NANOTECHNOLOGIE.

Prezentace na téma: "NANOTECHNOLOGIE."— Transkript prezentace:

1 NANOTECHNOLOGIE

2 Porovnání velikosti poměr velikosti 100 nm kopací míč zeměkoule

3

4

5

6 Nano = řecky TRPASLÍK 1 nm = 1000x menší než vlas

7 Lidský vlas a nanovlákna

8 1 nm = přírůstek nehtu za 1 sekundu

9 Nanotechnologie Se zabývá výrobou nanočástic a využitím technologií v měřítku řádově nanometrů obvykle cca 1–100 nm - tzn. 10−9 m (miliardtiny metru) přibližně tisícina tloušťky lidského vlasu NANOMATERIÁLY mají nové VLASTNOSTI Na nanočástice NEPŮSOBÍ GRAVITACE !!!

10 ROZDĚLENÍ NANOTECHNOLOGIE
Mokrá (wet) - biologické systémy Suchá (dry) - na bázi C– fulereny,nanotrubičky, na bázi Si a jiných materiálů používá se u kovů - má vliv na jejich vlastnosti: ELEKTRICKÉ MAGNETICKÉ OPTICKÉ MECHANICKÉ

11 Nanostroje

12 Základní formy uhlíku grafit Diamant

13 Formy uhlíku Diamant Tuha – grafit Fulereny fulleridy Nanotrubice
nanopěna

14 Nanotrubičky

15 Uhlíkové nanotrubičky
trubičky z čistého C s průměrem 1 až 30 nm dlouhé až 1 mm Podle struktury - polovodiče - elektricky vodivé látky (1000xlépe než měď) - tepelně vodivé (2x lépe než diamant) - 20x pevnější než ocel - ohebné atd.

16 POUŽITÍ FULERENŮ NEJPEVNĚJŠÍ MATERIÁLY 100 X PEVNĚJŠÍ, NEŽ OCEL
PŘI MALÉ PEVNOSTI SUPERPEVNÉ MATERIÁLY SUPERLEHKÉ MATERIÁLY

17 Fullerid

18 POUŽITÍ FULERENŮ AUTOMOBILOVÝ PRŮMYSL LETECTVÍ STAVEBNICTVÍ MEDICÍNA
POČÍTAČOVÝ PRŮMYSL MONITORY A TELEVIZNÍ OBRAZOVKY FILTRY NA ŠKODLIVÉ LÁTKY

19 Nanopěna

20 VYUŽITÍ NANOTECHNOLOGIÍ
MEDICÍNA INFORMAČNÍ TECHNOLOGIE VÝROBA A AKUMULACE ENERGIE – např. VODÍKOVÉ PALIVOVÉ ČLÁNKY, SOLÁRNÍ ČLÁNKY, IZOLACE, ÚČINNĚJŠÍ OSVĚTLENÍ, ÚSPORY ENERGIÍ NOVÉ MATERIÁLY –vyšší ochrana před poškrábáním, oxidací, kyselinami, zvýšení sterilnosti

21 Použití v medicíně Kapsle léku – mikrobublinky putují krevním řečištěm k nádoru sledovány ultrazvukem nebo magnetickou rezonancí Když dorazí do nádoru - cílený ultrazvukový paprsek je „odpálí“ Mikrobublinky prasknou a léky se uvolní mezi rakovinné buňky Zbytek bublinek organismus vyloučí

22 Nanotechnologie ve strojírenství
supertvrdé povrchy s nízkým třením samočisticí nepoškrabatelné laky Povlaky obráběcích nástrojů automobilový průmysl - nesmáčivé povrchy, filtry čelních skel

23 Česká nanotechnologie
Vědci liberecké Technické univerzity vyvinuli technologii, která umožňuje průmyslovou výrobu nanovláken – pomocí nanospiderů profesor Oldřicha Jirsák

24 Nanospider vytváří nanovlákna z kapalinových polymerů působením silného elektrického pole

25 Využití nanovláken Filtrace Zdravotnictví zvuková izolace Stavebnictví
automobilový průmysl ochranné a bariérové oděvy pro armádu i sportovce materiály pro alternativní zdroje energie extrémně pevné a lehké konstrukční materiály

26

27 Nanovlákno - hlavní materiál třetího tisíciletí
v biomedicíně pěstovat buňky lidské tkáně Textilie se osází buňkami pacienta a vypěstuje se na ní mimo tělo nemocného jeho vlastní plnohodnotná tkáň. Může to být kostní či nervová tkáň, chrupavka i jaterní buňky

28 Způsoby výroby nanočástic
Metody Top-Down , odshora dolů Bottom up - Odspoda nahoru

29 Metody Top-Down - odshora dolů fyzikální metody
1. Nanomletí : produkce nanočástic <5 nm kuličky 2. Válcování (rozklepávání): rozklepání do tenkých vrstev - Au do tloušťky plíšku 50 nm 3. Protahování: Vysokým tlakem se materiál přivede do plastického stavu -nanodrátky Bi 4. Ultrajemné řezání -např. diamantové pilky plátky <100 nm 5. Elektrostatické zvlákňování

30 Bottom up - Odspoda nahoru
CVD (Chemical Vapour Deposition) : produkce povlaků z plynné fáze Spalování - spalováním SiH4 se vytvoří nanočástice Si Litografie - výroba integrovaných obvodů

31 Povlaky TiN

32 CVD - Chemical Vapour Deposition
K přenosu chemické látky dochází pomocí nosného plynu k substrátu, kde se chemicky rozkládá

33 CVD - Chemical Vapour Deposition Povlakováním se zvýší tvrdost, tloušťka vrstvy 10nm –10μm.

34 Plazmová nanolitografie

35 LITOGRAFIE Na Si desku se nanášejí a vyleptávají vrstvy
Před každým krokem se deska pokryje citlivým materiálem a připraví se průsvitná maska s motivem, který chceme nanést Maska funguje jako negativ – prosvítíme desku v těch místech, kam dopadne světlo Na desce zůstane motiv, jako byl na masce

36 EPITAXE JEDEN ZA ZPŮSOBŮ PŘÍPRAVY NANOMATERIÁLŮ
VÝSTAVBA KRYSTALŮ NA Si deskách Není to napařování nebo naprašování!!!! Krystalický proces, při kterém se na podložce = Si desce vytváří vrstva atomů

37 Plynná epitaxe Používá se na velmi tenké vrstvy = POVRCHOVÉ VRSTVY
BRUSNÉ PLOCHY VRTÁKŮ, FRÉZEK… VELMI TVRDÉ VRSTVY nitridů TiN ŘEZNÉ KERAMIKY REFLEXNÍ VRSTVY ZRCADEL INFRAČERVENÁ ZRCADLA NA BUDOVY A SKLENÍKY

38 Epitaxe atomových vrstev
růst tenkých krystalických vrstev na povrchu krystalu (podložky), při němž krystalická mřížka vrstvy navazuje bezprostředně na mřížku podložky

39 Nanotrubičky ve vrstvě mění indexu lomu dopadajícího světla

40 Ochranná vrstva autoskla

41 ANTI reflexní sklo pro zřetelné navýšení výkonu kolektoru až o 10%

42 POVRCHY MATERIÁLŮ S NANOVRSTVOU
ZVĚTŠENÍ ENERGETICKÉ ÚČINNOSTI VZNIK NOVÝCH VLASTNOSTÍ DELŠÍ ŽIVOTNOST POVRCHŮ VRSTVY S MALÝM TŘENÍM VRSTVY S VELKÝM TŘENÍM FRIKČNÍ MATERIÁLY S VELKOU TEPELNOU ODOLNOSTÍ