Стандартизация терминов в области нанотехнологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 620.3UDC 620.3

Кубанский государственный технологический университет, Краснодар, Россия

Kuban State Technological University, Krasnodar, Russia

Институт проблем материаловедения НАН Украины, Киев

Institute of problems of materials science of NAS of Ukraine, Kiev

Стандартизация терминов в области нанотехнологии (часть 2)

The Standardization of terms IN THE FIELD OF NANOTECHNOLOGIES (PART 2)

Павлыго Татьяна Михайловна к.т.н.

Pavligo Tatyana Mikhailovna Cand.Tech.Sci

Пломодьяло Роман Леонидович к.т.н.

Plomodyalo Roman Leonidovich Cand.Tech.Sci

Свистун Лев Иванович д.т.н.

Svistun Lev Ivanovich Dr.Sci.Tech

Сердюк Геннадий Георгиевич д.т.н.

Serdyuk Gennady Georgiyevich Dr.Sci.Tech

Ниров Аслан Дантесович к.т.н.

Nirov Aslan Dantesovich Cand.Tech.Sci

В статье рассмотрены имеющиеся стандарты и проекты стандартов по терминам в области нанотехнологии. Дано обобщение специфической терминологии в области нанотехнологий, терминов, используемых для определения нанообъектов, углеродных наноматериалов, наноструктурных материалов

Ключевые слова: НАНОТЕХНОЛОГИИ, НАНООБЪЕКТ, НАНОМАТЕРИАЛ, НАНОСТРУКТУРНЫЙ МАТЕРИАЛ

нанотехнология терминология углеродный стандарт

The article describes the existing standards and draft standards for the terms in the field of nanotechnology. The generalization of specific terminology in the field of nanotechnology, the terms used to define the nanostructures, carbon nanomaterials, nanostructured materials have been presented

Keyword: NANOTECHNOLOGIES, NANOOBJECT, NANOMATERIAL, NANOSTRUCTURAL MATERIAL

Начальным результатом работы в части терминологии, употребляемой для наноразмерных углеродных материалов, стал предварительный стандарт ISO/TS 80004-3 [1]. Такие углеродные наноматериалы, как фуллерены и углеродные нанотрубки, были обнаружены, синтезированы и произведены уже более двух десятилетий тому назад. Это перспективные материалы для многих отраслей промышленности, потому что они имеют уникальные электронные, электромагнитные, тепловые, оптические и механические свойства. Специальный стандарт по определению основных терминов и концепций углеродных нанообъектов ставит целью выяснение их взаимосвязи, а также их отношений к существующим терминам, ранее использовавшихся для обычных углеродных материалов.

В рассматриваемый стандарт введены термины, описывающие углеродные нанообъекты, специфические типы углеродных наночастиц, нанотрубок и нанопластинок (таблице 1).

Таблица 1 - Термины, используемые для определения углеродных наноматериалов

Что касается основных терминов в области наноструктурных материалов, то они (термины) определены и охарактеризованы в предварительном стандарте ISO/TS 80004 - 4 [2]. Согласно стандарту наноструктурные материалы характеризуются наномасштабными внутренней или поверхностной структурами.

Материал не должен характеризоваться как наноструктурный исключительно на основе своего кристаллостроения. В дополнение к материалам с относительно большими нанокристаллическими фракциями зерна, наномасштабными пустотами и порами или образовавшимися наномасштабными включениями (например, с нанообъектами в твердой матрице) имеются другие возможности квалифицировать материалы как "наноструктурные" (см. [3], таблица 1). Так почти все материалы всегда имеют наномасштабные поверхности с морфологичной и химической неоднородностью. Только поверхности, которые были специально изменены или текстурированы, чтобы иметь наноразмерные морфологические или химические неоднородности, определяют материалы как "наноструктурные".

Как в нанопорошках, так и в жидких нанодисперсиях, нанообъекты (или их агрегаты или агломераты) распределены не случайно (генерация ближнего порядка, т.е. структура). Кроме того, признано, что в большинстве случаев нанообъекты (или их агрегаты или агломераты) будут взаимодействовать с молекулами жидкости (особенно в полярных жидкостях) в тонком приграничном слое на поверхности каждой частицы. Однородность свойств в жидкости изменяется с точки зрения «наноструктуры». Наследственные результаты могут быть выявлены с помощью физико-химических исследований.

Если, с другой стороны, жидкая среда служит фоном и нет особенной взаимосвязи между нанообъектами, которые располагаются в ней, то такая наносуспензия не считается "наноструктурною" в целом, а только совокупностью нанообъектов. В этом смысле термин "наносуспензия" означает промежуточную зону между наноструктурным материалом и материалом, который состоит из нанообъектов. Сделан вывод, что термин "наносуспензия" должен быть включен в техническую характеристику наноматериалов, с тем чтобы описывать материалы, отвечающие этому состоянию.

Учитывая вышесказанное, рассматриваются пять категорий наноструктурных материалов (рисунок 1):

(1) наноструктурный порошок;

(2) нанокомпозит;

(3) твердая нанопена;

(4) нанопористый материал;

(5) жидкая нанодисперсия.

Для некоторых из этих пяти категорий также определено некоторое число подкатегорийных терминов (таблица 2).

Рисунок 1 - Категории наноструктурных материалов

Таблица 2 - Термины, характеризующие наноструктурные материалы

Приведем определения терминов, характеризующих отдельные виды наноструктурных материалов (таблица 3).

Таблица 3 - Термины, описывающие категории наноструктурных материалов

Вопрос о согласованном определении нанотехнологии и наноматериалов периодически обсуждался после рабочего определения, установленного ISO в 2005 году. Принимая во внимание последние инициативы различных организаций (Международная кооперация косметических норм (2010), Министерство здравоохранения Канады (2011), французское Правительство (2011) и др.), в октябре 2011 года, через год после редакционной работы и консультаций с общественностью, опубликовано окончательное определение наноматериалов для целей регламентации, предназначенное для обеспечения общих ссылок на различные положения Европейской комиссии по определению наноматериалов (EC24) [4]:

"Наноматериал" означает естественный, случайный или промышленный материал, содержащий частицы в несвязанном состоянии или в виде агрегата или в виде агломерата, и в котором у 50% или более частиц один или более из внешних размеров находятся в диапазоне 1 - 100 нм. В отдельных случаях, когда это оправдано озабоченностями об окружающей среде, здоровье, безопасности или конкурентоспособности, граница размерного распределения 50% может быть заменена на пределы от 1 до 50%. Фуллерены, графеновые чешуйки и одностенные углеродные нанотрубки с одним или более внешними размерами менее 1 нм следует рассматривать в качестве наноматериалов.

В качестве примечания к приведенному определению отмечено, что определение исключает наноструктурные материалы, имеющие внутренние или поверхностные структуры в диапазоне 1-100 нм (например, электронные компоненты).

В заключение следует отметить, что наука в области наноматериаловедения только формируется, как и практические возможности в части измерения и оценки наноматериалов. Поскольку знание расширяется, дальнейшее развитие приведенной терминологии будет необходимым, чтобы помимо основных формулировок эффективно охватить и передать научные и производственные аспекты в определениях специально производимых нанообъектов и наноструктурированных материалов.

Список литературы

1. ISO/TS 80004-3:2010 Nanotechnologies - Vocabulary - Part 3: Carbon nano-objects. - Ed. 201 -12-01. - ISO, 2011. - 7 p.

2. ISO/TS 80004-4:2011 Nanotechnologies - Vocabulary -- Part 4: Nanostructured materials.- Ed. 2011-12-01. - ISO, 2011. - 7 p.

3. Павлыго Т.М. Стандартизация терминов в области нанотехнологии (часть 1) / Павлыго Т.М., Пломодьяло Р.Л., Свистун Л.И., Сердюк Г.Г., Ниров А.Д. // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2013. - №04(88). - IDA [article ID]: 0881304062. - Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2013/04/pdf/62.pdf, 0,625 у.п.л., импакт-фактор РИНЦ=0,577.

4. Developments in nanotechnologies. Regulation and standards - 2012, № 4, April - www.observatorynano.eu.

5. ISO/TS 80004-3:2010 Nanotechnologies - Vocabulary - Part 3: Carbon nano-objects. - Ed. 201 -12-01. - ISO, 2011. - 7 p.

6. ISO/TS 80004-4:2011 Nanotechnologies - Vocabulary -- Part 4: Nanostructured materials.- Ed. 2011-12-01. - ISO, 2011. - 7 p.

7. Pavligo Т.М. The standardization of terms in the field of nanotechnologies (part 1) / Pavligo Т.М., Plomodyalo R.L., Svistun L.I., Serdyuk G.G., Nirov A.D.// Polythematic network electronic scientific journal of the Kuban State Agrarian University (The Journal KubGAU) [electronic resource]. - Krasnodar KubGAU, 2013. - № 04 (88). - Mode of access: http://ej.kubagro.ru/2013/04/pdf/62.pdf.

8. Developments in nanotechnologies. Regulation and standards - 2012, № 4, April - www.observatorynano.eu.

Размещено на Allbest.ru