Типы наночастиц, производство и использование

Как следует из названия, наночастицы представляют собой частицы очень маленького размера. Размер наночастиц находится в диапазоне 1-100 нанометров. Таким образом, любые частицы размером менее 100 нм можно назвать наночастицами. Оказалось, что эти частицы состоят из нескольких сотен атомов. Эти мелкие частицы любого материала обладают некоторыми ярко выраженными свойствами и качествами, которые существенно отличаются от объемного материала. Из-за очень малого размера отношение площади поверхности к объему намного больше в случае наночастицы. Эта особенность объясняется некоторыми уникальными оптическими, химическими и физическими свойствами. Например, частицы металла размером менее 50 нм имеют другие характеристики пластичности по сравнению с более крупными частицами того же металла.

Типы наночастиц:

Наночастицы могут быть разных типов в зависимости от их размера, текстуры и свойств. Как правило, их делят на следующие группы:

1. Углеродный

Эти наночастицы состоят из углеродных компонентов и используются для укрепления конструкций в качестве альтернативы стали. Наночастицы на основе углерода включают два основных материала: углеродные нанотрубки (УНТ) и фуллерены. УНТ — это не что иное, как лист графена, свернутый в трубку. Эти материалы в основном используются для армирования конструкций, поскольку они в 100 раз прочнее стали. УНТ в некотором роде уникальны, потому что они теплопроводны по длине и непроводимы по всей длине трубки. Фуллерены представляют собой аллотропы углерода, которые имеют структуру полой клетки из 60 или более атомов углерода. Структура C-60 называется бакминстерфуллереном, и она выглядит как полый футбольный мяч. Они имеют коммерческое применение благодаря своей электропроводности, структуре, высокой прочности и сродству к электрону.

2. Керамический

Они состоят из оксидов, карбонатов и фосфатов. Они показывают хорошую стойкость к химическим веществам и теплу. Контролируя определенные характеристики керамических наночастиц, такие как размер, площадь поверхности, пористость, отношение поверхности к объему и т. д., они демонстрируют хороший агент доставки лекарств. Эти наночастицы эффективно используются в качестве систем доставки лекарств при многих заболеваниях, таких как бактериальные инфекции, глаукома, рак и др.

3. На металлической основе

Эти наночастицы получают из металлов с помощью химических и электромеханических процессов. Эти наночастицы находят применение в исследовательских областях, обнаружении и визуализации биомолекул, а также в экологических и биоаналитических приложениях. Например, в SEM наночастицы золота используются для покрытия образца перед анализом. Обычно это делается для усиления электронного потока, что помогает нам получать качественные изображения.

4. Полупроводниковый

Эти наночастицы обладают свойствами, сходными со свойствами многих металлов и неметаллов. Его используют в фотокатализе, электронных устройствах, фотооптике и расщеплении воды.

5. На полимерной основе

Это частицы, полученные из органических материалов. Они находят применение в доставке лекарств и диагностике. Доставка лекарств с помощью полимерных наночастиц обладает высокой биоразлагаемостью.

Использование наночастиц:

Наночастицы могут придавать изготовленным из них материалам особые свойства. Их можно использовать определенным образом для приготовления продуктов, подходящих для определенной цели. Материалы, полученные с использованием наночастиц, называются наноматериалами. Наноматериалы имеют широкое применение в различных секторах, включая промышленность, здравоохранение, потребительские товары, транспорт и очистку окружающей среды. Некоторые из основных применений наночастиц объясняются следующим образом:

• Наночастицы сыграли очень важную роль в биомедицинских приложениях, которые называются нанотерапией. Это обеспечивает клиническое применение химиотерапевтических препаратов при раковых новообразованиях и доставку лекарств в поврежденные артерии с повышенной эффективностью. Улучшенная доставка лекарств и таргетная терапия в частях тела помогают в некоторых видах лечения, которые стали возможны только благодаря наночастицам. Он имеет важные применения в доставке генов, картировании биомаркеров и молекулярной визуализации. Это также помогает в обнаружении и диагностике заболеваний, вызванных биологическими агентами.
• В косметической промышленности наночастицы некоторых минералов используются для изготовления солнцезащитных средств, обеспечивающих долговременную защиту от ультрафиолета. Их также использовали для изготовления дезодорантов.
• Свойства наночастиц были эффективно использованы для создания композитного материала, который используется для производства современных резиновых шин транспортных средств. Его материал представляет собой композицию из каучука и неорганического наполнителя из наночастиц, усиливающих структуру. Материал более прочный, износостойкий и демонстрирует лучшее сцепление с дорожным покрытием.
• Наночастицы нашли применение в производстве устойчивых к растрескиванию красок, обеспыливающих покрытий для стен, устойчивых к царапинам солнцезащитных очков, грязеотталкивающих тканей и т.д. очистители воздуха.
• Продукты спортивной индустрии также изготавливаются с использованием наночастиц для повышения производительности за счет таких качеств, как легкий вес, долговечность и устойчивость к повреждениям.

Производство наночастиц:

Встречающиеся в природе наночастицы включают оксиды и карбонаты, образующиеся в больших количествах при сгорании дизельного топлива. Они также образуются во время извержений вулканов и лесных пожаров. Наночастицы могут быть получены синтетическим путем, что играет важную роль в различных областях. С развитием нанотехнологий синтетическим путем производится ряд наночастиц требуемой формы и размеров в диапазоне от 1 до 100 нанометров. Цель состоит в том, чтобы получить компоненты с определенными поверхностными характеристиками и химическим составом.

Они различаются по своим свойствам и могут эффективно использоваться для различных целей. Эти свойства могут способствовать созданию более прочных, легких и чистых систем и продуктов, широко используемых в промышленности, медицине и домашнем хозяйстве. Размером и характеристиками поверхности наночастиц можно управлять, что упрощает их применение различными способами для достижения желаемых результатов.

Важные данные о наночастицах:

• Наночастицы серебра используются в производстве медицинского оборудования, текстиля и косметики, благодаря их противогрибковым и антибактериальным свойствам.
• 3D-принтеры испускают наночастицы, которые могут быть опасны для чувствительных людей в более высоких концентрациях, которые зависят от типов нитей, используемых в процессе печати.

Вывод:

Изучение и исследования наночастиц набирают обороты в области науки и техники. Нанотехнология занимается изучением и применением чрезвычайно малых объектов в различных областях науки, таких как физика, химия, биология, металлургия и инженерия. Развитие нанотехнологий открыло новые пути использования наночастиц в различных областях. Наночастицы продемонстрировали свою эффективность и преимущества в биомедицинских, механических и электронных областях. Специфические и уникальные свойства этих частиц используются в научных целях для достижения результатов, которые способствуют важным достижениям в различных областях.