n="justify"> 1. Методи отримання наноматеріалів
До теперішнього часу розроблені численні методи отримання наноматеріалів як у вигляді нанопорошків, так і у вигляді включень в пористі або монолітні матриці. При цьому в якості нанофаз можуть виступати ферро- і феримагнетики, метали, напівпровідники, діелектрики та ін.
Згідно Фендлеру [3], найважливішими умовами отримання наноматеріалів є:
. Неравновесность систем. Практично всі наносистеми термодинамічно нестійкі, і їх отримують в умовах, далеких від рівноважних, що дозволяє домогтися спонтанного зародкоутворення і уникнути зростання та агрегації сформувалися наночасток.
. Однорідність наночасток. Висока хімічна однорідність наноматеріалу забезпечується, якщо в процесі синтезу не відбувається поділу компонентів як у межах однієї наночастинки, так і між частинками.
. Монодисперсні наночасток. Властивості наночастинок надзвичайно сильно залежать від їх розміру, тому для отримання матеріалів з хорошими функціональними характеристиками необхідно використовувати частинки з досить вузьким розподілом за розмірами.
У Надалі було показано, що ці умови не завжди обов'язкові для виконання. Наприклад, розчини поверхнево-активних речовин (міцелярні структури, плівки Ленгмюра - Блоджетт, рідкокристалічні фази) є термодинамічно стабільними, проте вони служать основою для формування різноманітних наноструктур.
Всі методи отримання наноматеріалів можна умовно розділити на кілька великих груп. До першої групи відносять так звані високоенергетичні методи, засновані на швидкій конденсації парів в умовах, що виключають агрегацію і зростання виникають частинок. Основні відмінності між окремими методами цієї групи складаються в способі випаровування і стабілізації утворюються наночасток. Випаровування можна проводити з використанням плазмового збудження (plasma-ark), лазерного випромінювання (laser ablation), вольтової дуги (carbon ark) або термічного впливу. Конденсацію здійснюють або в присутності ПАР, адсорбція якого на поверхні частинок уповільнює зростання (vapor trapping); або на холодній підкладці, коли зростання частинок обмежений швидкістю дифузії; або в присутності інертного компонента, що дозволяє направлено отримувати нано композитні матеріали з різною мікроструктурою [4]. Якщо компоненти взаємно нерозчинні, то розмір наночастинок можна варіювати за допомогою термічної обробки.
До другої групи належать механохимічеськую методи (ball-milling), що дозволяють отримувати нанокомпозити при спільному помелі взаємо нерозчинних компонентів в планетарних млинах або при розпаді твердих розчинів з утворенням нових фаз під дією механічних напруг.
Третя група методів заснована на використанні просторово-обмежених систем - нанореакторов (міцел, крапель, плівок і т.д.) [1]. До їх числа відноситься синтез в звернених мицеллах, в плівках Ленгмюра - Блоджетт і в адсорбційних шарах. Ясно, що розмір утворюються при цьому часток не може перевищувати обсяг відповідного нанореактора, тому зазначені методи дозволяють отримувати монодисперсні системи. До цієї групи можна віднести також біоміметичні і біологічний методи синтезу наночастинок, в яких як нанореакторов виступають біомолекули (білки, ДНК та ін.).
У четверту групу входять методи, засновані на формуванні в розчинах ультрамікродісперсних колоїдних частинок при поліконденсації в присутності поверхнево-активних речовин, що запобігають агрегацію.
До п'ятої групи відносяться хімічні методи отримання високопористих і дрібнодисперсних структур (метали Ріці, нікель Ренея), засновані на видаленні одного з компонентів мікрогетерогенних системи в результаті хімічної реакції або анодного розчинення. До числа цих методів можна віднести також традиційний спосіб отримання нанокомпозитів шляхом загартування скляній або сольовий матриці з розчиненим речовиною, в результаті чого відбувається кристалізація цієї речовини в матриці (скла, модифіковані напівпровідниковими або металевими наночастинками). При цьому введення речовини в матрицю може здійснюватися двома способами: додаванням його в розплав (розчин) з наступним загартуванням і безпосереднім введенням в тверду матрицю за допомогою іонної імплантації.
Одним з найбільш поширених хімічних методів отримання нано матеріалів є золь-гель-синтез. З його допомогою отримують гомогенні оксидні системи, хімічна модифікація яких (відновлення, сульфідування і т.д.) призводить до формування наночастинок відповідного матеріалу в матриці [5]. Слід зазначити, що використання золь-гель-методу дозволяє отримувати наноматеріали з поліпшеними функціональними властивостями завдяки контролю складу і структури проміжних продуктів. Він привабливий також своєю товарність в лабораторних у...
