Обзор отношений между структурой наноматериалов и производительностью: обеспечение рациональной основы для проектирования электронных и электрических материалов

Обзор

фокусируется на структуре наноматериалов – соотношении производительности, а не на « наноуниверсальности»

недавно опубликованный в « Polymers for Advanced Technologies» обзор показывает, что нанотехнологии постепенно превратились из исследований, основанных на подготовке материалов, в платформу для рационального проектирования поверхностей, взаимодействия интерфейсов, сборки и архитектуры в наномасштабе, обслуживая каталитические, медицинские, организационные, химические датчики, защиту сельскохозяйственных культур и материалы, контактирующие с пищевыми продуктами. Основная позиция обзора заключается в том, что наночастицы не должны рассматриваться в целом как превосходящие традиционные материалы во всех видах применения, а должны быть конкретно проанализированы с точки зрения размеров, формы, кристаллизации, поверхностного заряда, функциональных групп, взаимодействия матрицы – нанонаполнителя и влияния структуры материала на конкретные функции применения. Обзор

охватывает такие направления, как полимерная и гибридная архитектура, нанокатализаторы, наносистемы доставки, регенеративные кронштейны, электрохимические и биосенсорные платформы, нанопестициды и нанокомпозитные контактные материалы, и специализируется на применении двумерных наноматериалов в датчике, уделяя особое внимание электропроводности. Эта часть напрямую связана с областью электронных и электрических материалов: поведение реакции сенсорной платформы, стабильность электрических характеристик и дисперсное состояние наполнителя, взаимодействие интерфейса тесно связаны, последнее также является основной проблемой в проектировании инженерных пластиковых модификаций и огнестойких систем.

Проблемы конверсии: воспроизводимость, усиление и коллоидная стабильность

В статье воспроизводимость, усиление, коллоидная стабильность, образование белковых коронок, биологическая и экологическая конвергенция, миграция и высвобождение, правила и соображения жизненного цикла перечислены в качестве ключевых проблем для наноматериалов от лаборатории к развертыванию. Для электронных и электрических применений эти проблемы связаны с дисперсной однородностью нанонаполнителей в полимерной матрице, последовательностью партий и способностью поддерживать производительность в долгосрочном использовании. В обзоре подчеркивается очевидный разрыв между исследовательскими лабораториями и развертыванием приложений, и это суждение имеет универсальное значение для инженерии наноматериалов.

В разделе материалов для контакта с пищевыми продуктами в обзоре, в частности, отмечается, что помимо эффективности и стойкости, оценка воздействия не менее важна. Эта идея может быть распространена на электронные и электрические материалы: перемещение и высвобождение нанокомпонентов в полимерных матрицах является необходимым звеном для оценки их долгосрочной надежности и соответствия, а не только для первоначального улучшения производительности.

Значение

для промышленности полимерных добавок

С точки зрения полимерных добавок, обзор предлагает рамки, которые помогают совместить нанонаполнители и конструкции вспомогательных добавок от « Добавление – улучшение » к « Структура – интерфейс – функция». В области электроники и электричества системы огнестойкости инженерных пластмасс и системы стабилизации погоды часто включают в себя многофазные интерфейсы и дисперсию наполнителей; Подчеркнутое в обзоре взаимодействие матрицы – нанонаполнителя, химия поверхности и управление сборкой обеспечивают аналитические измерения для оптимизации огнестойкости, стабильности электрических характеристик и стабильности в ожидании. Эффект стабилизирующих добавок, таких как антиоксиданты, также зависит от свойств поверхности наполнителя и дисперсного состояния. Хотя в обзоре непосредственно не обсуждается антиоксидант, его обсуждение взаимодействия интерфейса и структуры материала имеет справочную ценность для понимания работы системы стабилизации в нанокомпозитных пластмассах. Обзор

В разделе наномедицины рассматриваются такие факторы, как целевая успешность, на которую влияют свойства частиц, барьеры и удаление, а также пути введения, гетерогенность заболевания и доступность поражения; Содержание относится к биомедицинской категории и не имеет прямого отношения к электронным и электрическим материалам, но его методология « применения определенных функций » согласуется с идеей электронных и электрических материалов, которые подчеркивают, что использование окружающей среды соответствует механизму отказа.

В целом, обзор не дает конкретных формул или данных для электронных и электрических материалов, но предлагает набор принципов оценки, основанных на соотношении структуры и производительности, с учетом увеличения и нормативных соображений. Для разработчиков полимерных добавок, которые сосредоточены на огнестойких инженерных пластмассах, стабильности в ожидании и стабильности электрических характеристик, их ценность заключается в том, чтобы напомнить: нанометровый дизайн интерфейса и оценка высвобождения миграции должны рассматриваться одновременно с окончательным сценарием применения и требованиями к соблюдению.

Источник: Nanotechnology and Nanomaterials Across Catalysis, Drug Delivery, Tissue Engineering, Chemical Sensing, Nanopesticides, and Food Packaging: Structure–Property Relationships, Translational Challenges, and Future Directions， Обработано химикатами Herun.