Nanomateriały inżynierskie konstrukcyjne i funkcjonalne (Wydawnictwo Naukowe PWN)

Tytuł Nanomateriały inżynierskie konstrukcyjne i ergonomiczne Język polski Wydawnictwo Wydawnictwo Naukowe PWN ISBN 978-83-01-16418-8 Rok wydania 2010 Warszawa Wydanie 1 liczba stron 354 Format pdf Spis treści Przedmowa IX 1. Wprowadzenie 1 1.1. Nanomateriały – definicje, podstawowe pojęcia i przykłady 1 1.2. Materiały we współczesnej technologii 5 1.3. Klasyfikacja materiałów inżynierskich 12 1.4. Budowa tworzyw inżynierskich 14 1.4.1. Komponenty mikrostruktury tworzyw 17 1.4.2. Hierarchiczność struktury materiałów 24 Literatura 26 2. Struktura i parametry tworzyw inżynierskich 27 2.1. Metale 28 2.2. Ceramiki 38 2.3. Polimery 42 2.4. Kompozyty 45 Literatura 49 3. Struktura i parametry nanomateriałów 51 3.1. Podstawowe zjawiska stosowane w nanomateriałach 52 3.2. Wpływ skali rozmiarowej 53 3.2.1. Zależność Halla–Petcha 53 3.2.2. Charakterystyczne rozmiary i odległości w mikrostrukturze 56 3.2.3. Gradient odkształcenia 56 3.3. Wpływ powierzchni granicznych 57 3.3.1. Poślizg po granicach ziaren 58 3.4. Atrybuty mechaniczne 59 3.4.1. Moduł rozciągliwości i efekty niesprężyste 60 3.4.2. Ciągliwość 60 3.4.3. Naprężenie uplastyczniające i trwałość 63 3.4.4. Trwałość teoretyczna 63 3.4.5. Granica plastyczności 65 3.4.6. Solidność na rozciąganie 66 3.4.7. Twardość 67 3.4.8. Odporność na pękanie 68 3.4.9. Odporność zmęczeniowa 72 3.4.10. Zużycie ścierne 73 3.5. Właściwości grzewcze 74 3.6. Parametry chemiczne i biologiczne 74 Literatura 75 4. Charakteryzowanie i modelowanie nanomateriałów 78 4.1. Metody obrazowania struktury nanomateriałów 79 4.1.1. Mikroskopia elektronowa 79 4.1.2. Mikroskopia sond skanujących 87 4.1.3. Metody rentgenowskie 88 4.1.4. Techniki tomograficzne 91 4.2. Opis ilościowy struktury 92 4.2.1. Analiza liczby obiektów 94 4.2.2. Analiza wielkości (wymiaru) obiektów 95 4.2.3. Analiza udziału pojemnościowego obiektów 96 4.2.4. Analiza kształtu obiektów 97 4.2.5. Analiza sposobu rozmieszczenia obiektów 98 4.3. Modelowanie cechy i procesów zachodzących w nanomateriałach 99 4.3.1. Metody obliczeniowe 100 4.3.2. Przykład modelowania cechy granic ziaren 105 4.3.3. Przykład modelowania parametry mechanicznych 113 4.3.4. Modelowanie stabilności termicznej 119 Literatura 125 5. Nanometale 130 5.1. Metody wytwarzania 131 5.1.1. Osadzanie z fazy gazowej lub ciekłej 132 5.1.2. Szybkie chłodzenie i nanokrystalizacja z fazy amorficznej 133 5.1.3. Konsolidacja nanoproszków 134 5.1.4. Metody sporego odkształcenia plastycznego 135 5.2. Parametry nanometali 143 5.3. Przykłady zastosowań nanometali 151 Literatura 154 6. Nanoproszki i nanospieki ceramiczne 157 6.1. Standardowe cechy nanoproszków 158 6.1.1. Powierzchnia właściwa 158 6.1.2. Aglomeracja nanocząstek 160 6.1.3. Właściwości magnetyczne 163 6.2. Metody wytwarzania nanoproszków 164 6.2.1. Metody osadzania z fazy gazowej 164 6.2.2. Metody osadzania z fazy ciekłej 165 6.2.3. Metody rozdrabniania 168 6.3. Eksperymentalne metody pomiaru wielkości nanocząstek 170 6.3.1. Metody pośrednie 170 6.3.2. Metody bezpośrednie 172 6.3.3. Parametry charakteryzujące populację nanocząstek 173 6.4. Formowanie i spiekanie nanoproszków 176 6.4.1. Zagęszczanie 177 6.4.2. Spiekanie 178 6.4.3. Badania skonsolidowanych proszków 181 Literatura 184 7. Nanokompozyty 186 7.1. Podstawowe pojęcia 186 7.2. Metody wytwarzania 194 7.2.1. Nanokompozyty ceramiczne i srebrne 194 7.2.2. Nanokompozyty polimerowe 201 7.3. Wpływ nanonapełniacza na atrybuty nanokompozytów 205 7.4. Przykłady zastosowań 213 Literatura 218 8. Nanowarstwy powierzchniowe 220 8.1. Metody otrzymywania 223 8.1.1. Wytwarzanie pasywnych warstw tlenkowych 223 8.1.2. Metody osadzania z fazy gazowej 224 8.1.3. Osadzanie elektrolityczne 227 8.1.4. Metody mechaniczne 228 8.2. Metody charakteryzowania 230 8.2.1. Badania spektroskopowe 230 8.2.2. Badania mikrostruktury 234 8.2.3. Pomiary atrybuty mechanicznych 239 8.3. Przykłady 243 8.3.1. Nanowarstwy tlenkowe na metalach 243 8.3.2. Powłoki PVD na bazie azotków metali 247 Literatura 253 9. Nanowłókna 256 9.1. Wprowadzenie – nanowłókna polimerowe 256 9.2. Metody wytwarzania nanowłókien 257 9.2.1. Ciągnienie nanowłókien 258 9.2.2. Synteza według szablonu 259 9.2.3. Rozdzielanie faz 259 9.2.4. Samoorganizacja molekularna 259 9.2.5. Elektroprzędzenie nanowłókien 260 9.3. Cykl elektroprzędzenia z roztworu 260 9.3.1. Właściwości roztworu polimerowego 261 9.3.2. Wpływ warunków procesu 264 9.3.3. Wpływ parametrów otoczenia na proces 266 9.4. Elektroprzędzenie ze stopionego polimeru 267 9.5. Wytwarzanie nanowłókien o rozmaitej morfologii 267 9.5.1. Nanowłókna porowate 268 9.5.2. Nanowłókna płaskie lub wstążkowe 268 9.5.3. Nanowłókna rozgałęzione 269 9.5.4. Nanowłókna wydrążone 270 9.5.5. Nanowłókna o najróżniejszej kompilacji 271 9.5.6. Nanowłókna ukierunkowane 271 9.6. Charakteryzacja cechy nanowłókien 272 9.6.1. Morfologia nanowłókien 272 9.6.2. Parametry mechaniczne nanowłókien 275 9.7. Zastosowanie nanowłókien w medycynie 277 9.7.1. Inżynieria tkankowa 277 9.7.2. Uwalnianie leków 282 9.7.3. Materiały opatrunkowe 283 Literatura 284 10. Nanostruktury węglowe 288 10.1. Nanorurki węglowe 291 10.1.1. Struktura nanorurek węglowych 291 10.1.2. Struktura elektronowa nanorurek węglowych 293 10.1.3. Wytwarzanie nanorurek węglowych 294 10.1.4. Oczyszczanie i funkcjonalizacja nanorurek węglowych 299 10.1.5. Rozpuszczalność nanorurek węglowych 303 10.1.6. Dyspersja nanorurek węglowych 304 10.1.7. Cechy nanorurek węglowych – podsumowanie 306 10.1.8. Użycia nanorurek węglowych 307 10.2. Nanorurki innych pierwiastków 307 10.3. Galeria obrazów TEM pokazujących nanorurki węglowe 308 Literatura 313 11. Nanomateriały inspirowane obserwacjami przyrody 314 11.1. Nanomateriały w przyrodzie 314 11.2. Przykład okrzemków jako gotowych wzorców 317 11.3. Inżynieria biomimetyczna nanomateriałów 321 Literatura 326 12. Jednostajny rozwój nanomateriałów inżynierskich 328 12.1. Toksyczność nanomateriałów 328 12.2. Zagrożenia dla człowieka i środowiska 331 12.3. Bezpieczeństwo pracy z nanomateriałami 334 Literatura 336 13. Perspektywy nanorewolucji tworzyw inżynierskich 338 13.1. Odkrywanie skali nanometrycznej w materiałach konwencjonalnych 338 13.2. Nanomodyfikacja 341 13.3. Nanomateriały do wytwarzania mikroelementów 342 13.4. Prognozy rozwoju rynku nanomateriałów 344 13.4.1. Przykłady zastosowań nanomateriałów 345 Skorowidz 351