nanokomposiitteihin

Nanokomposiitit ovat koostumukseltaan seoksia, joissa matriisi – yleisimmin polymeeri, mutta myös metalli tai keraaminen aine – vahvistetaan nanoskalaisilla täyteaineilla. Täyteaineet voivat olla nanopartikkelia, nanotubuksia tai kaksidimensionaalisia nanorakenteita. Pienikokoisten täyteaineiden suurella pinta-alalla voidaan parantaa mekanisia ominaisuuksia, lämmönjohtavuutta sekä este- ja sähköisiä ominaisuuksia.

Matriisityypin mukaan nanokomposiitit jaetaan yleensä polymerisiin, metallisiin ja keraamisiin nanokomposiitteihin. Yleisin matriisi on polymeeri; täyteaineina käytetään esimerkiksi nanosilikaa, grafenia tai grafen oksideita, hiili-nanontubuksia sekä keraamisia nanopartikkeleita. Näiden lisäykset voivat parantaa lujuutta, jäykkyyttä, kulutuskestävyyttä sekä tiiviyttä ja samalla muuttaa läpäisyä sekä sähkönjohtavuutta riippuen sovelluksesta.

Valmistusmenetelmät kattavat melt blendingin, solvent castingin, in situ polymeroinnin sekä kalvolta tai levittäen tapahtuvat valmistusmenetelmät. Dispersion ja täyteaineen juoksevuus ovat keskeisiä haasteita; täydennystä parannetaan usein pinta- ja funktioalisoimalla sekä hyödyntämällä ultrasonointia tai muita dispersion-tekniikoita.

Sovellukset vaihtelevat pakkausmateriaaleista auto- ja ilmailuteollisuuteen sekä elektroniikkaan ja rakennusmateriaaleihin. Lääketieteen sovelluksissa tutkitaan esimerkiksi lääkkeiden vapauttamista ja kudoskorjausta. Haasteita ovat tuotantokustannukset, skaalautuvuus sekä turvallisuus- ja ympäristövaikutukset nanopartikkelien osalta; näitä arvioidaan elinkaaren ja sääntelyn kautta.