Учебное пособие. — Минск: Вышэйшая школа, 2015. - 512 с.
Освещены проблемы современного материаловедения. Показано, что в настоящее время наноматериаловедение – наиболее перспективная область. Исследования и разработки по наноматериалам и нанотехнологиям являются стратегически важными. С ними связана новая научно-техническая революция – нанореволюция.
Представлены процессы, проходящие на атомно-молекулярном уровне. Их изучение открывает новые перспективы развития для всех отраслей народного хозяйства, в том числе машиностроительной, медицинской, пищевой, парфюмерной, электронной промышленности и др.
Для студентов технических специальностей учреждений высшего образования. Будет полезно инженерам различного профиля. Предисловие
Введение
Наноматериалы: размерность, история, определения
Размерность: нанообъекты, нанонаука и нанотехника.
Наноразмерный фактор в материаловедении.
Фундаментальные науки и нанонаука.
Специфика наноматериалов и нанотехнологий.
История и прогноз развития наноматериалов.
Нанокластеры и наноструктуры
Нанокластеры
Классическая теория зародышеобразования.
Методы синтеза кластеров.
Структура и свойства кластеров.
«Магические» числа.
Теоретическая модель кластера.
Наноструктуры
Классификация наноструктур.
Материалы одномерных наноструктур.
Углеродные нанотрубки и фуллерены.
Неорганические тубулярные структуры.
Двумерные и трехмерные наноструктуры.
Методы исследования наноматериалов
Сканирующая зондовая микроскопия
Сканирующая туннельная микроскопия.
Атомно-силовая микроскопия.
Автоионная микроскопия
Методы электронной микроскопии
Возможности электронной микроскопии.
Спектроскопические методы
Ядерный магнитный резонанс.
Электронный парамагнитный резонанс.
ИК- и КР-спектроскопии.
Рентгеновская и фотоэлектронная спектроскопии.
Мессбауэровская спектроскопия.
Дифракционные методы исследования
Конструкционные нанокристаллические материалы
Наночастицы и нанопорошки.
Тонкопленочные структуры.
Конструкционные материалы.
Нанокристаллические материалы.
Нанокомпозиционные материалы.
Функциональные материалы.
Физико-механические свойства наноматериалов.
Материалы для наноэлектроники
Закон Мура и основные функции наноэлектроники.
Совершенствование традиционной «кремниевой» электроники
Нанолитография.
Основные компоненты микросхем.
Логические и запоминающие ячейки.
Системы долговременной памяти.
Микроэлектроника «рядом с кремнием».
Электроника «без кремния».
Квантовые устройства и молекулярная электроника.
Наноматериалы для приборов, машин и аппаратов
Наномеханика.
Гидродинамика наножидкостей.
Нанотрибология.
Производство микро- и наноприборов.
Сенсоры.
Актуаторы, манипуляторы, двигатели.
Интегрированные системы.
Наноматериалы в аэрокосмической отрасли.
Наноматериалы для медицины и биотехнологий
Нанобиотехнологии
Самосборка, самоорганизация, генная инженерия.
Искусственные мембраны, наноконтейнеры, нанореакторы, мицеллы.
Будущее нанобиотехнологий.
Наномедицина
Нанолекарства и их адресная доставка.
Другие аспекты наномедицины.
Нанотехнологии и защита окружающей среды
Атомная и глобальная энергетика – энергетика будущего
Общие проблемы энергетики и нанотехнологии.
Перспективы использования наноматериалов и нанотехнологий.
Наноструктурные материалы в ядерной энергетике.
Наноматериалы в водородной энергетике.
Реализованные и перспективные наноматериалы
Строительное наноматериаловедение.
Наноматериалы в агропромышленном комплексе.
Военные приложения наноматериалов.
Применение наноматериалов.
Нанопродукты
Возможности для машиностроения.
Нанопродукты в других областях.
Нанотоксикология
Заключение
Литература
Освещены проблемы современного материаловедения. Показано, что в настоящее время наноматериаловедение – наиболее перспективная область. Исследования и разработки по наноматериалам и нанотехнологиям являются стратегически важными. С ними связана новая научно-техническая революция – нанореволюция.
Представлены процессы, проходящие на атомно-молекулярном уровне. Их изучение открывает новые перспективы развития для всех отраслей народного хозяйства, в том числе машиностроительной, медицинской, пищевой, парфюмерной, электронной промышленности и др.
Для студентов технических специальностей учреждений высшего образования. Будет полезно инженерам различного профиля. Предисловие
Введение
Наноматериалы: размерность, история, определения
Размерность: нанообъекты, нанонаука и нанотехника.
Наноразмерный фактор в материаловедении.
Фундаментальные науки и нанонаука.
Специфика наноматериалов и нанотехнологий.
История и прогноз развития наноматериалов.
Нанокластеры и наноструктуры
Нанокластеры
Классическая теория зародышеобразования.
Методы синтеза кластеров.
Структура и свойства кластеров.
«Магические» числа.
Теоретическая модель кластера.
Наноструктуры
Классификация наноструктур.
Материалы одномерных наноструктур.
Углеродные нанотрубки и фуллерены.
Неорганические тубулярные структуры.
Двумерные и трехмерные наноструктуры.
Методы исследования наноматериалов
Сканирующая зондовая микроскопия
Сканирующая туннельная микроскопия.
Атомно-силовая микроскопия.
Автоионная микроскопия
Методы электронной микроскопии
Возможности электронной микроскопии.
Спектроскопические методы
Ядерный магнитный резонанс.
Электронный парамагнитный резонанс.
ИК- и КР-спектроскопии.
Рентгеновская и фотоэлектронная спектроскопии.
Мессбауэровская спектроскопия.
Дифракционные методы исследования
Конструкционные нанокристаллические материалы
Наночастицы и нанопорошки.
Тонкопленочные структуры.
Конструкционные материалы.
Нанокристаллические материалы.
Нанокомпозиционные материалы.
Функциональные материалы.
Физико-механические свойства наноматериалов.
Материалы для наноэлектроники
Закон Мура и основные функции наноэлектроники.
Совершенствование традиционной «кремниевой» электроники
Нанолитография.
Основные компоненты микросхем.
Логические и запоминающие ячейки.
Системы долговременной памяти.
Микроэлектроника «рядом с кремнием».
Электроника «без кремния».
Квантовые устройства и молекулярная электроника.
Наноматериалы для приборов, машин и аппаратов
Наномеханика.
Гидродинамика наножидкостей.
Нанотрибология.
Производство микро- и наноприборов.
Сенсоры.
Актуаторы, манипуляторы, двигатели.
Интегрированные системы.
Наноматериалы в аэрокосмической отрасли.
Наноматериалы для медицины и биотехнологий
Нанобиотехнологии
Самосборка, самоорганизация, генная инженерия.
Искусственные мембраны, наноконтейнеры, нанореакторы, мицеллы.
Будущее нанобиотехнологий.
Наномедицина
Нанолекарства и их адресная доставка.
Другие аспекты наномедицины.
Нанотехнологии и защита окружающей среды
Атомная и глобальная энергетика – энергетика будущего
Общие проблемы энергетики и нанотехнологии.
Перспективы использования наноматериалов и нанотехнологий.
Наноструктурные материалы в ядерной энергетике.
Наноматериалы в водородной энергетике.
Реализованные и перспективные наноматериалы
Строительное наноматериаловедение.
Наноматериалы в агропромышленном комплексе.
Военные приложения наноматериалов.
Применение наноматериалов.
Нанопродукты
Возможности для машиностроения.
Нанопродукты в других областях.
Нанотоксикология
Заключение
Литература