nanokomposiitteja

Nanokomposiitit (nanokomposiititjä) ovat komposiitteja, joiden täyte- tai lisäaineet ovat nanoskoossa, tyypillisesti 1–100 nanometriä. Tällaiset lisäaineet voivat olla mineraalisia nanopartikkeleita, nanosheettejä tai hiili-pohjaisia yhdisteitä, jotka muodostavat suuret pinta-alat matriisiin nähden. Yleisimmät matriisit ovat polymeerit, mutta nanokomposiitit valmistetaan myös keramiikasta ja metallista.

Yleisimmät nanolisäaineet ovat esimerkiksi savia (montmorilloni), piidioksidia sekä grafiini ja hiili-nanotubukset. Näiden lisäaineiden tarkoituksena on jakautua tasaisesti matriisissa ja muodostaa runsaasti rajapintavuorovaikutuspintoja, mikä parantaa kokonaisuuden ominaisuuksia. Eri täyteaineet vaikuttavat sekä mekaanisiin että termisiin ominaisuuksiin.

Valmistusmenetelmät: sulatussekoitus (melt blending), ratkaisulevitys sekä in situ polymerointi, ja hajautusmenetelmät kuten ultrasonikointi. Tasainen dispersion ja vahvat rajapintavuorovaikutukset matriisin kanssa ovat kriittisiä onnistumisen kannalta.

Nanokomposiitit parantavat ominaisuuksia kuten mekaanista lujuutta ja jäykkyyttä sekä kulutuskestävyyttä. Ne voivat myös vähentää kaasujen ja kosteuden läpäisyä sekä parantaa palonkestävyyttä. Hiili-pohjaiset täyteaineet voivat lisätä sähkön- tai lämmönjohtavuutta. Sovelluksia on laajasti autoteollisuudessa, rakennus- ja pakkausteollisuudessa, elektroniikassa sekä biolääketieteessä.

Haasteina ovat lisäaineen tasainen jakautuminen ja agglomerointi, kustannukset, prosessin toistettavuus sekä ympäristö- ja terveysriskit. Tutkimuksessa kehitetään parempia dispersion- ja rajapintamenetelmiä sekä standardeja riskinarviointiin.