Механикалық қасиеттері.

46. Нанодисперсті жү йелердегі бө лшектердің ө лшемдерінің механикалық, каталитикалық жә не биологиялық қ асиеттеріне ә серу қ андай?

Механикалық қ асиеттері.

Қ атты дененің механикалық қ асиеттерінің бірі – беріктілігі. Материалдардың беріктілігінің сандық сипаттамасы -бір созылу кезіндегі ү лгінің ү зілуі жү ретін шекті кернеуболып табылады. Шекті кернеу келесі формуламен анық талынады:

мұ ндағ ы f_c-ү зілуге ә келетін созу кү ші; S-ү лгілердің кө лдең ен қ имасының ауданы;

Кө лдең ен қ имасы ү лкен (d ү лгілер ү шін беріктілік заттардың химиялық табиғ аттарына байланысты. Алайда диаметрі дисперсті бө лшектердің ө лшеміне сә йкес келетін жұ қ а ү лгілер ү шін шынайы ө лшемді эффект кө рсетілген. Яғ ни, стерженнің, талшық тың жә не бө лшектердің диаметрі кішірейген сайын шекті кернеудің артуына негізделген. Бұ л масштабты эффект-шыны жіптердің беріктілігін (Р_с)олардың диаметріне тә уелді екенін кө рсетеді.

Келтірілген мә ліметтерде жіптердің диаметрі кішірейген сайын олардың беріктілігі артатыны кө рініп тұ р. Бұ л аймақ та Р_с=f(d) тә уелділігін келесі тең деу сипаттайды:

β – материалдардың химиялық табиғ атына тә уелді константа, Н/м;

Сонымен термодинамикалық қ асиеттер ү шін де дисперсті бө лшек пен оның ө лшемінің арасындағ ы кері пропорционалды байланыстың маң ызы зор екенін кө реміз. Шекті кернеу заттың химиялық табиғ атына ғ ана емес, олардың қ ұ рылымының ә ртү рлі деффектілеріне (кемшіліктеріне) де байланысты болады. Механикалық қ асиетіне ең кү шті ә сер ететін ол “сызық ты”кемшілік- шекті жә не винтті (дислокация) жылжу немесе орналасу. Ү лгінің диаметрі кіші болғ ан сайын ондағ ы “қ ауіпті” кемшіліктің болу мү мкіндігі аз болады. Кристалдағ ы дислокацияның орташа арақ ашық тығ ы 100 нм. Сонымен беріктіліктің артуы ө лшемнің кіші ү лгілеріне тә н. Бұ л жағ дай жоғ ары берікті композитті материалдар алудың негізіне айналды.

Наномө лшерлі ү лгілердің тағ ы бір механикалық қ асиеттерінің бірі – олардың ү лкен созылмалылығ ы. Диаметрі 15-20 нм мысты-ниобийлі жә не мысты-хромды сымдарды қ атты суытқ анда олар деформацияланады, созылмалы-шекті созылу 10 % жетеді.

Металл оксидтерінің каталитикалық қ асиеттері. Металл оксидтерінің жоғ ары дисперсті жә не еркеше нанодисперсті қ атты бө лшектері жоғ ары каталитикалық белсенділік кө рсетеді. Сондық тан тө мен температура мен қ ысымда ә ртү рлі химиялық реакциялар жү ргізуге болады.

1) Алтынның 3-5 нм ө лшемді нанобө лшектері жоғ ары спецификалық каталитикалық белсенділігіне ие.

2) Жоғ ары дисперсті катализатор каталитикалық қ асиет кө рсетеді. Температураны тө мендетеді.

3) Жоғ ары каталитикалық белсенділікті тек қ ана ультрадисперсті бө лшектерінде ғ ана емес катализатордың жұ қ а қ абатында да байқ алады. Егер олардың қ алың дығ ы бірнеше нм-ді қ ұ раса.

4) Метанның жануы ауада 1300 ⁰С болады. Мұ ндай температурада зиянды азот оксиді, смог пайда болады.

5) Жоғ ары каталитикалық белсенділікті палладидің гиганттық кластері кө рсетеді. Ол бірнеше жү здік атомдардан тұ рады (600).

6) Нано алтын химиялық активтілігі бойынша жай алтыннан кө п асып тү седі.

Биологиялық қ асиеттері. Нанобө лшектердің жоғ ары химиялық активтілігіне байланысты оларды биология, медицина ү дерістерінде қ олданады. Ең актуалды бағ ыт-ол кейбір биологиялық қ арудан қ орғ ауғ а болады. Мысалы, сібір язвосынан бө лме температурасында магний оксидінің (MgO) нанобө лшектерін шашу арқ ылы жоюғ а болады. Бұ л эффект нанобө лшек ө лшемі неғ ұ рлым кіші болса, соғ ұ рлым кү штірек.

Кү міс ионына қ арағ анда кү міс нанобө лшектерін бактерия, вирусқ а қ олдану ө те тиімді (100-1000 есе). Зерттеу нә тижесі кү міс нанобө лшектерінің ө те аз концентрациясы барлық белгілі микроорганизмдерді, сонымен қ атар СПИД вирусын жоятынын дә лелдеген. Олар вирустарды жояды, бірақ жай клеткаларғ а ә сер етпейді. Қ азіргі кезде оларды дезинфекциялау, антиаллергендік заттар ретінде тіс пастасына, косметикалық ө німдерге, ә ртү рлі материалдарғ а ә сіресе медицина маталарына, бинтке, краска, фильтрге қ олданады. Мырыш оксиді нанобө лшектері жақ сы жұ тады жә не электромагнитті, ультрофиолетті, инфрақ ызыл, микротолқ ын сә улесін жұ тады. Осығ ан байланысты, бұ лардан ультрофиолет сә улесінен сақ тандыру ү шін ө німдер (кү ннен қ орғ айтын кремдер, шынылар, синтетикалық талшық тар, маталар жә не т. б. ) алады

⇐ Предыдущая 10 11 12 13 141516 17 18 19 Следующая ⇒