Wybrane techniki wytwarzania nanomateriałów

Wybrane techniki wytwarzania nanomateriałów

rok wydania: 2021, dodruk 2022
ISBN: 978-83-66727-08-3
ilość stron: 142
format: B5
oprawa: miękka

Opis

Dzięki dotychczasowym osiągnięciom nanotechnologii w ostatnich latach dokonał się burzliwy rozwój elektroniki, automatyki i informatyki. Monografia jest odpowiedzią na zainteresowanie nanotechnologiami i nanomateriałami jako tworzywami o niezwykłych właściwościach wynikających z ich budowy projektowanej i kontrolowanej na poziomie nanometrycznym.
W pracy przedstawiono podstawowe definicje nanomateriałów, sposoby ich klasyfikacji zgodnie z kryteriami redukcji wymiarów charakterystycznych oraz omówiono wybrane techniki wytwarzania nanomateriałów, a także przemiany zachodzące w materiałach, prowadzące do otrzymania struktury nanometrycznej. Podział prezentowanych metod opiera się na rozróżnieniu dwóch głównych koncepcji dotyczących sposobów otrzymywania nanomateriałów - przez rozdrabnianie (metody top-down) oraz przez budowanie od podstaw (metody bottom-up). W pierwszej grupie szczegółowo omówione są metody, takie jak m.in.: mechaniczna synteza, reaktywne mielenie, metoda HDDR (nawodorowanie stopu i desorpcja wodoru ze stopu), litografia i fotolitografia, duże odkształcenie plastyczne oraz odkształcenie laserowe. W drugiej grupie scharakteryzowano metody: zol-żel, chemiczne metody otrzymywania nanocząstek, osadzanie warstw atomowych (ALD), chemiczne (CVD) i fizyczne (PVD) osadzanie z fazy gazowej, rozpylanie z użyciem wiązki elektronów, rozpylanie magnetronowe, osadzanie wspomagane wiązką jonów, osadzanie z wykorzystaniem promieniowania laserowego, osadzanie z wykorzystaniem wiązki elektronów, nanoelektroosadzanie, techniki wzrostu epitaksjalnego oraz techniki jonowe.
Publikację zamyka rozdział prezentujący zagrożenia dla życia i zdrowia człowieka związane z wytwarzaniem nanomateriałów, przebywaniem człowieka w środowisku rozpylonych nanomateriałów oraz stosowaniem gotowych wyrobów wyprodukowanych na bazie nanomateriałów. Informacje uzupełniają dane pochodzące z unijnych raportów dotyczących takich zagrożeń oraz mapy drogowe odnoszące się do mechanizmów powodujących zagrożenia.
Monografia jest przeznaczona dla studentów i doktorantów specjalności: inżynieria materiałowa, fizyka z inżynierią materiałową, chemia fizyczna oraz fizyka ciała stałego.

Spis treści

Streszczenie / 5
Summary / 6
Przedmowa / 7

1. Wprowadzenie / 9
1.1. Definicje / 9
1.2. Budowa nanomateriałów / 13

2. Podział metod wytwarzania nanomateriałów / 15

3. Procesy top-down stosowane do produkcji nanomateriałów / 17
3.1. Mechaniczna synteza / 17
3.2. Reaktywne mielenie / 26
3.3. Metoda HDDR / 30
3.4. Litografia / 32
3.5. Metody dużego odkształcenia plastycznego – Severe Plastic Deformation (SPD) / 41
3.5.1. Przeciskanie przez kanał kątowy – Equal Chanel Angular Pressing (ECAP) / 42
3.5.2. Wyciskanie hydrostatyczne – Hydrostatic Extrusion (HE) / 46
3.5.3. Metoda skręcania pod wysokim ciśnieniem – High Pressure Torsion (HPT) / 48
3.5.4. Cykliczne walcowanie materiału wielowarstwowego – Accumulative Roll Bonding (ARB) / 50
3.5.5. Wyciskanie przez skręconą matrycę – Twist Extrusion (TE) / 52
3.6. Proces laserowego odkształcania – Laser Shot Peening (LSP) / 54

4. Procesy bottom-up / 58
4.1. Metoda zol-żel / 58
4.2. Chemiczne metody otrzymywania nanocząstek / 66
4.2.1. Redukcja w roztworze / 67
4.2.2. Redukcja w mikroemulsji / 69
44.3. Metoda osadzania warstw atomowych – Atomic Layer Deposition (ALD) / 73
4.4. Metoda chemicznego osadzania powłok z fazy gazowej – Chemical Vapour Deposition (CVD) / 75
4.5. Metoda fizycznego osadzania powłok z fazy gazowej – Physical Vapour Deposition (PVD) / 81
4.5.1. Rozpylanie z użyciem wiązki elektronów – Electron Beam Physical Vapour Deposition (EB -PVD) / 85
4.5.2. Rozpylanie magnetronowe / 87
4.5.3. Osadzanie powłok wspomagane wiązką jonów –Ion Beam Sputter Deposition (IBSD) / 91
4.5.4. Osadzanie powłok laserem impulsowym – Pulsed Laser Deposition (PLD) / 92
4.5.5. Osadzanie powłok impulsową wiązką elektronów – Pulsed Electron Deposition (PED) / 101
4.6. Nanoelektroosadzanie / 105
4.7. Techniki wzrostu epitaksjalnego / 112
4.7.1. Epitaksjalny wzrost cienkich warstw z wiązek molekularnych – Molecular Beam Epitaxy (MBE) / 113
4.7.2. Epitaksjalny wzrost cienkich warstw z fazy gazowej – Vapour Phase Epitaxy (VPE) / 114
4.7.3.Epitaksjalny wzrost cienkich warstw z fazy ciekłej – Liquid Phase Epitaxy (LPE) / 116
4.8. Technologie jonowe / 117

5. Zagrożenia dla człowieka i środowiska wynikające ze stosowania nanomateriałów / 123
Literatura / 129