Н анопористые материалы

Нанопористые материалы рассматриваются последнее время как новый класс функциональных материалов. Традиционно они используются как фильтры - катализаторы с развитой поверхностью, но, кроме того, в поры (особенно калиброванные по размеру) можно помещать самые разнообразные вещества, выполняющие различные функции. Трековые мембраны используются как фильтры для бактерий, плазмы крови и пр. (см. рис. 7.1, а).

Ведутся работы по созданию керамических нанофильтров в форме цилиндров. Они предназначены повысить эффективность технологии очистки нефти (в настоящее время почти 20% сырой нефти остается непереработанной из-за плохой очистки).

Металлоорганические структуры - каркасы или «кристаллические губки» способны накапливать газы лучше остальных пористых материалов. Поэтому их можно использовать для удаления углекислого газа из заводских выбросов, в них можно эффективно накапливать топливо в виде водорода и метана.

Нанопленки и покрытия

Тонкие пленки и покрытия играют в современной технике все большую роль. Они применяются как прозрачные проводящие плоские экраны, антифрикционные покрытия в подшипниках, в качестве регистрирующих, отражающих и буферных слоев дисков CD, DVD и магнитооптических носителей данных; используются в жестких магнитных дисках, а также в оптических и магнитных ленточных и дисковых накопителях. Благодаря определенным оптическим свойствам их используют в микрозеркалах видеопроекторов, в противоотражательных покрытиях для объективов.

Компания «Sharp» изготовила солнечную батарею в виде пленки толщиной от 1-3 мкм, а это тоньше ранее применяемых пленок примерно в сто раз. Пленка площадью в две визитные карточки весит всего 1 г и обладает мощностью 2,6 Вт (достаточно, чтобы обеспечить электропитанием велосипедный фонарь). Слоями солнечных батарей планируется покрывать мобильные телефоны, автомобили и даже специальную одежду.

В то время как в электронике ставится задача перехода от планарных (плоских) структур к трехмерным, в области наноматериалов наметилась тенденция к получению материалов с наномерной толщиной и даже толщиной в 1 атом.

Получена прозрачная ткань из нанотрубок толщиной в несколько десятков атомов, причем разработана технология производства кусков ткани большого размера. За счет сочетания высокой проводимости, гибкости и большой удельной прочности эта ткань перспективна для применения во многих областях - от солнечного паруса до светодиодов. Поскольку она хорошо поглощает микроволновые излучения и при этом нагревается, ее можно сваривать без шва, а также применять для обогрева автомобильных стекол.

Новый материал графен (см. рис. 4.9), открытый совместно английскими и российскими учеными во главе с А. Геймом в 2004 г., стал первым моноатомным по толщине материалом. Получившие его ученые считают, что речь идет о совершенно новом, фантастическом классе материалов толщиной в один атом, которые будут демонстрировать уникальные свойства и найдут широкое применение на Земле и в космосе. Важно, что разработан метод извлечения отдельных атомных плоскостей из различных кристаллов («микромеханическое расщепление»), и в зависимости от потребностей можно будет использовать тот или иной из них.