Nanoporöse Materialien

Im Allgemeinen werden Materialien mit Größen von weniger als 100 nm in mindestens einer Dimension als Nanomaterialien angesehen. Die Materialien mit einer porösen Morphologie mit porösen Eigenschaften, die mit 100 nm vergleichbar sind, werden als nanoporöse Materialien bezeichnet. Diese Materialien enthalten mehrere Hohlräume mit steuerbaren Dimensionen in atomaren, molekularen oder Nanometer-Größen, die es ihnen ermöglichen, effektiver mit ihrer Umgebung zu interagieren. Genau aus diesem Grund möchte die Technologie-Community diese Materialien nutzen, um sich weiterzuentwickeln. Für nanoporöse Materialien ist es auch wichtig, eine genaue Zusammensetzung in ihrem chemischen Aufbau zu erreichen, die schließlich für die Durchführung einer chemischen Wechselwirkung mit ihrer Umgebung verantwortlich ist. Nanoporöse Materialien sind potenziell anwendbar, um robuste, miniaturisierte und tragbare Geräte zu erhalten.

  • Mikroporöse Materialien - Ein mikroporöses Material ist ein Material, das Poren mit Durchmessern von weniger als 2 nm enthält. Beispiele für mikroporöse Materialien umfassen Zeolithe und metallorganische Gerüste. Mikroporöse Materialien werden häufig in Laborumgebungen verwendet, um den schadstofffreien Austausch von Gasen zu erleichtern. Schimmelpilzsporen, Bakterien und andere in der Luft befindliche Verunreinigungen werden eingeschlossen, während Gase durch das Material strömen. Dies ermöglicht eine sterile Umgebung innerhalb des umschlossenen Bereichs. Dieses Material wird in vielen Bereichen eingesetzt, zum Beispiel in der Medizin. Mikroporöses Klebeband ist ein chirurgisches Klebeband, mit dem Wundauflagen und Verbände an Ort und Stelle gehalten werden.

  • Mesoporöse Materialien - Ein mesoporöses Material ist ein Material, das Poren mit Durchmessern zwischen 2 und 50 nm enthält. Typische mesoporöse Materialien umfassen einige Arten von Siliciumdioxid und Aluminiumoxid, die ähnlich große Mesoporen aufweisen. Über mesoporöse Oxide von Niob, Tantal, Titan und Cer wurde ebenfalls berichtet. Das Flaggschiff mesoporöser Materialien ist jedoch mesoporöser Kohlenstoff, der direkte Anwendungen in Energiespeichern findet. Bemerkenswerte Beispiele für zukünftige industrielle Anwendungen sind Katalyse, Sorption, Gassensierung usw.

  • Makroporöse Materialien - Makroporen erhöhen die hydraulische Leitfähigkeit des Bodens und ermöglichen ein schnelles Eindringen und Abfließen des Wassers sowie eine relativ schnelle Bewegung des flachen Grundwassers durch seitliche Strömung. Im Boden entstehen Makroporen durch Pflanzenwurzeln, Bodenrisse, Bodenfauna und durch Aggregation von Bodenpartikeln zu Peds. Makroporen können in anderen Zusammenhängen unterschiedlich definiert sein. Im Zusammenhang mit porösen Festkörpern definieren Kolloid- und Oberflächenchemiker Makroporen als Hohlräume, die größer als 50 nm sind. Alle diese Materialien werden hauptsächlich aufgrund ihrer Größe als nanoporöse Materialien angesehen, und obwohl makroporöse Materialien etwas größer sind, gelten sie immer noch als Nanomaterialien. Zusammenfassend werden dieses und die oben genannten Materialien als die Materialien der Zukunft angesehen.