eng
Выпуск #1/2023
Е.С.Шитова, Ф.В.Макаров, А.А.Перцев, А.П.Пономаренко, А.А.Штраус
ОБЗОР ПЕРСПЕКТИВНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ НАНОЧАСТИЦ В РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
ОБЗОР ПЕРСПЕКТИВНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ НАНОЧАСТИЦ В РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Просмотры: 1051
DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2023.16.1.30.40
С учетом развития нанотехнологий в России и мире авторами был проведен анализ перспективных направлений применения наночастиц в различных сферах, таких как медицина, энергетика, электроника и других отраслях промышленности.
С учетом развития нанотехнологий в России и мире авторами был проведен анализ перспективных направлений применения наночастиц в различных сферах, таких как медицина, энергетика, электроника и других отраслях промышленности.
Теги: application of nanoparticles nanoparticles nanotechnologies нанотехнологии наночастицы применение наночастиц
Получено: 26.12.2022 г. | Принято: 30.12.2022 г. | DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2023.16.1.30.40
Научная статья
ОБЗОР ПЕРСПЕКТИВНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ НАНОЧАСТИЦ В РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Е.С.Шитова1, вед. эксп., ORCID: 0000-0002-9085-4813 / esshitova@bochvar.ru
Ф.В.Макаров1, д.т.н., гл. эксп., ORCID: 0000-0002-5713-2974
А.А.Перцев1, к.т.н., перв. зам. ген. дир., ORCID: 0000-0001-7452-8228
А.П.Пономаренко1, нач. управления, ORCID: 0000-0003-0220-1597
А.А.Штраус1, спец., ORCID: 0000-0003-0020-1454
Аннотация. С учетом развития нанотехнологий в России и мире авторами был проведен анализ перспективных направлений применения наночастиц в различных сферах, таких как медицина, энергетика, электроника и других отраслях промышленности.
Ключевые слова: наночастицы, нанотехнологии, применение наночастиц
Для цитирования: Е.С. Шитова, Ф.В. Макаров, А.А. Перцев, А.П. Пономаренко, А.А. Штраус. Обзор перспективных применений наночастиц в различных отраслях промышленности. НАНОИНДУСТРИЯ. 2023. Т. 16, № 1. С. 30–40. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2023.16.1.30.40
Received: 26.12.2022 | Accepted: 30.12.2022 | DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2023.16.1.30.40
Original paper
REVIEW OF THE PROMISING APPLICATIONS OF NANOPARTICLES IN VARIOUS INDUSTRIES
E.S.Shitova1, Leading Expert, ORCID: 0000-0002-9085-4813 / esshitova@bochvar.ru
F.V.Makarov1, Doctor of Sci. (Tech), Chief Expert, ORCID: 0000-0002-5713-2974
А.А.Pertsev1, Cand. of Sci. (Tech), Deputy Director, ORCID: 0000-0001-7452-8228
A.P.Ponomarenko1, Head of Department, ORCID: 0000-0003-0220-1597
A.A.Shtraus1, Specialist, ORCID: 0000-0003-0020-1454
Abstract. The authors analysed the promising applications of nanoparticles in various fields, such as medicine, energy production, electronics and other industries taking into account the development of nanotechnology in Russia and worldwide.
Keywords: nanoparticles, nanotechnologies, application of nanoparticles
For citation: E.S. Shitova, F.V. Makarov, A.A. Pertsev, A.P. Ponomarenko, A.A. Shtraus. Review of the promising applications of nanoparticles in various industries. NANOINDUSTRY. 2023. V. 16, no. 1. PP. 30–40. https://doi.org/
10.22184/1993-8578.2023.16.1.30.40
ВВЕДЕНИЕ
Нанотехнологии остаются одним из передовых направлений исследований современного материаловедения. Согласно общепринятому определению, к нанотехнологиям относится область научных и прикладных исследований по манипуляции объектами, хотя бы один линейный размер которых находится в диапазоне от 1 до 100 нм. К таким объектам можно отнести тонкие пленки, нанопористые структуры, нанотрубки и нановолокна, нанодисперсии, наночастицы и т.д. Значительный интерес к ним обусловлен возможностью достижения определенных свойств для целого ряда применений, недостижимых для классических материалов. Например, наночастицы обладают уникальными свойствами по сравнению с объемными материалами, основанными на таких особенностях, как размер (в том числе и отношение площади поверхности к объему), морфология. К этим свойствам можно отнести химическую активность, поглощение энергии, биологическую активность, электронные, оптические, механические и магнитные свойства.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Обзор литературы был проведен с использованием баз данных Scopus, РИНЦ, Google.Scholar, Espacenet и др. и включает в себя анализ данных, посвященных применению наночастиц в период с 2005 по 2022 год.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ
Современный уровень техники предъявляет повышенные требования к свойствам и характеристикам материалов, которые не всегда могут быть обеспечены за счет использования традиционных материалов. Именно этим объясняется повышенный интерес к нанотехнологиям во всем мире. С каждым годом открываются новые свойства и, как следствие, новые возможности применения наноматериалов в различных отраслях промышленности. В данной работе рассмотрены направления, которые имеют перспективы промышленного внедрения в ближайшие годы или уже применяются.
Медицина
Одной из наиболее перспективных и быстро развивающихся отраслей применения наночастиц являются различные направления медицины. Использование нанотехнологий в медицине открывает новые возможности. Некоторые методы на данный момент только разрабатываются, в то время как другие находятся на стадии клинических испытаний или уже применяются. В медицине обычно применяются особо жесткие требования к характеристикам наночастиц.
Основное применение нанотехнологий в медицине, которое в настоящий момент активно развивается, включает использование наночастиц для доставки лекарств к определенным типам клеток (например, к раковым клеткам). Для этого используются наночастицы металлов, модифицированные полимерами, например, наночастицы оксида кобальта, покрытые хитозаном или модифицированные добавлением N-фосфонометилиминодиуксусной кислоты. Эти наночастицы сконструированы таким образом, что они притягиваются к больным клеткам, не затрагивая здоровые. Наночастицами некоторых металлов, таких как титан, ванадий, хром, рений, золото, медь и др., производят термолиз раковых опухолей, используя при обработке лазерное излучение, которое не поглощается тканями человека, при этом происходит нагрев наночастиц и термическое воздействие на раковые клетки [1–10].
Антимикробные свойства элементов применяют и в биомедицине. Так, например, наночастицы серебра используют при разработке перевязочных материалов нового поколения, препаратов для обеззараживания ран, также доказана возможность проникновения наночастиц серебра сквозь мембрану бактерий с дальнейшим некрозом этих клеток [3, 4, 9, 11–18].
Наиболее распространенное применение наночастиц в медицине связано с диагностикой методами магнитно-резонансной томографии (МРТ) и (КТ). Первое поколение экзогенных контрастных веществ состояло из высокоспиновых парамагнитных ионов металлов, таких как марганец (Mn2+), железо (Fe3+) или гадолиний (Gd3+). Ведутся исследования относительно применений наночастиц оксида золота и железа (Au-Fe3O4), наночастиц ионов металлов, пористых полых наночастиц Fe3O4 и наночастиц сплавов на основе железа, таких как железо-кобальт (FeCo) и железо-платиновые (FePt) наночастицы [8, 10, 19–22]. В России на данный момент для проведения МРТ используются только препараты на основе гадолиния, так как только они сертифицированы, однако эти препараты имеют ряд побочных действий и за рубежом постепенно отказываются от их применения [23, 24].
Перспективными областями являются также хирургия и стоматология, где биокерамические наночастицы, такие как фосфат кальция, нитрид бора, оксид цинка и др., применяются для производства имплантов, а также при регенерации костей и тканей [11, 25–27]. В данном случае, особое внимание уделяется токсикологическим характеристикам материалов и возможности изготовления имплантов, обеспечивающих длительное лечение за счет постепенного высвобождения лекарственных препаратов, например антибиотиков, в организм.
Известны применения наночастиц оксида титана, оксида цинка и серебра в косметических и дерматологических препаратах, таких как заживляющие крема (для лечения шрамов, акне), солнцезащитные крема [28–30].
В части внедрения новых технологий медицина является самой сложной отраслью, ввиду высокого риска проводится много исследований, а используемые материалы должны строго соответствовать требованиям. В отличие от других отраслей, медицине требуются не такие большие объемы материала, которые могут быть обеспечены нынешними технологиями получения наночастиц.
Направления применения наночастиц в области медицины изображены на рис.1.
Энергетика
В последние годы в мире существует тренд на постепенный переход к альтернативной энергетике, а получение высоких показателей эффективности невозможен без использования современных технологий. Нанотехнологии позволят решить проблемы, которые препятствовали развитию альтернативной энергетики, в том числе и снизить себестоимость получаемой электроэнергии.
В водородной энергетике наночастицы используются сразу в нескольких направлениях: фотоэлектрохимическое разложение воды, фотокаталитическое получение водорода, твердотельное хранение водорода и топливные элементы с протоннообменной мембраной. Оксиды титана и цинка являются полупроводниками с широкой запрещенной зоной и используются в качестве фотоанода для разложения воды [31]. Для получения водорода часто используется алюминий, который образует оксиды, соединяясь с кислородом из воды, высвобождая при этом водород. При этом площадь поверхности алюминия играет значимую роль и применение наночастиц алюминия может повысить эффективность этих процессов [32–34].
Одно из уникальных свойств наночастиц обеспечивается отношением большой площадью поверхности к объему, что делает их перспективными для применения в качестве катализаторов. Так, например, эффективность катализатора на основе платины и палладия [42], пригодного для использования в топливных элементах, при применении наночастиц значительно увеличивается. Скорость деградации таких катализаторов в 7–8 раз меньше, чем традиционных [35]. Другими перспективными катализаторами являются вольфрам, ванадий, церий, медь, оксиды цинка и титана и др. [36–42].
На сегодняшний день основными способами хранения и транспортировки водорода являются сжижение и сжатие в газообразном состоянии. Развитие водородной энергетики требует новых безопасных и более дешевых способов, одним из которых может быть синтез наночастиц с развитой поверхностью. В первую очередь интерес представляет магний из-за своей распространенности, а также многокомпонентные аэрогели на его основе [31, 43, 44].
Одной из проблем солнечной энергетики является запыление поверхностей, что снижает эффективность солнечных элементов. В 2012 году была выпущена серия панелей, в которых используются самоочищающиеся стекла с нанопокрытиями [45]. Кроме того, различные наночастицы используются в качестве высокопроизводительных полупроводников n- и p-типа, а также в качестве замены органических красителей, что также влияет на выход энергии солнечных элементов [46–51].
В традиционной углеводородной энергетике тоже есть место наночастицам. Так, например, использование жидкостей с наночастицами (коллоидов) позволяет повысить извлекаемость нефти из породы. Обычно для повышения нефтеотдачи используют химическое, термическое или полимерное заводнение, однако разложение полимеров и поверхностно-активных веществ влечет дополнительные затраты и нагрузку на экологию. Перспективным методом повышения нефтеотдачи являются наночастицы оксидов магния, алюминия, цинка, циркония, олова, железа, никеля, гидрофобного оксида кремния и оксида кремния, обработанного силаном, прежде всего за счет изменения смачиваемости, улучшения подвижности захваченной нефти, усиления консолидации песков и снижения межфазного натяжения [52, 53].
Направления применения наночастиц в области энергетики изображены на рис.2.
Электроника
Одно из первых промышленных применений наночастиц в электронике – пасты для припоя, такие припои отличаются высокой прочностью, износостойкостью и термостойкостью за счет интерметаллидов в составе [54].
Некоторые оксиды металлов имеют свойства полупроводников с перестраиваемой шириной запрещенной зоны, их пленки представляют большой интерес для микро- и оптоэлектроники, солнечных элементов [55]. Другие оксиды, например диоксида циркония, проявляют диэлектрические свойства и могут быть использованы в качестве изолятора в транзисторах [56].
Ряд работ свидетельствует о перспективности применения в литий-ионных аккумуляторах наночастиц кремния [57] и олова [58] для увеличения реверсивной мощности до 360%, по сравнению с традиционными графитовыми, причем размер частиц оказывает непосредственное влияние на стойкость аккумуляторов. Также ведутся работы по применению наночастиц оксидов ванадия в качестве катода литий-ионных аккумуляторов [38], оксида олова [58] для натрий- и калий-ионных, оксидов марганца в литий-ионных аккумуляторов [59].
Применение наночастиц в качестве детектирующих элементов может значительно повысить их чувствительность. За счет малого размера таким детекторам достаточно несколько молекул для изменения своих электрических характеристик, таких как емкость или сопротивление. Для обнаружения используются различные металлы, такие как золото, платина, палладий, серебро, медь, кобальт и др., включая редкоземельные металлы. Датчики и сенсоры на наночастицах могут применяться для обнаружения утечек газа, в антитеррористических целях, а также для анализа качества воды, воздуха, почв и даже качества пищевых продуктов [60, 61].
Направления применения наночастиц в электронике изображены на рис.3.
Промышленность
Очень много можно перечислять отраслей промышленности, в которых применение наночастиц имеет место. В данном разделе рассмотрены направления применения наночастиц в изделиях для таких отраслей, как авиа-, судо-, машиностроение, металлургия, сельское хозяйство, детали и узлы для описанных выше энергетики и электроники и многих других.
Нельзя забывать еще об одном важном отличии наночастиц от объемного материала, изменении термодинамических характеристик – температура плавления зависит от размера частиц. В связи с большим количеством атомов вблизи поверхности частицы, температура Дебая существенно отличается. Наибольший интерес эти свойства представляют в таких процессах, как спекание и механоактивация [62].
Наночастицы используются для создания керамических, маталломатричных и полимерно-матричных композитных материалов [63, 64]. Оксиды алюминия и иттрия используются для создания оптических элементов, характеристики которых невозможно получить другими методами [65]. Металломатричные композиты, полученные с использованием наночастиц в качестве легирующих элементов, демонстрируют рабочие характеристики, которые превышают в несколько раз характеристики объемных материалов. В качестве матрицы в основном используются сплавы алюминия, меди, титана, магния, а упрочняющими частицами выступают оксиды, нитриды и карбиды различных металлов [66–69]. Так, например, испытания на растяжения образцов из обычного сплава AZ91D и с добавлением 1% об. наночастиц нитрида алюминия показали повышение механических свойств на 44% [69]. Наночастицы молибдена применяются для создания таких ответственных элементов, как рентгеновские трубки, вакуумные клапаны [67].
Наночастицы нашли широкое применение в покрытиях [36, 63]. В первую очередь, для создания гидрофобных поверхностей, которые являются самоочищающимися. Наночастицы оксида титана, кремния, циркония и цинка, например, используются для покрытия корпусов судов во избежание нарастания микроорганизмов и, как следствие, снижения количества простоев [70].
Введение в различные масла наночастиц способствует улучшению их трибологических характеристик. В работе [71] исследовалось влияние наночастиц висмута на трибологические свойства масел BS900 и BS6500. При этом для легкого масла коэффициент трения снизился с 0,091 до 0,052 (при концентрации частиц 900 мг/л), для тяжелого – с 0,074 до 0,047 (310 мг/л).
Есть исследования, подтверждающие возможность применения наночастиц кремния для очистки воды [11, 72] и в сельском хозяйстве [72, 73], однако широкого применения эти способы пока не получили.
Направления применения наночастиц в промышленности изображены на рис.4.
ВЫВОДЫ
Проведенный анализ литературы показал, что в последние годы ученые активно работают над расширением спектра применения наночастиц в различных отраслях промышленности. Следует отметить, что направления применения наночастиц не ограничиваются описанными, применение наночастиц ежегодно растет, в том числе с развитием способов их изготовления.
ИНФОРМАЦИЯ О РЕЦЕНЗИРОВАНИИ
Редакция благодарит анонимного рецензента (рецензентов) за их вклад в рецензирование этой работы, а также за размещение статей на сайте журнала и передачу их в электронном виде в НЭБ eLIBRARY.RU.
Декларация о конфликте интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликтов интересов или личных отношений, которые могли бы повлиять на работу, представленную в данной статье.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
Rudramurthy G.R., Swamy M.K. Potential applications of engineered nanoparticles in medicine and biology: an update // Journal of Biological Inorganic Chemistry. Springer Science and Business Media Deutschland GmbH, 2018. Vol. 23, no. 8. PP. 1185–1204.
Rzigalinski B.A., Strobl J.S. Cadmium-containing nanoparticles: Perspectives on pharmacology and toxicology of quantum dots // Toxicology and Applied Pharmacology. 2009. Vol. 238, no. 3. PP. 280–288.
Rajeshkumar S., Naik P. Synthesis and biomedical applications of Cerium oxide nanoparticles – A Review // Biotechnology Reports. Elsevier B.V., 2018. Vol. 17. PP. 1–5.
Dhall A., Self W. Cerium oxide nanoparticles: A brief review of their synthesis methods and biomedical applications // Antioxidants. MDPI, 2018. Vol. 7, no. 8.
Shih C.M., Shieh Y.T., Twu Y.K. Preparation of gold nanopowders and nanoparticles using chitosan suspensions // Carbohydr Polym. 2009. Vol. 78, no. 2. PP. 309–315.
Dasaiah M. et al. Laser Ablation Synthesized Copper Nanoparticles for Cancer Treatment: An Animal Cell Line Studies Laser Ablation Synthesized Copper Nanoparticles for Cancer Treatment: An Animal Cell Line Studies "Laser Ablation Synthesized Copper Nanoparticles for Cancer Treatment: An Animal Cell Line Studies // Am J Cancer Pre. v. 2018. Vol. 6, no. 2. PP. 35–40.
Çeşmeli S., Biray Avci C. Application of titanium dioxide (TiO2) nanoparticles in cancer therapies // J. Drug Target. 2019. Vol. 27, no. 7. PP. 762–766.
Ansari S.M. et al. Cobalt nanoparticles for biomedical applications: Facile synthesis, physiochemical characterization, cytotoxicity behavior and biocompatibility // Appl Surf Sci. Elsevier B.V., 2017. Vol. 414. PP. 171–187.
Brown A.L. et al. Biodistribution and toxicity of micellar platinum nanoparticles in mice via intravenous administration // Nanomaterials. MDPI AG, 2018. Vol. 8, no. 6.
Cholkar K., Hirani N.D., Natarajan C. Nanotechnology-Based Medical and Biomedical Imaging for Diagnostics // Emerging Nanotechnologies for Diagnostics, Drug Delivery and Medical Devices. Elsevier, 2017. PP. 355–374.
Burdușel A.C. et al. Biomedical applications of silver nanoparticles: An up-to-date overview // Nanomaterials. MDPI AG, 2018. Vol. 8, no. 9.
Ramalingam V. Multifunctionality of gold nanoparticles: Plausible and convincing properties // Advances in Colloid and Interface Science. Elsevier B.V., 2019. Vol. 271.
Islan G.A. et al. Silybin-conjugated gold nanoparticles for antimicrobial chemotherapy against Gram-negative bacteria // J Drug Deliv Sci Technol. Editions de Sante, 2019. Vol. 53.
Sakthivel C., Keerthana L., Prabha I. Current status of platinum based nanoparticles: Physicochemical properties and selected applications – a review // Johnson Matthey Technology Review. Johnson Matthey Public Limited Company, 2019. Vol. 63, no. 2. PP. 122–133.
Bai K. et al. Preparation and antioxidant properties of selenium nanoparticles-loaded chitosan microspheres // Int J Nanomedicine. 2017. Vol. 12. PP. 4527–4539.
Lee S.H., Jun B.H. Silver nanoparticles: Synthesis and application for nanomedicine // International Journal of Molecular Sciences. MDPI AG, 2019. Vol. 20, no. 4.
Ebrahimi K., Shiravand S., Mahmoudvand H. Biosynthesis of copper nanoparticles using aqueous extract of Capparis spinosa fruit and investigation of its antibacterial activity // Marmara Pharm J. Marmara University, 2017. Vol. 21, no. 4. PP. 866–871.
Alzahrani E., Ahmed R.A. Synthesis of copper nanoparticles with various sizes and shapes: Application as a superior non-enzymatic sensor and antibacterial agent // Int J Electrochem Sci. Electrochemical Science Group, 2016. Vol. 11, no. 6. PP. 4712–4723.
Vallabani N.V.S., Singh S. Recent advances and future prospects of iron oxide nanoparticles in biomedicine and diagnostics // 3 Biotech. Springer Verlag, 2018. Vol. 8, no. 6.
Arias L.S. et al. Iron oxide nanoparticles for biomedical applications: A perspective on synthesis, drugs, antimicrobial activity, and toxicity // Antibiotics. MDPI AG, 2018. Vol. 7, no. 2.
Cotin G. et al. Iron Oxide Nanoparticles for Biomedical Applications: Synthesis, Functionalization, and Application // Iron Oxide Nanoparticles for Biomedical Applications. Elsevier, 2018. PP. 43–88.
Huber D.L. Synthesis, properties, and applications of iron nanoparticles // Small. 2005. Vol. 1, no. 5. PP. 482–501.
Yadollahpour A. Applications of gadolinium nanoparticles in magnetic resonance imaging: a review on recent advances in clinical imaging // International Journal of Pharmacy & Technology. 2016. Vol. 8. PP. 11379–11393.
Huang C., Tsourkas A. Gd-based macromolecules and nanoparticles as magnetic resonance contrast agents for molecular imaging // Curr Top Med Chem. NIH Public Access, 2013. Vol. 13, no. 4. P. 411.
Bapat R.A. et al. An overview of application of silver nanoparticles for biomaterials in dentistry // Materials Science and Engineering C. Elsevier Ltd, 2018. Vol. 91. PP. 881–898.
Covarrubias C., Durán J.P., Maureira M. Facile synthesis of lithium carbonate nanoparticles with potential properties for bone repair applications // Mater Lett. Elsevier B.V., 2018. Vol. 219. PP. 205–208.
Zhang Q., Xiao L., Xiao Y. Porous Nanomaterials Targeting Autophagy in Bone Regeneration // Pharmaceutics. MDPI, 2021. Vol. 13, no. 10.
Raj S. et al. Nanotechnology in cosmetics: Opportunities and challenges // J Pharm Bioallied Sci. Wolters Kluwer – Medknow Publications, 2012. Vol. 4, no. 3. PP. 186.
Chiari-Andréo B.G. et al. Nanoparticles for cosmetic use and its application // Nanoparticles in Pharmacotherapy. William Andrew Publishing, 2019. PP. 113–146.
Effiong D.E. et al. Nanotechnology in Cosmetics: Basics, Current Trends and Safety Concerns – A Review // Adv Nanopart. Scientific Research Publishing, 2019. Vol. 9, no. 1. PP. 1–22.
Mao S.S., Shen S., Guo L. Nanomaterials for renewable hydrogen production, storage and utilization // Progress in Natural Science: Materials International. Elsevier B.V., 2012. Vol. 22, no. 6. PP. 522–534.
Mostovshchikov A.V., Ilyin A.P., Egorov I.S. Effect of electron beam irradiation on the thermal properties of the aluminum nanopowder // Radiation Physics and Chemistry. Elsevier Ltd, 2018. Vol. 153. PP. 156–158.
Bunker C.E., Smith M.J. Nanoparticles for hydrogen generation // J Mater Chem. 2011. Vol. 21, no. 33. PP. 12173–12180.
Kader M.S. et al. A Novel Method for Generating H2 by Activation of the µAl-Water System Using Aluminum Nanoparticles // Applied Sciences (Switzerland). MDPI, 2022. Vol. 12, no. 11. PP. 5378.
Alekseenko A.A. et al. Durability of de-alloyed PtCu/C electrocatalysts // Int J Hydrogen Energy. Elsevier Ltd, 2018. Vol. 43, no. 51. PP. 22885–22895.
Quievryn C., Bernard S., Miele P. Polyol-based synthesis of praseodymium oxide nanoparticles // Nanomaterials and Nanotechnology. InTech Europe, 2014. Vol. 4, no. 1.
Jiang B. et al. Mesoporous metallic rhodium nanoparticles // Nat Commun. Nature Publishing Group, 2017. Vol. 8.
Liu X. et al. V2O5-Based nanomaterials: Synthesis and their applications // RSC Advances. Royal Society of Chemistry, 2018. Vol. 8, no. 8. PP. 4014–4031.
Wasmi B. et al. Synthesis of Vanadium Pentoxide Nanoparticles as Catalysts for the Ozonation of Palm Oil // Ozone Sci Eng. Taylor and Francis Inc., 2016. Vol. 38, no. 1. PP. 36–41.
Khan N.T., Jameel N., Review M. Copper Nanoparticles-Synthesis and Applications // Acta Scientific Pharmaceutical Sciences. 2018. Vol. 2. PP. 2581–5423.
Wahyudi S. et al. Synthesis and Applications of Copper Nanopowder – A Review // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Institute of Physics Publishing, 2018. Vol. 395, no. 1.
Tibbetts K. Laser ablation in liquid: A powerful route to new nanoparticle catalysts // Research Outreach. 2019. No. 106. PP. 50–53.
Zhang X. et al. Synthesis of magnesium nanoparticles with superior hydrogen storage properties by acetylene plasma metal reaction // Int J Hydrogen Energy. 2011. Vol. 36, no. 8. PP. 4967–4975.
Makridis S.S. et al. Polymer-stable magnesium nanocomposites prepared by laser ablation for efficient hydrogen storage // Int J Hydrogen Energy. Pergamon, 2013. Vol. 38, no. 26. PP. 11530–11535.
Alanbari M.H. et al. Nanotechnology applied to renewable energy // The Online Journal of Science and Technology. 2019. Vol. 9, no. 4. PP. 244–251.
Avcı B., Caglar Y., Caglar M. Controlling of surface morphology of ZnO nanopowders via precursor material and Al doping // Mater Sci Semicond Process. Elsevier Ltd, 2019. Vol. 99. PP. 149–158.
Ozturk T. et al. An insight into titania nanopowders modifying with manganese ions: A promising route for highly efficient and stable photoelectrochemical solar cells // Solar Energy. Elsevier Ltd, 2017. Vol. 157. PP. 47–57.
Chewchinda P. et al. Preparation of Si nanoparticles by laser ablation in liquid and their application as photovoltaic material in quantum dot sensitized solar cell // Journal of Physics: Conference Series. Institute of Physics Publishing, 2014. Vol. 518, no. 1.
Ma C. et al. The optical duality of tellurium nanoparticles for broadband solar energy harvesting and efficient photothermal conversion. 2018.
Guisbiers G. et al. Synthesis of tunable tellurium nanoparticles // Semicond Sci Technol. Institute of Physics Publishing, 2017. Vol. 32, no. 4.
Ma C. et al. The optical duality of tellurium nanoparticles for broadband solar energy harvesting and efficient photothermal conversion // Sci Adv. American Association for the Advancement of Science, 2018. Vol. 4, no. 8.
Sircar A. et al. Applications of nanoparticles in enhanced oil recovery // Petroleum Research. KeAi Publishing Communications Ltd., 2022. Vol. 7, no. 1. PP. 77–90.
Cheraghian G., Hendraningrat L. A review on applications of nanotechnology in the enhanced oil recovery part B: effects of nanoparticles on flooding // International Nano Letters 2015 6:1. Springer, 2015. Vol. 6, no. 1. PP. 1–10.
Kotadia H.R. et al. Limitations of nanoparticle enhanced solder pastes for electronics assembly // 2012 12th IEEE International Conference on Nanotechnology (IEEE-NANO). IEEE, 2012. PP. 1–5.
Ahmadi M. et al. Synthesis of Tungsten Oxide Nanoparticles using a Hydrothermal Method at Ambient Pressure.
Keiteb A.S. et al. Structural and optical properties of zirconia nanoparticles by thermal treatment synthesis // J. Nanomater. Hindawi Limited, 2016.
Yin S. et al. Silicon lithium-ion battery anode with enhanced performance: Multiple effects of silver nanoparticles // J Mater Sci Technol. Chinese Society of Metals, 2018. Vol. 34, no. 10. PP. 1902–1911.
Zhao X., Yang Q., Quan Z. Tin-based nanomaterials: Colloidal synthesis and battery applications // Chemical Communications. Royal Society of Chemistry, 2019. Vol. 55, no. 60. PP. 8683–8694.
Hoseinpour V., Ghaemi N. Green synthesis of manganese nanoparticles: Applications and future perspective–A review // Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. Elsevier B.V., 2018. Vol. 189. PP. 234–243.
Abdel-Karim R., Reda Y., Abdel-Fattah A. Review – Nanostructured Materials-Based Nanosensors // J Electrochem Soc. The Electrochemical Society, 2020. Vol. 167, no. 3. P. 037554.
Kumar H. et al. Applications of nanotechnology in biosensor-based detection of foodborne pathogens // Sensors (Switzerland). MDPI AG, 2020. Vol. 20, no. 7.
Анциферова И.В. Зависимость процесса уплотнения при спекании с использованием наноразмерных металлических порошков (научный обзор) // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. 2015. Т. 17. № 2. C. 13–20.
Yasnó J.P., Gunnewiek R.F.K., Kiminami R.H.G.A. Microwave synthesis of ultra-high temperature ceramic ZrC nanopowders // Advanced Powder Technology. Elsevier B.V., 2019. Vol. 30, no. 7. PP. 1348–1355.
Liu L. et al. Fabrication of fine-grained undoped Y2O3 transparent ceramic using nitrate pyrogenation synthesized nanopowders // Ceram Int. Elsevier Ltd, 2019. Vol. 45, no. 5. PP. 5339–5345.
Liu Q. et al. Effect of ammonium carbonate to metal ions molar ratio on synthesis and sintering of Nd:YAG nanopowders // Opt Mater (Amst). Elsevier B.V., 2018. Vol. 80. PP. 127–137.
Shin D. et al. Comparison of different tungsten precursors for preparation of tungsten nanopowder by RF induction thermal plasma // Int J Refract Metals Hard Mater. Elsevier Ltd, 2020. Vol. 86.
Feng P., Cao W. Properties, Application and Synthesis Methods of Nano-Molybdenum Powder // Journal of Materials Science and Chemical Engineering. Scientific Research Publishing, Inc, 2016. Vol. 04, no. 9. PP. 36–44.
Iban P. et al. L’université Bordeaux 1 école doctorale des sciences chimiques Influence des nano-particules d’alumine (Al2O3) et de di-borure de titane (TiB2) sur la microstructure et les propriétés de l’alliage Al-Si9-Cu3-Fe1 pour des applications de fonderie à haute pression.
Malaki M. et al. Advanced metal matrix nanocomposites // Metals (Basel). MDPI AG, 2019. Vol. 9, no. 3.
Gaur S., Khanna A.S. Functional Coatings by Incorporating Nanoparticles // Nano Res Appl. 2015. Vol. 1, no. 1. P. 1.
Flores-Castañeda M. et al. Bismuth nanoparticles synthesized by laser ablation in lubricant oils for tribological tests // J Alloys Compd. Elsevier Ltd, 2015. Vol. 643, no. S1. PP. S67–S70.
Jeelani P.G. et al. Multifaceted Application of Silica Nanoparticles. A Review // Silicon. Springer, 2020. Vol. 12, no. 6. PP. 1337–1354.
Rastogi A. et al. Application of silicon nanoparticles in agriculture // 3 Biotech. Springer Verlag, 2019. Vol. 9, no. 3.
Научная статья
ОБЗОР ПЕРСПЕКТИВНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ НАНОЧАСТИЦ В РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Е.С.Шитова1, вед. эксп., ORCID: 0000-0002-9085-4813 / esshitova@bochvar.ru
Ф.В.Макаров1, д.т.н., гл. эксп., ORCID: 0000-0002-5713-2974
А.А.Перцев1, к.т.н., перв. зам. ген. дир., ORCID: 0000-0001-7452-8228
А.П.Пономаренко1, нач. управления, ORCID: 0000-0003-0220-1597
А.А.Штраус1, спец., ORCID: 0000-0003-0020-1454
Аннотация. С учетом развития нанотехнологий в России и мире авторами был проведен анализ перспективных направлений применения наночастиц в различных сферах, таких как медицина, энергетика, электроника и других отраслях промышленности.
Ключевые слова: наночастицы, нанотехнологии, применение наночастиц
Для цитирования: Е.С. Шитова, Ф.В. Макаров, А.А. Перцев, А.П. Пономаренко, А.А. Штраус. Обзор перспективных применений наночастиц в различных отраслях промышленности. НАНОИНДУСТРИЯ. 2023. Т. 16, № 1. С. 30–40. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2023.16.1.30.40
Received: 26.12.2022 | Accepted: 30.12.2022 | DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2023.16.1.30.40
Original paper
REVIEW OF THE PROMISING APPLICATIONS OF NANOPARTICLES IN VARIOUS INDUSTRIES
E.S.Shitova1, Leading Expert, ORCID: 0000-0002-9085-4813 / esshitova@bochvar.ru
F.V.Makarov1, Doctor of Sci. (Tech), Chief Expert, ORCID: 0000-0002-5713-2974
А.А.Pertsev1, Cand. of Sci. (Tech), Deputy Director, ORCID: 0000-0001-7452-8228
A.P.Ponomarenko1, Head of Department, ORCID: 0000-0003-0220-1597
A.A.Shtraus1, Specialist, ORCID: 0000-0003-0020-1454
Abstract. The authors analysed the promising applications of nanoparticles in various fields, such as medicine, energy production, electronics and other industries taking into account the development of nanotechnology in Russia and worldwide.
Keywords: nanoparticles, nanotechnologies, application of nanoparticles
For citation: E.S. Shitova, F.V. Makarov, A.A. Pertsev, A.P. Ponomarenko, A.A. Shtraus. Review of the promising applications of nanoparticles in various industries. NANOINDUSTRY. 2023. V. 16, no. 1. PP. 30–40. https://doi.org/
10.22184/1993-8578.2023.16.1.30.40
ВВЕДЕНИЕ
Нанотехнологии остаются одним из передовых направлений исследований современного материаловедения. Согласно общепринятому определению, к нанотехнологиям относится область научных и прикладных исследований по манипуляции объектами, хотя бы один линейный размер которых находится в диапазоне от 1 до 100 нм. К таким объектам можно отнести тонкие пленки, нанопористые структуры, нанотрубки и нановолокна, нанодисперсии, наночастицы и т.д. Значительный интерес к ним обусловлен возможностью достижения определенных свойств для целого ряда применений, недостижимых для классических материалов. Например, наночастицы обладают уникальными свойствами по сравнению с объемными материалами, основанными на таких особенностях, как размер (в том числе и отношение площади поверхности к объему), морфология. К этим свойствам можно отнести химическую активность, поглощение энергии, биологическую активность, электронные, оптические, механические и магнитные свойства.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Обзор литературы был проведен с использованием баз данных Scopus, РИНЦ, Google.Scholar, Espacenet и др. и включает в себя анализ данных, посвященных применению наночастиц в период с 2005 по 2022 год.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ
Современный уровень техники предъявляет повышенные требования к свойствам и характеристикам материалов, которые не всегда могут быть обеспечены за счет использования традиционных материалов. Именно этим объясняется повышенный интерес к нанотехнологиям во всем мире. С каждым годом открываются новые свойства и, как следствие, новые возможности применения наноматериалов в различных отраслях промышленности. В данной работе рассмотрены направления, которые имеют перспективы промышленного внедрения в ближайшие годы или уже применяются.
Медицина
Одной из наиболее перспективных и быстро развивающихся отраслей применения наночастиц являются различные направления медицины. Использование нанотехнологий в медицине открывает новые возможности. Некоторые методы на данный момент только разрабатываются, в то время как другие находятся на стадии клинических испытаний или уже применяются. В медицине обычно применяются особо жесткие требования к характеристикам наночастиц.
Основное применение нанотехнологий в медицине, которое в настоящий момент активно развивается, включает использование наночастиц для доставки лекарств к определенным типам клеток (например, к раковым клеткам). Для этого используются наночастицы металлов, модифицированные полимерами, например, наночастицы оксида кобальта, покрытые хитозаном или модифицированные добавлением N-фосфонометилиминодиуксусной кислоты. Эти наночастицы сконструированы таким образом, что они притягиваются к больным клеткам, не затрагивая здоровые. Наночастицами некоторых металлов, таких как титан, ванадий, хром, рений, золото, медь и др., производят термолиз раковых опухолей, используя при обработке лазерное излучение, которое не поглощается тканями человека, при этом происходит нагрев наночастиц и термическое воздействие на раковые клетки [1–10].
Антимикробные свойства элементов применяют и в биомедицине. Так, например, наночастицы серебра используют при разработке перевязочных материалов нового поколения, препаратов для обеззараживания ран, также доказана возможность проникновения наночастиц серебра сквозь мембрану бактерий с дальнейшим некрозом этих клеток [3, 4, 9, 11–18].
Наиболее распространенное применение наночастиц в медицине связано с диагностикой методами магнитно-резонансной томографии (МРТ) и (КТ). Первое поколение экзогенных контрастных веществ состояло из высокоспиновых парамагнитных ионов металлов, таких как марганец (Mn2+), железо (Fe3+) или гадолиний (Gd3+). Ведутся исследования относительно применений наночастиц оксида золота и железа (Au-Fe3O4), наночастиц ионов металлов, пористых полых наночастиц Fe3O4 и наночастиц сплавов на основе железа, таких как железо-кобальт (FeCo) и железо-платиновые (FePt) наночастицы [8, 10, 19–22]. В России на данный момент для проведения МРТ используются только препараты на основе гадолиния, так как только они сертифицированы, однако эти препараты имеют ряд побочных действий и за рубежом постепенно отказываются от их применения [23, 24].
Перспективными областями являются также хирургия и стоматология, где биокерамические наночастицы, такие как фосфат кальция, нитрид бора, оксид цинка и др., применяются для производства имплантов, а также при регенерации костей и тканей [11, 25–27]. В данном случае, особое внимание уделяется токсикологическим характеристикам материалов и возможности изготовления имплантов, обеспечивающих длительное лечение за счет постепенного высвобождения лекарственных препаратов, например антибиотиков, в организм.
Известны применения наночастиц оксида титана, оксида цинка и серебра в косметических и дерматологических препаратах, таких как заживляющие крема (для лечения шрамов, акне), солнцезащитные крема [28–30].
В части внедрения новых технологий медицина является самой сложной отраслью, ввиду высокого риска проводится много исследований, а используемые материалы должны строго соответствовать требованиям. В отличие от других отраслей, медицине требуются не такие большие объемы материала, которые могут быть обеспечены нынешними технологиями получения наночастиц.
Направления применения наночастиц в области медицины изображены на рис.1.
Энергетика
В последние годы в мире существует тренд на постепенный переход к альтернативной энергетике, а получение высоких показателей эффективности невозможен без использования современных технологий. Нанотехнологии позволят решить проблемы, которые препятствовали развитию альтернативной энергетики, в том числе и снизить себестоимость получаемой электроэнергии.
В водородной энергетике наночастицы используются сразу в нескольких направлениях: фотоэлектрохимическое разложение воды, фотокаталитическое получение водорода, твердотельное хранение водорода и топливные элементы с протоннообменной мембраной. Оксиды титана и цинка являются полупроводниками с широкой запрещенной зоной и используются в качестве фотоанода для разложения воды [31]. Для получения водорода часто используется алюминий, который образует оксиды, соединяясь с кислородом из воды, высвобождая при этом водород. При этом площадь поверхности алюминия играет значимую роль и применение наночастиц алюминия может повысить эффективность этих процессов [32–34].
Одно из уникальных свойств наночастиц обеспечивается отношением большой площадью поверхности к объему, что делает их перспективными для применения в качестве катализаторов. Так, например, эффективность катализатора на основе платины и палладия [42], пригодного для использования в топливных элементах, при применении наночастиц значительно увеличивается. Скорость деградации таких катализаторов в 7–8 раз меньше, чем традиционных [35]. Другими перспективными катализаторами являются вольфрам, ванадий, церий, медь, оксиды цинка и титана и др. [36–42].
На сегодняшний день основными способами хранения и транспортировки водорода являются сжижение и сжатие в газообразном состоянии. Развитие водородной энергетики требует новых безопасных и более дешевых способов, одним из которых может быть синтез наночастиц с развитой поверхностью. В первую очередь интерес представляет магний из-за своей распространенности, а также многокомпонентные аэрогели на его основе [31, 43, 44].
Одной из проблем солнечной энергетики является запыление поверхностей, что снижает эффективность солнечных элементов. В 2012 году была выпущена серия панелей, в которых используются самоочищающиеся стекла с нанопокрытиями [45]. Кроме того, различные наночастицы используются в качестве высокопроизводительных полупроводников n- и p-типа, а также в качестве замены органических красителей, что также влияет на выход энергии солнечных элементов [46–51].
В традиционной углеводородной энергетике тоже есть место наночастицам. Так, например, использование жидкостей с наночастицами (коллоидов) позволяет повысить извлекаемость нефти из породы. Обычно для повышения нефтеотдачи используют химическое, термическое или полимерное заводнение, однако разложение полимеров и поверхностно-активных веществ влечет дополнительные затраты и нагрузку на экологию. Перспективным методом повышения нефтеотдачи являются наночастицы оксидов магния, алюминия, цинка, циркония, олова, железа, никеля, гидрофобного оксида кремния и оксида кремния, обработанного силаном, прежде всего за счет изменения смачиваемости, улучшения подвижности захваченной нефти, усиления консолидации песков и снижения межфазного натяжения [52, 53].
Направления применения наночастиц в области энергетики изображены на рис.2.
Электроника
Одно из первых промышленных применений наночастиц в электронике – пасты для припоя, такие припои отличаются высокой прочностью, износостойкостью и термостойкостью за счет интерметаллидов в составе [54].
Некоторые оксиды металлов имеют свойства полупроводников с перестраиваемой шириной запрещенной зоны, их пленки представляют большой интерес для микро- и оптоэлектроники, солнечных элементов [55]. Другие оксиды, например диоксида циркония, проявляют диэлектрические свойства и могут быть использованы в качестве изолятора в транзисторах [56].
Ряд работ свидетельствует о перспективности применения в литий-ионных аккумуляторах наночастиц кремния [57] и олова [58] для увеличения реверсивной мощности до 360%, по сравнению с традиционными графитовыми, причем размер частиц оказывает непосредственное влияние на стойкость аккумуляторов. Также ведутся работы по применению наночастиц оксидов ванадия в качестве катода литий-ионных аккумуляторов [38], оксида олова [58] для натрий- и калий-ионных, оксидов марганца в литий-ионных аккумуляторов [59].
Применение наночастиц в качестве детектирующих элементов может значительно повысить их чувствительность. За счет малого размера таким детекторам достаточно несколько молекул для изменения своих электрических характеристик, таких как емкость или сопротивление. Для обнаружения используются различные металлы, такие как золото, платина, палладий, серебро, медь, кобальт и др., включая редкоземельные металлы. Датчики и сенсоры на наночастицах могут применяться для обнаружения утечек газа, в антитеррористических целях, а также для анализа качества воды, воздуха, почв и даже качества пищевых продуктов [60, 61].
Направления применения наночастиц в электронике изображены на рис.3.
Промышленность
Очень много можно перечислять отраслей промышленности, в которых применение наночастиц имеет место. В данном разделе рассмотрены направления применения наночастиц в изделиях для таких отраслей, как авиа-, судо-, машиностроение, металлургия, сельское хозяйство, детали и узлы для описанных выше энергетики и электроники и многих других.
Нельзя забывать еще об одном важном отличии наночастиц от объемного материала, изменении термодинамических характеристик – температура плавления зависит от размера частиц. В связи с большим количеством атомов вблизи поверхности частицы, температура Дебая существенно отличается. Наибольший интерес эти свойства представляют в таких процессах, как спекание и механоактивация [62].
Наночастицы используются для создания керамических, маталломатричных и полимерно-матричных композитных материалов [63, 64]. Оксиды алюминия и иттрия используются для создания оптических элементов, характеристики которых невозможно получить другими методами [65]. Металломатричные композиты, полученные с использованием наночастиц в качестве легирующих элементов, демонстрируют рабочие характеристики, которые превышают в несколько раз характеристики объемных материалов. В качестве матрицы в основном используются сплавы алюминия, меди, титана, магния, а упрочняющими частицами выступают оксиды, нитриды и карбиды различных металлов [66–69]. Так, например, испытания на растяжения образцов из обычного сплава AZ91D и с добавлением 1% об. наночастиц нитрида алюминия показали повышение механических свойств на 44% [69]. Наночастицы молибдена применяются для создания таких ответственных элементов, как рентгеновские трубки, вакуумные клапаны [67].
Наночастицы нашли широкое применение в покрытиях [36, 63]. В первую очередь, для создания гидрофобных поверхностей, которые являются самоочищающимися. Наночастицы оксида титана, кремния, циркония и цинка, например, используются для покрытия корпусов судов во избежание нарастания микроорганизмов и, как следствие, снижения количества простоев [70].
Введение в различные масла наночастиц способствует улучшению их трибологических характеристик. В работе [71] исследовалось влияние наночастиц висмута на трибологические свойства масел BS900 и BS6500. При этом для легкого масла коэффициент трения снизился с 0,091 до 0,052 (при концентрации частиц 900 мг/л), для тяжелого – с 0,074 до 0,047 (310 мг/л).
Есть исследования, подтверждающие возможность применения наночастиц кремния для очистки воды [11, 72] и в сельском хозяйстве [72, 73], однако широкого применения эти способы пока не получили.
Направления применения наночастиц в промышленности изображены на рис.4.
ВЫВОДЫ
Проведенный анализ литературы показал, что в последние годы ученые активно работают над расширением спектра применения наночастиц в различных отраслях промышленности. Следует отметить, что направления применения наночастиц не ограничиваются описанными, применение наночастиц ежегодно растет, в том числе с развитием способов их изготовления.
ИНФОРМАЦИЯ О РЕЦЕНЗИРОВАНИИ
Редакция благодарит анонимного рецензента (рецензентов) за их вклад в рецензирование этой работы, а также за размещение статей на сайте журнала и передачу их в электронном виде в НЭБ eLIBRARY.RU.
Декларация о конфликте интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликтов интересов или личных отношений, которые могли бы повлиять на работу, представленную в данной статье.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
Rudramurthy G.R., Swamy M.K. Potential applications of engineered nanoparticles in medicine and biology: an update // Journal of Biological Inorganic Chemistry. Springer Science and Business Media Deutschland GmbH, 2018. Vol. 23, no. 8. PP. 1185–1204.
Rzigalinski B.A., Strobl J.S. Cadmium-containing nanoparticles: Perspectives on pharmacology and toxicology of quantum dots // Toxicology and Applied Pharmacology. 2009. Vol. 238, no. 3. PP. 280–288.
Rajeshkumar S., Naik P. Synthesis and biomedical applications of Cerium oxide nanoparticles – A Review // Biotechnology Reports. Elsevier B.V., 2018. Vol. 17. PP. 1–5.
Dhall A., Self W. Cerium oxide nanoparticles: A brief review of their synthesis methods and biomedical applications // Antioxidants. MDPI, 2018. Vol. 7, no. 8.
Shih C.M., Shieh Y.T., Twu Y.K. Preparation of gold nanopowders and nanoparticles using chitosan suspensions // Carbohydr Polym. 2009. Vol. 78, no. 2. PP. 309–315.
Dasaiah M. et al. Laser Ablation Synthesized Copper Nanoparticles for Cancer Treatment: An Animal Cell Line Studies Laser Ablation Synthesized Copper Nanoparticles for Cancer Treatment: An Animal Cell Line Studies "Laser Ablation Synthesized Copper Nanoparticles for Cancer Treatment: An Animal Cell Line Studies // Am J Cancer Pre. v. 2018. Vol. 6, no. 2. PP. 35–40.
Çeşmeli S., Biray Avci C. Application of titanium dioxide (TiO2) nanoparticles in cancer therapies // J. Drug Target. 2019. Vol. 27, no. 7. PP. 762–766.
Ansari S.M. et al. Cobalt nanoparticles for biomedical applications: Facile synthesis, physiochemical characterization, cytotoxicity behavior and biocompatibility // Appl Surf Sci. Elsevier B.V., 2017. Vol. 414. PP. 171–187.
Brown A.L. et al. Biodistribution and toxicity of micellar platinum nanoparticles in mice via intravenous administration // Nanomaterials. MDPI AG, 2018. Vol. 8, no. 6.
Cholkar K., Hirani N.D., Natarajan C. Nanotechnology-Based Medical and Biomedical Imaging for Diagnostics // Emerging Nanotechnologies for Diagnostics, Drug Delivery and Medical Devices. Elsevier, 2017. PP. 355–374.
Burdușel A.C. et al. Biomedical applications of silver nanoparticles: An up-to-date overview // Nanomaterials. MDPI AG, 2018. Vol. 8, no. 9.
Ramalingam V. Multifunctionality of gold nanoparticles: Plausible and convincing properties // Advances in Colloid and Interface Science. Elsevier B.V., 2019. Vol. 271.
Islan G.A. et al. Silybin-conjugated gold nanoparticles for antimicrobial chemotherapy against Gram-negative bacteria // J Drug Deliv Sci Technol. Editions de Sante, 2019. Vol. 53.
Sakthivel C., Keerthana L., Prabha I. Current status of platinum based nanoparticles: Physicochemical properties and selected applications – a review // Johnson Matthey Technology Review. Johnson Matthey Public Limited Company, 2019. Vol. 63, no. 2. PP. 122–133.
Bai K. et al. Preparation and antioxidant properties of selenium nanoparticles-loaded chitosan microspheres // Int J Nanomedicine. 2017. Vol. 12. PP. 4527–4539.
Lee S.H., Jun B.H. Silver nanoparticles: Synthesis and application for nanomedicine // International Journal of Molecular Sciences. MDPI AG, 2019. Vol. 20, no. 4.
Ebrahimi K., Shiravand S., Mahmoudvand H. Biosynthesis of copper nanoparticles using aqueous extract of Capparis spinosa fruit and investigation of its antibacterial activity // Marmara Pharm J. Marmara University, 2017. Vol. 21, no. 4. PP. 866–871.
Alzahrani E., Ahmed R.A. Synthesis of copper nanoparticles with various sizes and shapes: Application as a superior non-enzymatic sensor and antibacterial agent // Int J Electrochem Sci. Electrochemical Science Group, 2016. Vol. 11, no. 6. PP. 4712–4723.
Vallabani N.V.S., Singh S. Recent advances and future prospects of iron oxide nanoparticles in biomedicine and diagnostics // 3 Biotech. Springer Verlag, 2018. Vol. 8, no. 6.
Arias L.S. et al. Iron oxide nanoparticles for biomedical applications: A perspective on synthesis, drugs, antimicrobial activity, and toxicity // Antibiotics. MDPI AG, 2018. Vol. 7, no. 2.
Cotin G. et al. Iron Oxide Nanoparticles for Biomedical Applications: Synthesis, Functionalization, and Application // Iron Oxide Nanoparticles for Biomedical Applications. Elsevier, 2018. PP. 43–88.
Huber D.L. Synthesis, properties, and applications of iron nanoparticles // Small. 2005. Vol. 1, no. 5. PP. 482–501.
Yadollahpour A. Applications of gadolinium nanoparticles in magnetic resonance imaging: a review on recent advances in clinical imaging // International Journal of Pharmacy & Technology. 2016. Vol. 8. PP. 11379–11393.
Huang C., Tsourkas A. Gd-based macromolecules and nanoparticles as magnetic resonance contrast agents for molecular imaging // Curr Top Med Chem. NIH Public Access, 2013. Vol. 13, no. 4. P. 411.
Bapat R.A. et al. An overview of application of silver nanoparticles for biomaterials in dentistry // Materials Science and Engineering C. Elsevier Ltd, 2018. Vol. 91. PP. 881–898.
Covarrubias C., Durán J.P., Maureira M. Facile synthesis of lithium carbonate nanoparticles with potential properties for bone repair applications // Mater Lett. Elsevier B.V., 2018. Vol. 219. PP. 205–208.
Zhang Q., Xiao L., Xiao Y. Porous Nanomaterials Targeting Autophagy in Bone Regeneration // Pharmaceutics. MDPI, 2021. Vol. 13, no. 10.
Raj S. et al. Nanotechnology in cosmetics: Opportunities and challenges // J Pharm Bioallied Sci. Wolters Kluwer – Medknow Publications, 2012. Vol. 4, no. 3. PP. 186.
Chiari-Andréo B.G. et al. Nanoparticles for cosmetic use and its application // Nanoparticles in Pharmacotherapy. William Andrew Publishing, 2019. PP. 113–146.
Effiong D.E. et al. Nanotechnology in Cosmetics: Basics, Current Trends and Safety Concerns – A Review // Adv Nanopart. Scientific Research Publishing, 2019. Vol. 9, no. 1. PP. 1–22.
Mao S.S., Shen S., Guo L. Nanomaterials for renewable hydrogen production, storage and utilization // Progress in Natural Science: Materials International. Elsevier B.V., 2012. Vol. 22, no. 6. PP. 522–534.
Mostovshchikov A.V., Ilyin A.P., Egorov I.S. Effect of electron beam irradiation on the thermal properties of the aluminum nanopowder // Radiation Physics and Chemistry. Elsevier Ltd, 2018. Vol. 153. PP. 156–158.
Bunker C.E., Smith M.J. Nanoparticles for hydrogen generation // J Mater Chem. 2011. Vol. 21, no. 33. PP. 12173–12180.
Kader M.S. et al. A Novel Method for Generating H2 by Activation of the µAl-Water System Using Aluminum Nanoparticles // Applied Sciences (Switzerland). MDPI, 2022. Vol. 12, no. 11. PP. 5378.
Alekseenko A.A. et al. Durability of de-alloyed PtCu/C electrocatalysts // Int J Hydrogen Energy. Elsevier Ltd, 2018. Vol. 43, no. 51. PP. 22885–22895.
Quievryn C., Bernard S., Miele P. Polyol-based synthesis of praseodymium oxide nanoparticles // Nanomaterials and Nanotechnology. InTech Europe, 2014. Vol. 4, no. 1.
Jiang B. et al. Mesoporous metallic rhodium nanoparticles // Nat Commun. Nature Publishing Group, 2017. Vol. 8.
Liu X. et al. V2O5-Based nanomaterials: Synthesis and their applications // RSC Advances. Royal Society of Chemistry, 2018. Vol. 8, no. 8. PP. 4014–4031.
Wasmi B. et al. Synthesis of Vanadium Pentoxide Nanoparticles as Catalysts for the Ozonation of Palm Oil // Ozone Sci Eng. Taylor and Francis Inc., 2016. Vol. 38, no. 1. PP. 36–41.
Khan N.T., Jameel N., Review M. Copper Nanoparticles-Synthesis and Applications // Acta Scientific Pharmaceutical Sciences. 2018. Vol. 2. PP. 2581–5423.
Wahyudi S. et al. Synthesis and Applications of Copper Nanopowder – A Review // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Institute of Physics Publishing, 2018. Vol. 395, no. 1.
Tibbetts K. Laser ablation in liquid: A powerful route to new nanoparticle catalysts // Research Outreach. 2019. No. 106. PP. 50–53.
Zhang X. et al. Synthesis of magnesium nanoparticles with superior hydrogen storage properties by acetylene plasma metal reaction // Int J Hydrogen Energy. 2011. Vol. 36, no. 8. PP. 4967–4975.
Makridis S.S. et al. Polymer-stable magnesium nanocomposites prepared by laser ablation for efficient hydrogen storage // Int J Hydrogen Energy. Pergamon, 2013. Vol. 38, no. 26. PP. 11530–11535.
Alanbari M.H. et al. Nanotechnology applied to renewable energy // The Online Journal of Science and Technology. 2019. Vol. 9, no. 4. PP. 244–251.
Avcı B., Caglar Y., Caglar M. Controlling of surface morphology of ZnO nanopowders via precursor material and Al doping // Mater Sci Semicond Process. Elsevier Ltd, 2019. Vol. 99. PP. 149–158.
Ozturk T. et al. An insight into titania nanopowders modifying with manganese ions: A promising route for highly efficient and stable photoelectrochemical solar cells // Solar Energy. Elsevier Ltd, 2017. Vol. 157. PP. 47–57.
Chewchinda P. et al. Preparation of Si nanoparticles by laser ablation in liquid and their application as photovoltaic material in quantum dot sensitized solar cell // Journal of Physics: Conference Series. Institute of Physics Publishing, 2014. Vol. 518, no. 1.
Ma C. et al. The optical duality of tellurium nanoparticles for broadband solar energy harvesting and efficient photothermal conversion. 2018.
Guisbiers G. et al. Synthesis of tunable tellurium nanoparticles // Semicond Sci Technol. Institute of Physics Publishing, 2017. Vol. 32, no. 4.
Ma C. et al. The optical duality of tellurium nanoparticles for broadband solar energy harvesting and efficient photothermal conversion // Sci Adv. American Association for the Advancement of Science, 2018. Vol. 4, no. 8.
Sircar A. et al. Applications of nanoparticles in enhanced oil recovery // Petroleum Research. KeAi Publishing Communications Ltd., 2022. Vol. 7, no. 1. PP. 77–90.
Cheraghian G., Hendraningrat L. A review on applications of nanotechnology in the enhanced oil recovery part B: effects of nanoparticles on flooding // International Nano Letters 2015 6:1. Springer, 2015. Vol. 6, no. 1. PP. 1–10.
Kotadia H.R. et al. Limitations of nanoparticle enhanced solder pastes for electronics assembly // 2012 12th IEEE International Conference on Nanotechnology (IEEE-NANO). IEEE, 2012. PP. 1–5.
Ahmadi M. et al. Synthesis of Tungsten Oxide Nanoparticles using a Hydrothermal Method at Ambient Pressure.
Keiteb A.S. et al. Structural and optical properties of zirconia nanoparticles by thermal treatment synthesis // J. Nanomater. Hindawi Limited, 2016.
Yin S. et al. Silicon lithium-ion battery anode with enhanced performance: Multiple effects of silver nanoparticles // J Mater Sci Technol. Chinese Society of Metals, 2018. Vol. 34, no. 10. PP. 1902–1911.
Zhao X., Yang Q., Quan Z. Tin-based nanomaterials: Colloidal synthesis and battery applications // Chemical Communications. Royal Society of Chemistry, 2019. Vol. 55, no. 60. PP. 8683–8694.
Hoseinpour V., Ghaemi N. Green synthesis of manganese nanoparticles: Applications and future perspective–A review // Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. Elsevier B.V., 2018. Vol. 189. PP. 234–243.
Abdel-Karim R., Reda Y., Abdel-Fattah A. Review – Nanostructured Materials-Based Nanosensors // J Electrochem Soc. The Electrochemical Society, 2020. Vol. 167, no. 3. P. 037554.
Kumar H. et al. Applications of nanotechnology in biosensor-based detection of foodborne pathogens // Sensors (Switzerland). MDPI AG, 2020. Vol. 20, no. 7.
Анциферова И.В. Зависимость процесса уплотнения при спекании с использованием наноразмерных металлических порошков (научный обзор) // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. 2015. Т. 17. № 2. C. 13–20.
Yasnó J.P., Gunnewiek R.F.K., Kiminami R.H.G.A. Microwave synthesis of ultra-high temperature ceramic ZrC nanopowders // Advanced Powder Technology. Elsevier B.V., 2019. Vol. 30, no. 7. PP. 1348–1355.
Liu L. et al. Fabrication of fine-grained undoped Y2O3 transparent ceramic using nitrate pyrogenation synthesized nanopowders // Ceram Int. Elsevier Ltd, 2019. Vol. 45, no. 5. PP. 5339–5345.
Liu Q. et al. Effect of ammonium carbonate to metal ions molar ratio on synthesis and sintering of Nd:YAG nanopowders // Opt Mater (Amst). Elsevier B.V., 2018. Vol. 80. PP. 127–137.
Shin D. et al. Comparison of different tungsten precursors for preparation of tungsten nanopowder by RF induction thermal plasma // Int J Refract Metals Hard Mater. Elsevier Ltd, 2020. Vol. 86.
Feng P., Cao W. Properties, Application and Synthesis Methods of Nano-Molybdenum Powder // Journal of Materials Science and Chemical Engineering. Scientific Research Publishing, Inc, 2016. Vol. 04, no. 9. PP. 36–44.
Iban P. et al. L’université Bordeaux 1 école doctorale des sciences chimiques Influence des nano-particules d’alumine (Al2O3) et de di-borure de titane (TiB2) sur la microstructure et les propriétés de l’alliage Al-Si9-Cu3-Fe1 pour des applications de fonderie à haute pression.
Malaki M. et al. Advanced metal matrix nanocomposites // Metals (Basel). MDPI AG, 2019. Vol. 9, no. 3.
Gaur S., Khanna A.S. Functional Coatings by Incorporating Nanoparticles // Nano Res Appl. 2015. Vol. 1, no. 1. P. 1.
Flores-Castañeda M. et al. Bismuth nanoparticles synthesized by laser ablation in lubricant oils for tribological tests // J Alloys Compd. Elsevier Ltd, 2015. Vol. 643, no. S1. PP. S67–S70.
Jeelani P.G. et al. Multifaceted Application of Silica Nanoparticles. A Review // Silicon. Springer, 2020. Vol. 12, no. 6. PP. 1337–1354.
Rastogi A. et al. Application of silicon nanoparticles in agriculture // 3 Biotech. Springer Verlag, 2019. Vol. 9, no. 3.
Отзывы читателей
