Nanofazli keramika - Nanophase ceramic

Nanofazli keramika bor keramika bu nanofaza materiallari (ya'ni don nanometrlari 100 nanometrgacha bo'lgan materiallar).[1][2]Ular uchun imkoniyat bor superplastik deformatsiya.[1] Donning kichikligi va qo'shilgan don chegaralari tufayli egiluvchanlik, qattiqlik va reaktivlik kabi xususiyatlar kattaroq donalari bo'lgan keramikadan keskin o'zgarishlarni ko'radi.

Tuzilishi

Nanofazli keramikalarning tuzilishi ularnikidan unchalik farq qilmaydi keramika. Asosiy farq - massa uchun sirt maydonining miqdori. Ning zarralari keramika kichik sirt maydonlariga ega, ammo bu zarralar bir necha nanometrgacha qisqarganda, xuddi shu miqdordagi massaning sirt maydoni seramika juda ko'payadi.[3] Umuman olganda, nanofaz materiallari katta masshtabdagi o'xshash massa materialiga qaraganda ko'proq sirt maydonlariga ega.[3] Bu juda muhim, chunki agar sirt maydoni juda katta bo'lsa, zarrachalar atroflari bilan ko'proq aloqada bo'lishi mumkin, bu esa materialning reaktivligini oshiradi.[3] Materialning reaktivligi materialni o'zgartiradi mexanik xususiyatlar va kimyoviy xossalari, boshqa ko'plab narsalar qatorida.[3] Bu, ayniqsa, nanofazli keramikalarda to'g'ri keladi.

Xususiyatlari

Nanofazli keramika odatdagidan ko'ra o'ziga xos xususiyatlarga ega keramika ularning yaxshilangan reaktivligi tufayli.[3] Nanofazli keramika hamkasbiga qaraganda har xil mexanik xususiyatlarni namoyish etadi, masalan yuqori qattiqlik, yuqori sinishning qattiqligi va yuqori egiluvchanlik.[4] Ushbu xususiyatlar juda uzoqdir keramika mo'rt, past egiluvchan materiallar kabi o'zini tutadi.

Titan dioksidi

Kuchlanish tezligining sezgirligi TiO
2.[5]
Mikroardlik TiO
2.[5]

Titan dioksidi (TiO
2), nanosozlikda qattiqlik va egiluvchanlikni oshirganligi ko'rsatilgan. Tajribada, ning donalari titanium dioksid o'rtacha 12 nanometr bo'lgan 1,4 GPa va siqilgan sinterlangan 200 ° C da.[5] Natijada, donning qattiqligi, doniga qaraganda taxminan 2,2 baravar katta bo'ldi titanium dioksid o'rtacha harorat 1,3 mikrometr bilan bir xil harorat va bosim ostida.[5] Xuddi shu tajribada egiluvchanlik ning titanium dioksid o'lchandi. The kuchlanish darajasi ning 250 nanometr donasining sezgirligi titanium dioksid taxminan 0,0175, donasi esa 20 nanometrga teng bo'lgan kuchlanish darajasi sezgirligi .037; sezilarli o'sish.[5]

Qayta ishlash

Nanofazli keramika atomik, molekulyar yoki ommaviy kashshoflardan qayta ishlanishi mumkin.[6] Gaz kondensatsiyasi, kimyoviy yog'ingarchilik, aerozol reaktsiyalari, biologik templat, kimyoviy bug 'cho'kmasi va jismoniy bug 'cho'kmasi molekulyar yoki atom kashshoflaridan nanofazli keramikalarni sintez qilish uchun ishlatiladigan texnikalar.[6] Nanofazli keramikalarni katta miqdordagi kashshoflardan qayta ishlash, mexanik aşınma, kristallanish dan amorf holat, va fazani ajratish nanofazli keramika yaratish uchun ishlatiladi.[6] Atom yoki molekulyar prekursorlardan nanofazli keramikalarni sintez qilish ko'proq talab qilinadi, chunki nanofaza keramikasining mikroskopik jihatlari ustidan ko'proq nazorat qilish mumkin.[6]

Gaz kondensatsiyasi

Gaz kondensatidan foydalangan holda nanofazli keramika sintezi.[5]

Gaz kondensatsiyasi - bu nanofazli keramika ishlab chiqarishning bir usuli. Birinchidan, prekursor keramika gaz-kondensat kamerasi ichidagi manbalardan bug'lanadi.[5] Keyin keramika gazda quyultiriladi (sintez qilinadigan materialga bog'liq) va orqali tashiladi konvektsiya suyuq azot bilan to'ldirilgan sovuq barmoqqa.[5] Keyinchalik, keramika kukunlari sovuq barmoqdan qirib tashlanadi va sovuq barmoq ostidagi huni ichiga yig'iladi.[5] Keyinchalik keramika kukunlari past bosimli siqish moslamasida, so'ngra yuqori bosimli siqish moslamasida birlashtiriladi.[5] Bularning barchasi vakuumda sodir bo'ladi, shuning uchun hech qanday aralashmalar kameraga kira olmaydi va nanofaza keramika natijalariga ta'sir qilmaydi.[5]

Ilovalar

Nanofazli keramika noyob xususiyatlarga ega bo'lib, ularni turli xil ilovalar uchun maqbul qiladi.

Giyohvand moddalarni etkazib berish

So'nggi o'n yil ichida giyohvand moddalarni etkazib berishda ishlatiladigan materiallar, birinchi navbatda, ishlatilgan polimerlar. Biroq, nanotexnologiya foydalanish uchun eshikni ochdi keramika ilgari ko'rilmagan imtiyozlar bilan polimerlar. Nanofaz materiallarining katta sirt maydoni va hajm nisbati katta miqdordagi dori-darmonlarni uzoq vaqt davomida chiqarilishiga imkon beradi. Dori vositalari bilan to'ldiriladigan nanopartikullar hajmi va tarkibi jihatidan osonlikcha manipulyatsiya qilinishi mumkin endotsitoz dori-darmonlarni maqsadli hujayralarga kiritish va kapillyarlarda fenestratsiya orqali tarqalish kuchayishi. Ushbu imtiyozlarning barchasi umuman nanozarrachalarga taalluqlidir (shu jumladan polimerlar ), keramika boshqa, noyob qobiliyatlarga ega. Aksincha polimerlar, seramika sekin degradatsiyasi preparatni uzoqroq chiqarishga imkon beradi. Polimerlar shuningdek, suyuqlikning shishishiga moyil bo'lib, bu giyohvand moddalarning istalmagan portlashiga olib kelishi mumkin. Ko'pgina keramika tomonidan ko'rsatilgan shishning etishmasligi nazoratni kuchaytirishga imkon beradi. Keramika, shuningdek, organizmdagi biologik hujayralar kimyosiga mos ravishda biofaollik va biologik moslashuvchanlikni oshirishi mumkin. Nanofazli keramika dori tashuvchilari ham o'ziga xos hujayralarni nishonga olishga qodir. Buni ma'lum bir hujayraga yopishtirish uchun material ishlab chiqarish yoki tashqi magnit maydonni qo'llash orqali, tashuvchini ma'lum bir joyga jalb qilish orqali amalga oshirish mumkin.

Suyakni almashtirish

Nanofazli keramika foydalanish uchun katta imkoniyatlarga ega ortopedik tibbiyot. Suyak va kollagen nanobashkada tuzilmalarga ega. Nanomateriallar ushbu tuzilmalarni simulyatsiya qilish uchun ishlab chiqarilishi mumkin, bu esa payvandlash va implantlarning turli xil stresslarga muvaffaqiyatli moslashishi va ularni boshqarishi uchun zarurdir. Nanofaza keramikasining sirt xususiyatlari suyak o'rnini bosishi va tiklanishi uchun ham juda muhimdir. Nanofazli keramika katta materiallarga qaraganda ancha qo'pol sirtlarga ega va shuningdek, ularning yuzasi ko'paygan. Bu to'qima rivojlanishiga yordam beradigan oqsillarning reaktivligini va emishini ta'minlaydi. Nano-gidroksiapatit - bu suyak o'rnini bosuvchi sifatida ishlatiladigan bitta nanofazli keramika. Nanoning don miqdori bog'lanishini, o'sishini va farqlanishini oshiradi osteoblastlar keramika ustiga. Nanofazli keramika sirtlari gözenekli bo'lishi uchun o'zgartirilishi mumkin osteoblastlar tuzilish ichida suyak hosil qilish. Keramika degradatsiyasi ham muhimdir, chunki kristallikni o'zgartirish orqali stavkani o'zgartirish mumkin. Suyak o'sishi bilan uning o'rnini bosuvchi narsa xuddi shunday tezlikda kamayishi mumkin.

Adabiyotlar

  1. ^ a b Averback, Robert S. (1992 yil 21-may). "Nanofaza keramika: yakuniy hisobot" (PDF). Illinoys universiteti Urbana-Shampan. Olingan 22 noyabr 2014.
  2. ^ Ley Yang; Brayan V. Sheldon va Tomas J. Vebster (2010). "Dori-darmonlarni etkazib berishni yaxshilash uchun nanofaza keramika: dolzarb imkoniyatlar va muammolar" (PDF). Amerika seramika jamiyati byulleteni. p. 24. Olingan 22-noyabr, 2014.
  3. ^ a b v d e "Nan o'lchovining o'ziga xos xususiyati nimada?". nano.gov. 2014 yil 1-dekabrda olingan.
  4. ^ Szlufarska, Izabela, Nakano, Aiichiro, Vashista, Priya. (2005 yil 5-avgust). "Nanokristalli keramika mexanik ta'sirida krossover" sciencemag.com. Hajmi 309 pg. 911-913. 2014 yil 1-dekabrda kirish huquqiga ega.
  5. ^ a b v d e f g h men j k Siegel, R. V. (1991). "Klasterda yig'ilgan nanofaza materiallari". Materialshunoslikning yillik sharhi. 21: 559–578. Bibcode:1991AnRMS..21..559S. doi:10.1146 / annurev.ms.21.080191.003015.
  6. ^ a b v d Siegel, Richard V .. "NANOFAZ MATERIALLARINING SENTEZI, XUSUSIYATLARI VA QOIDALARI". Aprel 1995. Kirish 7 dekabr 2014 yil.