Nanomateriały dla energetyki i ochrony klimatu

Konsekwencją zmniejszenia wielkości podstawowych jednostek strukturalnych jest jednoczesna zmiana właściwości mechanicznych i funkcjonalnych zależnych od oddziaływań w skali atomowej. Parametry fizyczne ciał stałych, jak przewodność elektryczna i cieplna, fluorescencja czy właściwości magnetyczne, zmieniają się zasadniczo na skutek modyfikacji uporządkowania struktury, co prowadzi do zmiany oddziaływań między atomami, jonami i molekułami. Rozdrobnienie powoduje rozdział na substruktury w „skali nano”, czego konsekwencją jest wzrost udziału powierzchni czynnych, dzięki temu nanomateriały charakteryzują się większą reaktywnością. Przykładowo w cząstce o średnicy 20 nm ok. 10% atomów zlokalizowanych jest na powierzchni, podczas gdy w cząstce o wielkości 1 nm aż 99% atomów tworzy zewnętrzną, bardziej reaktywną część jednostki struktury. W ten sposób możliwość tworzenia nanostruktur w tworzywach konstrukcyjnych pozwala na projektowanie nowych, inteligentnych materiałów o właściwościach zależnych od ich budowy i modyfikowanych ze względu na pożądane cechy.