Детонационные наноалмазы. Синтез, свойства и применение
Информация - Химия
Другие материалы по предмету Химия
?ой или ледяной оболочки синтезируются частицы размером 5 - 12 нм, обладающие абразивными свойствами.
Уникальные качества и разнообразие структур делает наноалмаз перспективным материалом в различных областях современных технологий.
Так, например, благодаря высокой сорбционной способности, обусловленной сверхвысокой поверхностной активностью частиц, наноалмазы могут применяться в медицине, в частности, в борьбе против рака.
Частицы, объединенные в агрегаты размером 50-100 нм, могут быть использованы в качестве поставщиков лекарства к здоровым клеткам или ядовитых препаратов к клеткам раковых опухолей. При этом не наблюдается негативных последствий для здоровых клеток организма, как это происходит при использовании современных способов доставки. Материалы, используемые в настоящее время, могут вызывать воспаление, которое может блокировать деятельность противораковых лекарств и даже ускорить рост опухоли, чего не происходит при выпуске препарата агрегатами наноалмаза. В отличие от современных средств доставки (липосомы и полимеросомы - полые сферические полимерные образования, заполненные активным препаратом), кластеры наноалмазов не убивают здоровые клетки, имеют размер приблизительно в 100 раз меньше, но при этом могут нести на своей поверхности в несколько раз больше лекарственного препарата. Наноалмазы могут свободно циркулировать по телу и легче проникают через мембраны клеток внутрь.
В 2000 году водные суспензии наноалмазов были впервые применены для осуществления помощи онкологически больным - добровольцам с VI стадией рака, прошедшим курсы химио- и радиотерапии. Больные принимали суспензию по столовой ложке три раза в день, положительный эффект проявлялся в существенном уменьшении или полном исчезновении ранее присутствующих сильных болей, улучшении показателей крови, нормализации перистальтики кишечника, даже если его проходимость была полностью заблокирована. Лежачие больные смогли вставать и передвигаться, наблюдался усиленный вывод из организма различных токсинов, происходила заметная активация иммунной системы. Таким образом, использование наноалмазов значительно облегчило физическое состояние смертельно больных людей, срок их жизни увеличился как минимум в три раза по сравнению с прогнозируемым.
Сверхмалые размеры частиц и наличие на их поверхности функциональных групп, сосредоточенных в малом объеме, определяют высокую активность влияния на окружающую среду. Наноалмаз является своеобразным структурообразующим материалом, что определяет его популярность в гальванотехнике. В процессе осаждения взвешенные частицы взаимодействуют с поверхностью растущего покрытия благодаря гидродинамическим, электростатическим и молекулярным силам. Малые размеры наноалмазов обеспечивают их равномерное распределение в покрытии при очень малом содержании в электролите - десятые доли процента. Частицы внедряются в осаждаемую металлическую пленку в виде отдельных частиц и агломератов (рисунок 4).
Рисунок 4
Присутствие наноалмазных включений значительно повышает качество покрытий. Так, например, введение ультрадисперсных алмазов в электролит приводит к снижению пористости покрытия, наноалмазные частицы останавливают рост кристаллитов металлов; таким образом, повышается плотность покрытия. На рисунке 5 видно, как меняется размер зерен никелевого покрытия при введении наноалмазов.
Благодаря этим изменениям существенно возрастает износостойкость, микротвердость, эластичность и коррозийная стойкость покрытий. При этом электрофизические свойства покрытий практически не меняются.
Также ультрадисперсные алмазы повышают прочность и износостойкость различных полимерных композитов, в том числе резин. При модифицировании каучуков наноалмазами возрастает сопротивление разрыву и усталостная выносливость, при этом эластичность не уменьшается, повышается морозостойкость.
Полировальные системы, содержащие ультрадисперсные алмазы, позволяют получить совершенную зеркальную поверхность любой геометрической формы, без дефектов, с высотой шероховатости рельефа всего 2 - 8 нм. Высокая полирующая способность суспензий с наноалмазами определяется, в основном, чрезвычайно большим числом частиц в единичном объеме (10/см) и их поверхностной активностью. Такие составы применяются в финишном полировании материалов, используемых в радиотехнике, электронике, оптике, машиностроении, медицине. Полировка наноалмазной суспензией различных ювелирных камней придает им новый сильный блеск.
Использование наноалмазов для усиления прочностных свойств абразивного инструмента приводит к одновременному повышению как прочностных, так и эластичных качеств.
Строение наноалмазных частиц (теплоотводящее диэлектрическое ядро и нагреваемая током оболочка) идеально подходит для электронной полевой эмиссии в вакууме. При этом пороговая напряженность электрического поля на четыре порядка ниже, чем для полевых эмиттеров, выполненных из металла. Эмиссионные свойства наноалмазов определяют возможность их применения для изготовления сверхминиатюрных источников рентгеновского излучения, устройств для передачи и приема изображений с очень высокой разрешающей способностью, плоских люминесцентных источников света.
Наноалмазная шихта добавляется в смазочные масла и присадки для повышения их трибологиче?/p>