Курсовая работа по химии на тему методы получения нанопорошков . восстановление соединений

В современном мире усиливается интерес к материалам, которые демонстрируют уникальные свойства. К таким материалам можно отнести утрадисперсные материалы или наноструктурные.
Наноматериалы – это искусственно созданные или природные материалы, для которых характерно наличие структурных элементов, размеры которых лежат в диапазоне нанометров.
К таким наноматериалам можно отнести: наноплёнки, нановолокна, нанопроволоки, нанопокрытия.
Специфические размерные эффекты наноматериалов определяют их уникальные свойства.
Чем меньше размер зерен или частиц структурного элемента, тем большее число атомов будет находиться в его границах или свободных поверхностях.
Актуальность генезиса и развития нанотехнологий в подтексте истории науки и технологии их практического применения в процессе человеческой деятельности, имеет безусловно большое значение, поэтому тема работы является актуальной.
Цель работы: Охарактеризовать методы получения нанопорошков путем восстановления соединений.
Для достижения цели решался ряд задач:
- рассмотрение истории, технологического процесса и используемого оборудования,
- описание состава и свойств получаемых наноматериалов, их применения,
- прогнозирование перспектив развития нанотехнологий.


2. История открытия нанотехнологий
Изучение малоразмерных объектов существовало до нашей эры, в Египте, Древнем Риме и Китае.
В Древнем Риме был изготовлен Кубок Ликурга, дата изготовления - IV век до нашей эры. В зависимости от освещения он имеет возможность изменять свет. Эта способность обусловлена наличием в стекле наночастиц золота и серебра.
Получение искусственного жемчуга в XVII веке– это еще один пример использования наночастиц, при этом были использованы пластинки гуанина и гипоксантина, которые имели толщину 25– 75 нм, они были выделены из рыбьей чешуи.
Открытия пространственного строения атома Бором и Резерфордом послужило толчком к переходу к квантовой картине мира.
Середина XX века стала началом новой научно – технической революции, основу которой составили инновационные технологии. Главными среди новейших технологий стали нанотехнологии.
Нанотехнологии стали ключевым понятием XXI века, символом современного информационного общества.
Профессор Калифорнийского технологического университета Ричард Фейнман впервые выдвинул концепцию нанотехнологий 29 декабря 1959 года во время чтения своей лекции, имеющей странное название «Внизу полным - полно места». На этой лекции он впервые сказал о том, что существуют новые возможности использования атомов и молекул для их применения в качестве строительных частиц [2, с.143].
В 1974 года японский физик Норио Танигучи впервые сформулировал термин «нанотехнология». Он понимал под ним такой процесс, как:
- сборка материалов,
- разделение их,
- изменение материалов с помощью воздействия на них одним атомом или одной молекулой.
Сегодня часть «предсказаний» Фейнмана, к которым можно отнести , например, оперирование отдельными атомами, нашли воплощение в жизни, а некоторые пока так и остались нереализованными.

3. Технологический процесс получения нанопорошков
Нанопорошки имеют общую особенность: они склонны к объединению в агломераты и агрегаты. При этом нужно учитывать как размеры отдельных наночастиц, так и размеры их объединений.
Терминологических различий между агрегатами и агломератами не проводят, при этом считают, что связь между кристаллитами в агрегатах прочнее, но межкристаллитная пористость на уровень меньше.
Последующее компактирование с целью достижения необходимой пористости материала требует большего нагревания и увеличения давления для агрегатированных нанопорошков [3, с.112].
Методы получения нанопорошков делят на две группы:
1. Технологии, в основе которых лежат химические процессы.
2. Технологии, в основе которых - физические процессы.
Технология восстановления широко применяется для получения нанопорошков.
Восстановительные процессы представляют собой методы, используемые для получения нанопорошков. Эти методы основаны на восстановительных процессах: