Prezentacja programu PowerPoint

2013-06-12
Nanoproszki Ceramiczne
Wstęp
Nanoproszki Ceramiczne – Wykład I – Wstęp
Skala
natura
technika
Nanoproszki Ceramiczne – Wykład I – Wstęp
Skąd się wzięło NANO?
Richard Feynman – wykład na dorocznym spotkaniu American Physical
Society w Caltech w 1959 r. - “There's Plenty of Room at the Bottom” co trzeba zrobić by zmieścić 24-tomową Encyklopedię Britannikę na
łebku od szpilki?
Nagrody Feynmana …
I. … za wykonanie silnika mieszczącego się w sześcianie o boku nie
większym niż 1/64 cala - William H. McLellan, 1960, silnik o masie 250
mikrogramów i mocy 1 mW.
II. … za zmniejszenie strony z książki do rozmiaru w skali 1/25 000 Thomas Newman, 1985, Uniwersytet Stanforda, pierwszy akapit
Opowieści o dwóch miastach Karola Dickensa.
1
2013-06-12
Nanoproszki Ceramiczne – Wykład I – Wstęp
Skąd się wzięło NANO?
Feynman używała pojęcia „nanotechnologia” w kontekście zastosowania
„nanomaszyn” do wytwarzania bardziej złożonych i większych
produktów (również samych nanomaszyn) - wytwarzanie molekularne
(MNT - molecular-manufacturing-based nanotechnology).
Eric Drexler rozpowszechnił pojęcie nanotechnologii w pracy “Engines of
Creation: The Coming Era of Nanotechnology” z 1986 r. W 1991 r.
obronił na MIT pierwszy na świecie w dziejach nauki doktorat z
nanotechnologii molekularnej.
W późniejszych latach zaczęto używać określenia „nano” w stosunku do
produktów, których elementy składowe posiadają mniej niż 100
nanometrów wielkości. Zgodnie z tą definicją, odmienną ideowo od
definicji Feynmana, nanotechnologia nie zajmuje się już wytwarzaniem
w skali nano całych systemów produkcyjnych, tylko samych produktów.
Nanoproszki Ceramiczne – Wykład I – Wstęp
Czym jest NANO?
Nanomateriały – proszki, warstwy i spieki polikrystaliczne o
rozmiarach „ziaren” w zakresie nanometrycznym i o innych
właściwościach niż te same materiały zbudowane z większych
„ziaren”. Różnice we właściwościach wynikają z wielkości
obiektów tworzących te materiały.
Nanotechnologie - zestaw technik i sposobów tworzenia
obiektów
materialnych
o
rozmiarach
nanometrycznych
(umownie od 0,1 do 100 nanometrów) a także technologie
posługiwania się nimi do wytwarzania obiektów większych niż w
skali nanometrycznej.
Nanoproszki Ceramiczne – Wykład I – Wstęp
Biznes NANO?
KTO?
ZA ILE?
duże przedsiębiorstwa
10%
instytuty badawcze
i uczelnie
32%
małe i średnie
przedsiebiorstwa
40%
joint ventures
7%
inne 11%
CO?
badania elektronika
naukowe
11%
14%
medycyna i leki
21%
produkty
komercyjne
7%
inne* 16%
materiały
i technologie
31%
* telekomunikacja 4%
analizy 4%
technologie informatyczne 4%
przechowywanie enegii 4%
2
2013-06-12
Nanoproszki Ceramiczne – Wykład I – Wstęp
NANO w Polsce
Nanoproszki Ceramiczne – Wykład I – Wstęp
Dlaczego NANO jest inne?
Powierzchnie – wraz ze zmniejszaniem się wymiarów liniowych
rośnie
rozwinięcie
powierzchni
swobodnej,
obszaru
uprzywilejowanego energetycznie;
Granice rozdziału – połączenie małych obiektów w zespół
powoduje powstanie dużych ilości granic, różniących się
właściwościami od wnętrza materiału;
Obszary przypowierzchniowe i przygraniczne – duże krzywizny
powodują deformację strukturalną obszarów sąsiadujących z
powierzchnią lub granicą rozdziału;
Objętość krytyczna – niektóre zjawiska wymagają minimalnej
objętości materiału (domeny);
Nanoproszki Ceramiczne – Wykład I – Wstęp
Jak się robi NANO?
NANO
BOTTOM-UP
SUB-NANO
TOP-DOWN
MAKRO
3
2013-06-12
Nanoproszki Ceramiczne – Wykład I – Wstęp
Tematyka wykładów
1. Rola powierzchni swobodnej, zależność energii i stanu powierzchni od
jej krzywizny;
2. Fizykochemiczne podstawy syntezy nanoproszków – termodynamika i
kinetyka krystalizacji, zarodkowanie homo- i heterogeniczne, sposoby
kontrolowania procesu wzrostu kryształów;
3. Fizyczne metody syntezy nanoproszków – rozdrabnianie, PVD,
parowanie-kondensacja, ablacja laserowa;
4. Chemiczne metody syntezy nanoproszków – zol-żel, wymuszona
hydroliza, metody aerozolowe, metody płomieniowe, SHS;
5. Nanoproszki specjalne – fulereny, nanorurki, nanoproszki hybrydowe,
core-shell, nanoproszki metaliczne;
6. Metody charakterystyki nanoproszków – XRD, SAXS, SEM, TEM, AFM,
kondensacja kapilarna,
7. Formowanie i spiekanie naoproszków;
8. Zastosowanie nanoproszków – nanoelektronika molekularna, sensory,
katalizatory, ogniwa fotoelektrochemiczne, materiały fotoniczne,
nanomateriały bioaktywne;
Nanoproszki Ceramiczne – Wykład I – Wstęp
Seminaria
1. Wykład Richarda Feynmana;
2. Maszyny molekularne;
3. Biochipy;
4. Plazmonika;
5. Metamateriały;
6. Nanotkaniny;
7. Spintronika
8. Nanomedycyna
9. MEMS i NEMS
10.Nano w armii
11.Grafen
12.nanokatalizatory
4