المواد النانوية وخصائصها

تتوافر في الوقت الحاضر العديد من المنتجات والمساحيق النانوية التي تصنع على نطاق تجاري مثل :

1. Aluminum titanate AI₂TiO₃

2. Barium aluminum titanate Ba_1.23AI₂Ti_5.54O₁₆

3. Barium Copper Oxide BaCuO₂ , Ba2Cu₃O₅

4. Barium calcium copper oxide Ba2CaCu20s , Ba₂Ca₂Cu₃O₅

5. Barium Strontium titanium oxide BaSrTi₂O₆

6. Calcium titanate CaTiO₃

7. Calcium zirconium titanium oxide CaZrTi₂O₃

8. Cadmium tungsten oxide CdWO₄

9. Cerium aluminate CeAIO₃

10. Cooper aluminate CuAl₂O₄

11. lron nickel oxide FeNiO₄

12. Lanthanum chromite LaCrO₃

13. Lanthanum chromium oxide LaCrO₃

14. Lanthanum manganite LaMnO

15. Lanthanum manganese w oxide LaMnO₃

16. Lanthanum substituted lithium titanate (Lali₃)TiO₃

17. Lead zirconium substituted titanate PbZr_0.2Ti_0.8O₃

18.Manganese titanate MnTiO₃

19.Magnesium aluminate MgAI₂O₄

20.Nickel cobalt oxide NiCoO₂

21.5trontium bismuth niobium oxide SrBi2Nb₂O₉

22.Strontium ferrite SrFe₁₂O₁₉

23.Strontium vanadium substituted niobium oxide Sr₂(Nb,V)₂O₇

24.Yttrium aluminum oxide Y₃AI₅O₁₂

25.Yttrium iron oxide Y₃Fe₅O₁₂

26.Zinc iron oxide ZnFe₂O₄

27.Zinc titanium oxide ZnTiO₃

28.Zirconium titanium Iron (Ill) aluminate ZrTi3FeAI07

29.Zirconium titanium aluminate ZrTi₂AlO₅

1. الكرافيت (أقلام الرصاص ، الكاربون)                       29

2. كاربيد الكاليسيوم                                                14

3. السليكا – silica gel (مسرطن)                               8

4. اوكسيد الزنك                                                     25

5. كلوريد الفضة                                                     8                          

6. ثاني اوكسيد التيتانيوم                                           1

7. أوكسيد السيزيوم

8. السيليسيوم

9. سلفات الباريوم

يبلغ عدد المنتجات النانوية ذات العلاقة بمجالات الصحة واللياقة الى 135 منتجا منها 34 منتجا للملابس الطبية و 33 لأدوات الرياضة و 31 لمواد التجميل و 23 للرعاية الشخصية و 8 مراهم ضد الشمس و 6 لفلترة والترشيح .

1- الخواص المغناطيسية للمواد النانوية magnetic properties of nanomaterial

تزداد قيم التمغنط magnetization مع زيادة المساحة السطحية لوحدة الحجم ومع النقصان في حجم الدقائق فمثلاً تمتلك حبيبات اليوتيريوم – سماريوم – كوبلت (Yttrium -Samarium –Cobalt) مساحة سطحية كبيرة وبذلك فإنها تغطي خواص مغناطيسية غير مرئية هذا ومن المجالات البحثية المتقدمة وذات التطبيقات الطبية الرائعة هو استخدام المواد النانوية البوليميرية المغناطيسية الفعالة  active magnetic-polymeric nanomaterialsلتطوير طرق منهجية للتخليق لربط الجزيئات الحيوية biomolecules المختلفة مثل السلاسل البيتيدية والاجسام المضادة والجينات مع مواد نانوية بوليميرية حساسة مغناطيسيا ودراسة السيطرة الموضعية المحددة لإطلاق الدواء وهو ما يعرف بنظام نقل الدواء المتفرد ‏او المتفرد  unique drug delivery system

2- الخواص الحرارية للمواد النانوية thermal properities of nanomaterial

‏يستخدم مجهر القوة الذرية " AEM " لقياس الانتقال الحراري للمواد النانوية بالقياس النانوميتري العالي الدقة . تكون ابعاد انظمة المواد النانوية صغيرة جدا ولا تسمح بالتعرف على درجة الحرارة الموقعية ومن التطبيقات الاخرى للخواص الحرارية للمواد النانوية هو استخدام الموانع النانوية Nano fluid  لتحسن النقل الحراري ومن المثير للانتباه هو بقاء الموانع النانوية بصورة عالقة وذلك يعود الى خصائصها الحرارية المحسنة .

 من انواع المواد النانوية التي يمكن ان تستعمل في الموانع النانوية هي الدقائق النانوية للأوكسيدات ((oxide والنتريدات (nitrides) والمعادن (metals) وكاربيدات المعادن (metal carbides) والألياف النانوية (nanofibers) وانابيب الكاربون (carbon tubes) الاحادية والمتعددة الجدران والتي يمكن ان تكون منتشرة في سوائل اساسية معتمدة على التطبيقات المحتملة مثل الماء والاثيلين والكلايكول والزيوت .

3- الخواص الكهربائية للمواد النانوية

‏تمتلك المواد النانوية طاقة هائلة بسبب المساحة السطحية الكبيرة التي تمتلكها ، حيث تنتج هذه المواد حزمة امتصاص بصرية او قد تغير حزمة موجودة من خلال مرور تيار من خلالها او تسليط مجال كهرباني عليها .

‏تعد مواد البلورات النانوية nanocrystalline material ذات الطاقة العالية الاكثر استخداماً لفصل الشرائح في البطاريات ، حيث تصنع بطاريات هيدريد المعدن- النيكل nickel- metal hydride  ‏ذات البلورات النانوية من النيكل - وهيدريدات المعدن والتي تتطلب ترددا اقل لشحن وذات عمر اطول  .

4- الخواص الكيميائية

تشكل المساحة السطحية احدى اهم الخصائص التي تزيد من الفعالية الكيميائية للمادة ، حيث يمكن استخدام مواد البنية النانوية كعوامل مساعدة catalyst للتفاعل مع الغازات المضادة والسامة وتعد تقنية خلايا الوقود احد التطبيقات المهمة للدقائق النانوية المكونة من المعادن النبيلة ذات العلاقة بتحفيز التفاعلات ويمثل عنصري البلاتين والذهب اهم العناصر المستخدمة في التقنيات النانوية .

5- الخواص البصرية للمواد النانوية optical properties

جذبت انظمة البلورات النانوية (nanocrystalline) اهتماماً كثيراً للخصائص البصرية الفريدة التي تختلف على نحو رائع ومتميز عن بلورات ذات الكتل الكبيرة . هذا وتعتمد الخواص البصرية على مجموعة من العوامل المساهمة ومنها كفاءة الطاقة وانتقال الشحنة عبر القياسات النانوية والحجر الكمي للناقلات الكهربائية . ان الخواص البصرية الخطية واللاخطية يمكن ان تستخدم بدقة من خلال السيطرة على الابعاد البلورية وكيمياء السطوح وتقنية التصنيع لكي تكون جزءاً اساسياً من التطبيقات .

تعد البلازما السطحية المشحونة surface plasmons (SP) من اهم المواد ذات الخصائص البصرية الجيدة وتمثل الصبغة او اللون للمواد النانوية وتشكل البلازما جزءاً من حالة التذبذب الطبيعي لإلكترون الغاز داخل الكريات النانوية nanosphere هذا ويعتمد تردد البلازما السطحية على شكل الدقائق النانوية وعلى دالة ثابت العزل الكهربائي dielectric function

6- الخواص الميكانيكية للمواد النانوية mechanical properties

تمتلك المواد النانوية خصائص ميكانيكية مذهلة وذلك لأن تحسين الخصائص الميكانيكية لهذه المواد ينتج عن تحوير وتعديل في التكامل الهيكلي  والتركيبي لهذه المواد فهي تمتلك خصائص محورة ومعدلة عوامل الصلادة hardness ومعامل المرونة elastic modulus ومتانة الكسر fracture toughness ومقاومة الخدش scratch resistance ومقاومة الكلال fatique strength .

يمكن للخواص الميكانيكية الجيدة ان تقود الى العديد من التطبيقات المحتملة في كل انواع القياسات النانوية nano والمجهرية الدقيقة micro والعيانية macro حيث تصنع المذبذبات resonators الكهروميكانيكية عالية التردد من انابيب الكاربون النانوية والاسلاك النانوية .