Search for content and authors
 

Strategia rozwoju badań nanoproszków

Witold Łojkowski 

Polish Academy of Sciences, Institute of High Pressure Physics (UNIPRESS), Sokolowska 29/37, Warszawa 01-142, Poland

Abstract

Nanoproszki to proszki o rozmiarach poniżej 100 nm. Wraz ze zmniejszeniem rozmiaru, coraz większa część atomów materiału jest na powierzchni. Atomy będące na powierzchni mają zerwanych część wiązań atomowych, przez co są aktywne chemicznie a warstwa powierzchniowa może mieć inne własności fizyczne niż głębsze warstwy materiału. Nanoproszki sfunkcjonalizowane mają przyczepione do powierzchni specjalnie dobrane związki chemiczne, często organiczne. Dzięki temu można nadawać nanoproszkom nowe funkcje i własności oraz sterować ich oddziaływaniem z innymi materiałami. Jak z tego widać w przypadku nanoproszków skład chemiczny ich powierzchni może mieć większe znaczenie niż ich wnętrza. Oprócz powyższego, ze zmniejszeniem rozmiaru zmieniają się własności fizyczne materiału z którego zbudowane są ziarenka: optyczne, magnetyczne, termiczne, mechaniczne, cieplne. Rozróżnia się nanoproszki pierwszej generacji: bez specjalnie przygotowanej powierzchni, drugiej generacji, o sfunkcjonalizowanej powierzchni, oraz trzeciej generacji, lub hybrydowe, które już są jakby nano-robotami czy nano-urządzeniami o złożonych funkcjach i budowie. Nowe własności otwierają drogę do nowych zastosowań i odkryć naukowych.

Technologia i zastosowanie nanoproszków to jeden z największych segmentów rynkowych nanotechnologii. W ramach tego rynku rozróżnia się tradycyjne rynki jak przemysł opon samochodowych (nano-sadza, nano-krzemionka, nano-tlenek cynku), ze stałym wzrostem produkcji oraz szereg mniejszych rynków. Tym niemniej nanoproszki będą miały wpływ na większość technologii stosowanych przez człowieka, kwestią do dyskusji jest jedynie czas jaki minie do wejścia nowych produktów na rynek.  

W ramach projektu w Polsce zidentyfikowano ok. 30 światowej klasy ekspertów w zakresie syntez, funkcjonalizacji, charakteryzacji oraz badania własności nanoproszków.  

Jako strategiczne kierunki badań sformułowano:

- podstawowe mechanizmy syntezy i wzrostu nanocząstek.

- metody funkcjonalizacji (przyczepiania do powierzchni odpowiednich związków chemicznych)

- rozwój reaktorów do syntez nanoproszków i zwiększenie skali produkcji.

- technologie przyrostowe (generyczne) oparte np. o metodę drukowania struktur przy pomocy drukarek.

Jeśli chodzi o specyficzne kierunki badań, to przeprowadzone analizy wskazują na duże perspektywy rozwoju i komercjalizacji :

- domieszkowanych nanoproszków tlenkowych,

- nanoproszków metali szlachetnych,

- nano proszków mineralnych i krzemionki stosowanej jako napełniacz do polimerów.

- wykorzystanie technik opartych o ekstremalne czynniki fizyczne działające w stosunkowo niskich temperaturach: wysokie ciśnienia, mikrofale, impulsy pola elektrycznego, ultradźwięki.

Badania powinny być uzupełnione rozwojem metod nanometrologii, normalizacji i miar, oraz badaniami nad metodami zapobiegania ewentualnym skutkom ubocznym stosowania nanoproszków.

Uruchomienie kompleksowego programu „Nanoproszki dla innowacyjnej gospodarki” zaowocuje komercjalnymi technologiami zarówno w krótkiej jak i dalekiej perspektywie czasowej.

 

Legal notice
  • Legal notice:
 

Related papers

Presentation: Invited oral at Strategie Rozwoju Technologii Zaawansowanych Materiałów w Polsce, by Witold Łojkowski
See On-line Journal of Strategie Rozwoju Technologii Zaawansowanych Materiałów w Polsce

Submitted: 2008-03-26 13:31
Revised:   2009-06-07 00:48