09FE06 A nanotechnológia fizikája | |
- minden anyag, még az egyszerű téglafal is, nanorészecskékből van felépítve. Így minden anyaghoz elképzelhetjük a nanoszinten történő energiafolyamatokat.
- még akkor is, ha a nanogömböcskék nagyon különös tulajdonságokkal rendelkeznének (hősugárzás visszatükrözése, mert hát üveggömböcskékről van szó?), a mikroszkopikus szinten feltételezett folyamatok makroszkopikusan mérhető effektusokat kell hogy eredményezzenek. A hősugárzás visszaverődése, vagy az adott hőfokon jelentősen kisebb hőkisugárzás gond nélkül megmérhető.
Eddigi elmélkedéseinkben, első közelítésben homogén anyagokat képzeltünk el, melyek belső hővezetéssel, felületi sugárzással (reflektív-, abszorptív- és emisszív tulajdonság) és felületi konvektív hőátadással rendelkeznek. Ez a három paraméter teljesen elégséges volt ahhoz, hogy nyomon követhessük a hőtranszport folyamatokat (amit kimerítő mértékben meg is tettünk a 4-5-6-7-8 témakörök közel harminc eszmefuttatásában).
A nikecell, a kőzetgyapot, a tőlük háromszor hatékonyabban szigetelő aerogélek, valamint a nanotechnológiás hőreflexiós, hőszigetelő és hő-védő festékek valóban mélyebb strukturális elemzést igényelnek ahhoz, hogy működési mechanizmusukat megérthessük:
második közelítésben már nem homogén anyagot képzelünk el, belátjuk azt, hogy
- a nikecell műanyaghártyák és levegőzsebek egyvelege,
- a közetgyapot mikroszálak és légterek gomolyaga,
- az aerogél még kevesebb szilárd anyag és levegő konglomerátuma,
- a nanotechnológiás hő-védő vékonybevonatok pedig festékanyagba ágyazott kerámia- vagy üveggömböcskék halmaza.
Vegyük észre, hogy egy milliméter még mindig az egész világ: nem tíz, és nem száz, hanem ezerszer-ezer atomréteg egymásra pakolása, egy nagyon komoly anyagmennyiség, mely csakis a makroszkopikus térfogati hővezetés, felületi hősugárzás valamint konvektív hőátadás útján jellemezhető.
A milliméter ezredrésze, egy mikrométer (a látható fény hullámhossza) is még mindig az egész világ: nem tíz, és nem száz, hanem több ezer atomréteg egymásra pakolása, egy nagyon komoly anyagmennyiség, mely csakis a makroszkopikus térfogati hővezetés és felületi hősugárzás valamint konvektív hőátadás útján jellemezhető.
A kerámia-vákuumgöbmök tíz és száz mikrométer nagyságúak, hasonlóan az aerogélek mikropórusai is: anyagfalak és levegőzsebek halmaza. A hártyaszerű anyagrészek belsejében a hővezetés érvényesül, belső felületeiken a hősugárzás és a másik közegnek való hőátadás a mérvadó, a levegőzsebekben légáramlás nemigen alakul ki a kicsi méretekből kifolyólag, azonban a légzsebek hővezetése rohamosan csökken, amannyiben a légterek tíz mikrométer alá zsugorodnak, ami a Knudsen-effektus (!!).
 |