I этап
Добыча сырья
II этап
Исследование
III этап
Технология
IV этап
Продукция

Нанотехнологии в керамике

  Керамика известна человеку глубокой древности и, возможно, была первым созданным человеком материалом. Самая ранняя керамика использовалась и 10 тысяч лет назад в эпоху мезолита, как посуда и используется сегодня, как оболочка космических кораблей.

  В настоящее время керамика применяется как строительный, художественный, широко используемый в медицинской науке материал. В XX столетии новые керамические материалы были созданы для использования в полупроводниковой индустрии и других областях. С развитием нанотехнологии керамика становится смежной областью знаний и принимает новые веяния физики, химии и биологии.

  Ученые всего мира единогласно называют нано-технологии самым перспективным и многообещающим ноу-хау XXI века. Именно этой области фундаментальной и прикладной науки принадлежит ключевая роль в мировом экономическом и социальном развитии. Особенно значимые прорывы относятся к применению нано-технологий в строительных материалах. И даже, несмотря на относительно недавнее начало работ в этой области, уже сегодня можно говорить о том, что данные технологии не только способствуют появлению новых продуктов, но и повышают эффективность использования существующих материалов и, соответственно, качество жизни миллионов людей.

  Неорганические неметаллические материалы являются одними из самых популярных в строительстве. Однако применение изделий из них зачастую имеет ряд ограничений по таким характеристикам как высокая теплопроводность, хрупкость и низкая пористость.

  Нано-технологии как совокупность новых и амбициозных исследований привлекли общественный интерес в виду бесконечных возможностей манипулирования свойствами материала. Так применяя новые технические решения керамика, будет иметь лучшие механические, электрические и оптические свойства, будет прочнее и дешевле.

  Ряд патентов в области применения водо- и грязеотталкивающих покрытий керамики принадлежит германскому концерну Deutsche Steinzeug. Керамические частицы размером от 100 нм, нанесенные особым способом на покрытие плитки, заставляют капли воды, попавшие на поверхность собираться в шарики под действием сил поверхностного натяжения, после чего они удаляются под действием силы тяжести вместе с остатками грязи, пыли, грибка и мха.

  Создание специального покрытия для стройматериалов, с помощью нано-технологий способного противостоять загрязняющему воздействию водных и нефтяных капель. В итоге достигается так называемый «эффект лотоса»: капли, как шарики ртути, скатываются с поверхности листа, сохраняя его всегда чистым и сухим, смывая одновременно всю грязь и никогда не оставляя следов.

  Перспективным является создание антибактериальных керамических продуктов на основе использования антибактериальной функции нано-частиц с применением инфракрасного излучения.

  С помощью нано-частиц можно изменять цвет искусственного покрытия. Функции самоочищения позволяют создавать специальный антибактериальный слой. Проводимость – формировать специальное проводящее покрытие. Ультрафиолетовая защита – повышать свойства антистарения и предотвращать появление желтизны (что, например, очень ценно для металлопластиковых окон и дверей).Высокая способность к устойчивости помогает укреплять силу сопротивления материалов на поверхности пластиковых труб. Нано-материалы, обладающие уникальными оптическими, электрическими, тепловыми и магнитными свойствами, могут совершить революцию во многих отраслях производства строительных материалов.

  Вышеописанное изобретение, принадлежащее Шанхайскому институту керамики, расширяет сферы применения керамических изделий, существенно повышая эффективность их использования.

  Разработаны нано-покрытия, накапливающие солнечную энергию. Технология была изобретена в Шанхайском центре науки и нано-технологий (Shanghai Nano Science and Technology Center). Может использоваться на лестницах зданий при отсутствии электрического освещения, а также в качестве аварийной иллюминации на случай эвакуации (указывает путь к выходу), например, в развлекательных заведениях. Приобретает все большую популярность для домашнего применения – не только как эксклюзивный декор, но и как энергосберегающий источник света. Причем в качестве «солнечных батарей» могут использоваться окна помещения. Одно из главных преимуществ технологии – более низкая цена по сравнению с дорогостоящими традиционными солнечными батареями.

  Для получения плотной прозрачной керамики используют нано-порошки и проводят спекание при достаточно низких температурах, чтобы избежать значительного роста зерен. Исследователи из University of Michigan и Sandia National Laboratories (США) получили нано-порошки Y2O3, допированного иттербием, тулием и эрбием, методом пиролиза аэрозолей и изготовили из них образцы прозрачной керамики.

Основные направления применения нанотехнологий в керамике

  Одним из самых перспективных направлений повышения эффективности производства, улучшения технических свойств керамических и композиционных материалов было признано применение нано - технологий и проведение исследований по следующим направлениям:

● использование высокоэффективных наполнителей и модификаторов в виде наночастиц и нановолокон, в том числе направленно формируемых и синтезируемых на определенных этапах технологического цикла;

● управление свойствами природного и техногенного сырья, керамических и композиционных материалов с использованием процессов, обусловленных объемными структурными изменениями на нано-уровне.

  По первому направлению наиболее перспективным, особенно для изделий тонкой керамики и огнеупоров, выпускаемых в больших объемах, является использование технологии высококонцентрированных керамических вяжущих суспензий. Свойства керамических вяжущих обеспечиваются синтезом нано-частиц, которые определяют реологические свойства суспензии, процессы спекания при обжиге, и, в конечном счете, свойства готового изделия.

  Второе направление исследований и развития технологии керамики может быть реализовано при использовании специальных приемов, основанных на термической и механической активации и, соответственно, формировании деформационных структур на нано-уровне. В этом случае возможно также направленное использование активированного, вследствие его генезиса, сырья.

Разработка и продвижение сайта - Studio "V7"