмазами, обнаруженными в составе метеоритов, образованными при взрыве небесных тел, или находящимися в составе звездной пыли.

2. Плазмохимический синтез — при данном методе используется низкотемпературная плазма дугового или тлеющего разрядов. Как правило, частицы новых веществ имеют правильную форму за счет высоких скоростей взаимодействия и высокой температуры плазмы. По данному методу получают такие нанопорошки, как высокодисперсные порошки карбидов, нитридов и оксидов. 

Например, нанопорошки кремния применяются в полупроводниковой промышленности, в производстве фотоэлементов, добавляют в сплавы; наноразмерный диоксид титана используется как фотокатализатор и полупроводник в солнечных элементах.

Один из видов плазмохимического синтеза, газофазный синтез, позволяет получить различные молекулярные кластеры, за которыми, по мнению многих ученых, стоит будущее нанотехнологий.

Этот метод плазмохимического синтеза является самым простым способом получения новых материалов, с возможностью регулирования размера частиц.

 Этапы протекания плазмохимического синтеза:

  — вначале образуются активные частицы в плазмотронах (дуговых, высоко и сверхвысокочастотных);

  — на втором этапе производится закалка с выделением продуктов взаимодействия, которые охлаждаются так быстро, чтобы они не успели разложиться в процессе охлаждения.

Развитие плазмохимического и ударно-волнового синтеза наноматериалов открывает широкие возможности для развития многих высокотехнологичных производств, таких как атомная энергетика, промышленная электроника и робототехника, производство медицинского оборудования, а также подстегивает науку к большим скачкам вперед.

Только использование подобных методов синтеза нанопорошков привело к возможности создания большого числа новых свойств материалов и веществ, появления новых наночастиц и молекулярных кластеров. Еще недавно человечество не знало, что такое искусственный алмаз, а сейчас он крепче настоящего во много раз.

Если учесть возможности образования наноматериалов среди других методов синтеза, то, с полной уверенностью, можно заявить, что в скором времени, известный нам до этого момента, мир кардинально изменится. Ведь благодаря развитию нанотехнологий, уже сейчас можно улучшить многие природные соединения и вещества, повысить износостойкость и прочность материалов, что, в конечном итоге, приведет к повышению качества производимого продукта и улучшению жизни населения.