Kas ir nanokompozīts?

Nanokompozīta cietā bāzes vide sākas kā šķidrums, ko var izsmidzināt uz virsmas, izspiest vai ievadīt veidnē. Pildvielas daļiņas darbojas atkarībā no to formas: apaļas, piemēram, bumbiņa, vai garas un plānas, piemēram, caurule. Fullerēni, nanodaļiņas, kas pilnībā sastāv no oglekļa atomiem, piemēram, buckyballs vai nanocaurules, ir par lielumu mazākas nekā parastos kompozītmateriālos atrodamās oglekļa šķiedras vai lodīšu pildvielas. Šie fullerēni var saturēt neierobežotu skaitu reaktīvo molekulu, ko izmanto medicīnā.

Jo mazāks ir pildvielas daļiņu izmērs suspensijā bāzes vidē, jo lielāks ir mijiedarbībai pieejamais virsmas laukums un lielāka iespēja ietekmēt materiāla īpašības. Nanokompozītu veidošanas stadijās bāzes videi viegli jāieplūst veidnēs. Dažos gadījumos pildvielai ir jāsaskaņo ar plūsmu un tas nedrīkst traucēt plūsmu noteiktos virzienos, kur nepieciešama stiprība vai vadītspēja. Pildvielas ar augstu garuma un platuma attiecību labi sakrīt šķidrās bāzes plūsmā, kas vēl nav kļuvusi cieta.

Mazāko daļiņu palielinātais virsmas laukums nanokompozītos piespiež to difūziju un liek tām vienmērīgāk sadalīties, tādējādi nodrošinot konsekventākas materiāla īpašības. Nanodaļiņu salipšanu bāzes vides plūsmas un sacietēšanas laikā izraisa atlikušie atomu lādiņi vai tad, kad sazarotās daļiņas sapinās, plūstot viena otrā. Nevēlama un nevienmērīga salipšana veicina materiāla atlikušo spriegumu, kad pamatnes vide kļūst cieta. Nevienmērīgs nanodaļiņu sadalījums kritiskajās vietās var izraisīt konstrukcijas neveiksmi, pārstāt darboties vai sabojāt. Viena no metodēm, kas garantē vienmērīgu daļiņu sadalījumu, ir sonoķīmija, kurā ultraskaņas viļņu klātbūtnē veidojas burbuļi, kas sabrūk, vienmērīgāk izkliedējot nanodaļiņas.

No daudzajiem nanokompozītu materiālu lietojumiem daži interesējošie ir elektroniskie, optiskie un biomedicīnas veidi. Nanokompozītus, kas apvieno polimēra bāzes vidi ar oglekļa nanocaurulēm, izmanto elektronikas iepakojumā, kam nepieciešami korpusi, lai izkliedētu statiskos elektriskos lādiņus un siltuma uzkrāšanos. Lai nodrošinātu optisko caurspīdīgumu, optimāla izmēra nanodaļiņas neizkliedēs gaismu, bet ļaus tai iziet cauri, vienlaikus piešķirot materiālam stiprību. Fotoelementā, jo mazākas ir daļiņas, jo lielāka ir saules absorbcija, kā rezultātā tiek ražota lielāka elektrība. Kontaktlēcās esošās nanodaļiņas, kas veidotas no polimēra bāzes, maina krāsu atkarībā no glikozes daudzuma pacienta asaru šķidrumā, norādot uz diabēta slimnieka nepieciešamību pēc insulīna.