Наноматериалдар
9.1 Наноматериалдарды жіктеу негіздері және құрылымдарының типтері
| Наноматериалдар ұғымын анықтаудағы терминологиялық тәсілдер |
Геометриялық өлшемі 
|
| Физикалық эффект үшін критикалық өлшем |
| Заттың V немесе оның компоненттерін 1,2 және 3 координаттар бойынша нанодиапазонға дейін кішірейткенде жаңа сапаның пайда болуы |
Шекаралық облыстың ені  болғандағы бөліну шекарасының үлесі ∆ ∆
|
| Комплексті тәсіл Материалдарда кем дегенде бір өлшемде және сапалық жаңа сипаттамаларға ие D< 100 нм құрылымдық элементтердің болуы |
9.1 сурет - Наноматериалдар ұғымының терминологиялық тәсілдері
Диапазонның жоғарғы шекарасы техникалық көзқарас тұрғысынан материалдардың физика-механикалық қасиеттерінің (мықтылық, қаттылық, коэрцивті күш және т.б.) елеулі және қызықты өзгерістері наноқұрылымды элементтердің өлшемдері 100 нм-ден кем болғанда басталатындығына байланысты. Екінші тәсіл бөлінудің көптеген беттерінің наноматериалдардың қасиеттерінің қалыптасуына байланысты. Мұнда қасиеттердің ең көп өзгерісі материалдың жалпы көлемінде бөліну беттерінің жалпы үлесі 50%-дан асқанда іске асады. Үшінші бағыт белгілі бір физикалық құбылыс үшін сипаттамалық өлшем ұғымына негізделген:
Мықтылық қасиеттері үшін бұл ақаусыз кристалл өлшемі болады,
- Магниттік қасиеттер үшін – бір доменді кристалл өлшемі,
- Электр өткізгіштік үшін –электрондардың еркін жүру ұзындығы.
Егер қандай да бір заттың бір, екі немесе үш координата бойынша нанометрлік масштаб өлшемдеріне дейін көлемі кішірейгенде жаңа қасиеті пайда болады, немесе бұл қасиет осындай объектілердің композициясында пайда болады, және бұл түзілістерді наноматериалдарға жатқызуға , ал оларды алу технологияларын және оларға байланысты ары қарайғы жұмыстарды нанотехнологияларға жатқызуға болады.
Бүгінгі таңда қабылданған терминология келесі терминдерді қолданады:
· нанотехнология бақыланған күйде өлшемдері 100 нм-ден кіші компоненттерден тұратын, жаңа қасиеттерге ие нысандарды жасауға және модификациялауға, оларды үлкен масштабтағы толыққанды функционалданатын жүйелерге интеграциялануын іске асыруға мүмкіндік беретін әдістер мен тәсілдер жиынтығы ;
- наноматериалдар жаңа қасиеттерге, функционалды және эксплуатациялық сиапттамаларға ие кем дегенде бір өлшемде геометриялық өлшемдері 100 нм-ден аспайтын құрылымдық элементтерден тұратын материалдар;
- наножүйелі техника наноматериалдар және нанотехнологиялар негізінде толықтай немесе ішінара жасалған, сипаттамалары дәстүрлі технологиялармен жасалған аналогиялы қызмет жасайтын жүйелер мен құрылғылардың көрсеткіштерінен ерекшеленетін функционалды аяқталған жүйелер мен құрылғылар. Келтірілген терминологияға сай наноматериалдарды негізгі төрт категорияға бөлуге болады. (9.2 сурет).
Бірінші категорияөлшемдері бір, екі немесе үш кеңістіктік координаталарда 100 нм-ден аспайтын қатты денелер түріндегі материалдардан тұрады. Мұндай материалдарға наноөлшемді бөлшектерді (наноұнтақтар), наноталшықтарды, нано өткізгіштерді, өте жұқа жабындыларды (қалыңдығы 100 нм-ден кіші), нанотүтіктерді жатқызуға болады. Мұндай материалдар бір құрылымдық элементтен немесе кристаллиттен бастап (ұнтақ элементтері үшін) бірнеше қабатқа дейін болуы мүмкін (қабықшалар үшін). Осыған байланысты бірінші категорияны құрылымдық элементтер саны аз нанаоматериалдар немесе нанобұйымдар түріндегі нанаоматериалдар деп жіктеуге болады.
Екінші категория сипаттамалық өлшемдері шамамен 1 мкм-ден...1 мм-ге дейінгі аз өлшемді бұйымдар түріндегі материалдардан тұрады. Әдетте бұлар өткізгіштер, таспалар, фольгалар. Мұндай материалдар құрылымдық элементтердің (кристаллиттер) біраз санынан тұрады және оларды құрылымдық элементтер (кристаллиттер) саны көп немесе микробұйымдар түріндегі наноматериалдар деп жіктесек болады.
Үшінші категориябұйымдар өлшемі микродиапазонда (бірнеше миллиметрден астам) болатын массивті (немесе көлемді) наноматериалдар болып табылады.Мұндай материалдар наноөлшемді элементтердің (кристаллиттердің) көптеген санынан тұрады және түйіршіктер өлшемі 1..100 нм болатын поликристалл материалдар болып табылады.
Өз кезегінде наноматериалдардың үшінші категориясын екі класқа бөлуге болады. Бірінші класқа құрылымы мен (немесе) химиялық құрылымы материал көлемінде тек атомдық деңгейде өзгеретін бір фазалы материалдар енеді. Олар тепе тең емес күйде болады. Екінші класқа көп фазалы, мысалы күрделі металл құймалар негізіндегі материалдарды жатқызуға болады.
Төртінші категорияөз құрамында бірінші категория мен екінші категория наноматериалдарының компоненттерінен тұратын композициялық материалдардан тұрады.
9.2. Наноматериалдар қасиеттерінің ерекшеліктері
Наноматериалдар мен нанобөлшектер қасиеттерінің неғұрлым күшті өзгерістері кристаллиттер өлшемі 10..100 нм болғанда орын алады. Мұның негізгі физикалық себетерін 9 суреттен көрсетуге болады. Нанобөлшектер үшін жұқа беттік қабаттағы қабаттағы атомдар үлесі (~ 1 нм), микробөлшектермен салыстырғанда айтарлықтай артады. Беттік атомдарда көршілес атомдарға байланысты барлығы қосылмайды. Беттің көтеріңкі тұстарындағы атомдар үшін байланыстардың қанығуы одан да жоғары. Нәтижесінде бет астындағы қабатта кристалл торының күшті бұрмалануы орын алады және тіптен тор типінің ауысуы орын алуы мүмкін. Басқа аспект еркін беттің кристалл ақауларының жиналу (құю) орны болатындығы. Бөлшектер өлшемі кіші болғанда олардың концентрациясы құрылымдық ақаулардың бетке шығуы салдарынан және нанобөлшек материалын құрылым ақаулары мен химиялық қоспалардан тазалағанда айтарлықтай артады. Деформация және бүліну процестерінің жұқа бет астындағы қабатта метал материалдың ішкі көлемімен салыстырғанда алға оза отырып жүретіндігі анықталды, бұл көбінесе механикалық қасиеттерді (мықтылық, пластикалық) анықтайды.
Наноматериалдар спецификасының келесі себебі наноматериалдардағы түйіршіктер немесе кристаллиттер өлшемдерінің кішіреюімен бірге бөліну шекарасының көлемдік үлесінің ұлғаюы болып табылады.
9.3 сурет. а)- наноқұрылымды материалдың атомдық моделі (ығысу атомаралық қашықтықтардың 10 %-ынан асатын дәнекті облыстың атомдары қарамен белгіленген); б) – наноқұрылымды мыстағы дәнек шекарасы (көрінетін электрондық микроскопия).
Эксперименттік зерттеулер дәнек шекарасының дәнек шекаралық ақаулардың жоғары концентрациясының болуына негізделген тепе тең емес сипатта болатындығын көрсетті (9.3 - сурет). Бұл тепе тең болмау дәнек шекараларының энергиясының артық болуымен және алыстан әсер тететін серпімді кернеулердің болуымен сипатталады. Мұнымен қоса дәнектер шекарасы кристаллографиялық реттелген құрылысқа ие, ал серпімді өрістер көздері дәнек шекаралық ақаулар болып табылады. Шекараның тепе тең болмауы кристал торының бұрмалануын, атомаралық қашықтықтың өзгерісін және реттілік бұзылғанға дейін атомдардың айтарлықтай ығысуының пайда болуына әкеледі. Нәтижесінде микро қаттылық айтарлықтай жойылады. Наноматериалдардағы маңызды фактор кластерлердің ( атомдар, молекулалар . жинақталуы) пайда болуы. Бет бойымен және бөліну шекарасымен атомдар миграциясының (атомдар тобының) жеңілдеуі, сонымен қатар олардың арасында тартылыс күшінің болуы, көбінесе аралшалы, бағанды және басқа да кластерлік құрылымдардың өзіндік реттелу процестеріне әкеледі. Бұл эффектті оптика мен электроникада реттелген наноқұрылымдар жасау үшін қолданады. Наноматериалдар қасиеттерінің спецификасының тағы бір себебін тасымалдау процестерінде (диффузия, электро- және жылуөткізігіштік және т.б. ) осы тасымалдауды іске асыратын тасымалдаушылардың Le эффективті еркін жүру жолы орын алатындығымен байланыстыруға болады. Кіші өлшемдерге ауысқанда Le тасымалдау жылдамдығы өлшем мен пішінге тәуелді болады, және ережеге сай күрт артады. Le ретінде мысалы электронның еркін жүру жолы алынуы мүмкін. Кристаллиттер өлшемдері D < 10 нм төменгі нанодиапазонда кванттық өлшемдік эффектілердің пайда болу мүмкіндігі пайда болады. Кристаллиттердің мұндай өлшемдері электрон үшін дебройль толқын ұзындығымен шамалас болады. Металдар үшін λВ≈0,1…1 нм, ал бірқатар жартылай өткізігіштер, жартылай металдар және аралық металдардың қосылыстары үшін λВ≈5…100 нм. Энергиясы аз кез келген бөлшек үшін (бөлшек жылдамдығы v << c ) де Бройль толқын ұзындығы λВ = h/mv деп анықталады, мұндағы m және v – бөлшектің массасы және жылдамдығы масса, ал h – Планк тұрақтысы. Кванттық эффектілер жеке алғанда, электрлік қасиеттердің осцилляланушы өзгерісі түрінде, мысалы өткізгіштік немесе электрондардың стационар энергетикалық қасиеттерінің пайда болуынан байқалады.
9.3 Фуллерендер, фуллериттер, нанотүтіктер
Көміртегі жеткілікті кең таралған элемент. Қатты күйінде табиғатта ол графит немесе алмаз түрінде кездеседі. 1985 жылы импульсті лазерлік сәулемен айналып тұрған графит дискі бетін буландыру арқылы алынған графит буларын зерттегенде көміртегі кластерлерінің (немесе көп атомды молекулалардың) болатындығы байқалды. Ары қарайғы зерттеулер байқалған қосылыстардың ішіндегі неғұрлым орнықтылары фуллерендер- атомдар саны үлкен жұп санды құрайтын, бірінші кезекте 60 және 70 атомдардан тұратын – С60 және С70 болды (11 сурет). Фуллерендер барлық атомдары сфера бетін немесе сфероид бетін жабатын дұрыс алтыбұрыштар немесе бес бұрыштар төбесінде орналасқан көміртегінің тұйықталған молекулалары болып табылады. Фуллерендер әдеттен тыс крисаталлографиялық симметриямен және бірегей қасиеттермен ерекшеленеді. Оларда барлық ковалентті байланыстары қаныққан сондықтан жекелеген молекулалар өзара тек Ван-дер-Ваальстік әлсіз күштермен әсерлесе алады. Әйткенмен сфералық молекулалардан кристалл құрылымдар құру үшін соңғылары жеткілікті. Мұндай материалдар фуллериттердеп аталады. Орнықты молекулалар бес және алты мүшелі сақиналардан қалыптасатын тізбекті конфигурациялармен сипатталады.
9.4 сурет - Фуллерен молекулалар: а) C60, б) C70,
в) фуллериттер
Қазіргі уақытта легирленген фуллерендерді олардың молекуласына басқа атомдарды немесе молекулаларды, оның ішінде легирлеуші элемент атомын молекуланың ішкі көлеміне орналастыру арқылы алуда. Жоғары қысым немесе лазерлік сәулені қолдана отырып екі фулерендік молекуланы димерге біріктіру немесе маномерлердің бастапқы құрылымын полимерлеу мүмкіншілігі пайда болды. Фулерендердің аса жоғары қатттылығы олардан аса қатты материалдарды, мысалы алмазды өңдеу мен сынау үшін фулеритті микро- және наносаймандарды жасауға мүмкіндік береді. Мысалы, СВ-тан фуллеритті пирамидашалар зонды микроскоптарда алмаздар қаттылығы мен алмазды қабықшалардың қаттылығын өлшеу үшін қолданылады. Фуллерендер және олардың негізіндегі қосылыстар наноқұрылымдар жасау үшін перспективалы болып табылады.
в)
9.5 сурет - Көп қабатты нанотүтіктердің көлденең қимасының моделдері: а) «матрешка», б) «орама», в) бір қабатты нанотүтіктің атомарлық құрылымы.
Соңғы уақытта бір қабатты және көп қабатты нанотүтіктер өсіруді үйренді (10.б сурет). Белгілі бір шамада мұндай түтіктердің қасиеттерін олардың хиралдігін, яғни олардың торын көлбеу оске қатысты орау бағытын өзгерту арқылы басқаруға болады. Нанотүтіктердің беті фуллерендер жағдайындағыдай төбелерінде көміртегі атомдары орналасқан алтыбұрыштардан түзілген. Көміртекті нанотүтіктерді өткізгіштіктің метал типімен де және тыйым салынған аймағының берілген енімен алады. Мұндай екі түтіктің бірігуі диод түзеді, ал қышқылданған кремний пластинаның бетінде жатқан түтік –өрістік транзистордың каналы болады. Ішкі диаметрі берілген нанотүтіктер жиынтығы селективтілігі және газ өткізгіштігі жоғары молекулалық сүзгілерге негіз болады. Көміртекті нанотүтіктерді қолданатын композициялық материалдар сәуледен қорғаныш экрандары ретінде және басқа да жауапты маңызды конструкциялық материалдар ретінде маңызды мәнге ие.
9.4. Кванттық шұңқырлар, кванттық өткізгіштер, кванттық нүктелер
Вакуумдағы физикалық немесе химиялық тұндыруға негізделгенжұқа қабықшалардың қалыптасу технологиясын қолдану аз қалыңдықты (бірнеше атомдық қабаттарға дейін) қабыршақты наноқұрылымдар алуға мүмкіндік береді. Қабықшалардың мұндай қалыңдығында тұндыру жазықтығында атомдар тірегіне тұндырылатындардың қозғалғыштығы өте жоғары болуы мүмкін. Беттегі жылдам диффузияның нәтижесінде кейде иондық сәулеленумен қосымша стимулдене отырып наноқұрылымдардың кластерлер түзуге бейімділігі толығымен іске асады. Өлшемі бойынша өте аз жинақталулар жеткілікті айқын кванттық қасиеттерге ие және ғылыми әдебиетте «кванттық шұңқырлар», «кванттық нүктелер» деген ұғымдар қабылданған. Кластерлерді бөліп алу кванттық шұңқырлар немесе нүктелерден реттелген құрылым жасау мүмкіншілігі пайда болатын өзіндік реттелу белгілеріне ие. Мұндай күрделі құрылымды мысалы кванттық нүктелер құрылымдарын өзіндік реттелу орын алатын белсенді материалды тозаңдату процестерін, және неғұрлым инертті материалдардың қабаттарын тозаңдандыру процестерін кезектестіре отырып алуға болады (9.7 сурет).
9.7- сурет - Көрінетін электрондық микроскопия әдісімен алынған GaAs қабаттарының арасында орналасқан InAs қабаттарындағы кванттық нүктелердің көрінісі
Қабыршақты технологиялар наноөткізгіштер немесе наноталшықтар жасауға ғана мүмкіндік бермей, қалыңдықтары және биіктігі бірдей нанотүкшелері реттеліп орналасқан «кілемше-бейнелі» наноқұрылымдар алуға мүмкіндік береді (9.7 сурет). Мұндай құрылымдар сенсорлар, жоғары айыратын экрандар элементтері ретінде қолданыла алады.
9.7 - сурет - Сапфир төсеніштегі GaN-тың беттік қабатының көрінісі.
9.5. Наноматериалдарды қолданатын негізгі салалар және оларға қойылатын шектеулер.
Соңғы жылдардың баспа материалдары бойынша наноматериалдарды қолданатын негізгі саларды бөліп көрсетуге болады (9.8 сурет).
Конструкциялық материалдар. Наноқұрылымдық көлемдік материалдар үлкен тығыздықпен сонымен қатар дәнек өлшеміндей материалдармен салыстырғанда мықтылыққа ие. Сондықтан оларды қазіргі уақытта қолданудың негізгі бағыты – бұл аса төзімді және тозуға төзімді материалдарды алу болуда. Мықтылық қасиеттері кәдімгі күйімен салыстырғанда 2,5-3 есе артатындықтан, ал тұтқырлық әсіресе керамикалық наноматериалдар жағдайында өте елеусіз артады, немесе кемиді. Көміртекті наноталшықтармен және фулерендермен армирленген композиттер соққылы динамикалық әсерлер үшін жеке алғанда брондар мен бронежилеттер үшін перспективті материалдар ретінде қарастырылады.
| Қазіргі уақытта наноматериалдар мен нанотехнологияларды қолданатын негізгі салалар |
| Конструкциялық материалдар |
| Инструменталдық материалдар |
| Өндірістік технологиялар |
| триботехника |
| Материал беттерін қорғау |
| Әскери іс |
| Электр-магнит және электрондық техника |
| Ядролық техника |
| Медицина мен биотехнология |
9.8 сурет - Наноматериалдарды қолдану мысалдары
Инструменталдық материалдар.Нанодәнекті инструменталды құймалар ережеге сай, әдеттегі құрылымдық күймен салыстырғанда неғұрлым орнықты болып табылады. Карбидтер қосылған метал наноұнтақтары жартылай өткізгіштер мен диэлектриктерді өңдеудің соңғы кезеңдерінде шлифтеуші және полирлеуші материалдар ретінде қолданылады.
Өндірістік технологиялар.Қазіргі уақытта наноматериалдарды қолдануда маңызды және перспективалы оларды әртүрлі мақсатта композиттар ретінде қолдану болып табылады. Қиын балқитын наноұнтақтарды болаттар мен құймаларға әдеттегі ұнтақтарға ұнтақ металлургиясы әдістерімен қосу бұйымдардың қуыстылығын төмендетуге, механикалық қасиеттері комплексін жақсартуға мүмкіндік береді. Наноұнтақтардың өте үлкен меншікті беті оларды бірқатар химиялық өндірісте катализаторлар ретінде қолдануға мүмкіндік береді.
Тозуға төзімді материалдар.Наноқұрылымдыметалл материалдар әдеттегі құрылымдық күймен салыстырғанда қаттылық пен тозуға төзімділікке ие. Тозуға төзімділік және үйкеліс коэффициентінің аздығы полинанокристаллдық алмаздарды және алмаз тәріздес жамылғыларды, соынмен қатар фулерендер негізіндегі аса қатты заттарды (сфера тәріздес молекулалы FexC60) және фуллеридтерді (мысалы, легирленген фулерендер FexC60), өте жоғары қаттылыққа ие (70 ГПа) куб негізді BN, C3N4, TiC, TiN, Ti(Al,N) күрделі құрамды фуллеридтерді қолданғанда пайда болады. Ғарыш техникасы үшін өзі майланатын жамылғылар ретінде қаттылығы 20 ГПа TiB2-MoS2 негізіндегі көп фазалы және сырғанау үйкеліс коэффициенті аз наноқұрылымды жамылғылар ұсынылады. Метал наноұнтақтарды үйкелетін беттерді қалпына келтіру үшін мотор майларына және үйкелісті азайту үшін фторпластыларды қосады. Электронды техника.Кейбірнаноматериалдардың (халькогенидтердің қабаттарымен үйлескен темір)магниттік сипаттамаларының жақсы жиынтығыоларды жазу құрылғылары үшінқолдануды перспективалы етеді. Магнитті-жұмсақ құймалардан жасалған қабықшалы наноматериалдарды қызметтік қасиеттері бойынша дәстүрлі материалдардан басым түсетін магниттік тасымалдаушыдан ақпарат оқу үшін қолданады. Бірқатар наноматериалдардың коэрцивті күштерінің жоғарғы мәндері оларды тұрақты магнит ретінде қолдануды перспективалы етеді. Темір атомдары қабатымен SmxCoy типті кобальтті самарилі интерметаллидтермен жабылған көміртекті нанотүстіктер магнитті сиялар мен тонерлерде қолданылады. Қиын балқитын металдар (TaC, NbC, MoC) карбидтерімен толтырылған көміртекті нанотүтіктер асқын өткізгіштер ретінде қолданылуы мүмкін. Дәнек өлшемі шамамен 2 нм Ti-C-B қабықшалар көлемдік әдеттегі үлгілермен салыстырғанда жоғары термиялық орнықтылықта резисторлар ретінде оңтайлы электр физикалық қасиеттерге ие болды. Наноөткізгіштерден «кілемшелер» түріндегі реттелген құрылымдар сенсорлар немесе жоғары айыратын экран элементтері ретінде қолданылады. Тығыздығы аса жоғары деректерді жазу құрылғылары үшін мысалы квантты магниттік дискілер үшін қуысты төсенішке алюминий оксидінен электролиттік тұндыру арқылы алынған диаметрі 50 нм Fe0,3Co0,7 алюминий наноөткізгіштен алынатын жабдықтар қолданылады( 9.10 сурет).
9.9 сурет - Fe0,3Co0,7 құймасынан диаметрі 50 нм наноөткізгіштер: а) наноөткізгішті төсеніштің жоғарыдан көрінісі, б) өткізгіштердің түрі.
a) 
b) 
9.10 сурет - Титан оксиді нанобөлшектерінің негізіндегі жамылғы: а) бет құрылымы, б) өсімдік майымен, дистилденген су немесе қорғаныш қабатты цементті плитаның спиртті ерітіндісімен төменгі жұққыштықты демонстрациялау.
Материалдарды қорғау.Бұйымдар дұрыс функционалдануы үшін олардың беттерінің жоғары су- және май ығыстыратын қасиеттерін қамтамасыз ету керек. Мұндай бұйымдарға автомобиль әйнектері, ұшақтарды және кораблдерді әйнектеу, қорғаныш костюмдері, сұйықтарды сақтайтын резервуарлар қабырғалары, құрылыс конструкциялары және т.б. мысал болып табылады. Осы мақсаттарда 20-50 нм өлшемді титан оксиді және полимер байланыстырушы негізіндегі жамылғы жасалған. Осы жамылғы бетке судың, өсімдік майының және спирт ерітіндісінің жұғуын күрт төмендетеді (9.10,11 - сурет).
Медицина және биотехнология.Таза наноқұрылымды материалдарды жеке алғанда Ті-ды қолданудың маңызды облысы оларды медициналық мақсатта - имплантанттарды, протездерді және травматологиялық аппараттарды дайындау үшін қолдану болып табылады. Оның себебі жоғары механикалық қасиеттердің ағза жарғақшаларымен жоғары биологиялық үйлесімділігі болып табылады. Көміртегінің наноқұрылымды қабықшалары және көміртегі мен Si, SiOx, SiNx негізіндегі композициялық наноқабықшалар жақсы биоүйлесімділікке, химиялық, термиялық және механикалық орнықтылыққа ие және сондықтан олар биосенсорлар түйіндерінде, протездерде және импланттарда қолдану үшін перспективалы. Емдік препараттардың наноұнтақтары тез сіңірілетін медикаменттерде және экстремалды жағдайларда әрекет ету үшін (катастрофалар мен әскери әрекеттердегі жаралануда) қолданылады.
Әскери іс. Ультрадисперсті ұнтақтар «Стелс» технологиясын қолдана отырып жасалған ұшақтардың бірқатар радиожұтатын жамылғыларында, сонымен қатар жарылатын заттардың және жанатын қоспалардың перспективалы түрлерінде қолданылады. Көміртекті наноталшықтар қарсыластың энерго жүйесін және электроникасын істен шығаруға арналған әскери жарақтарда («графит» бомба») қолданылады.
Наноматериалдарды қолданудағы шектеулер.Наноқұрылымды конструкциялық материалдарды қолданудағы маңызды шектеу олардың дәнек шекараларының көлемдік үлесінің үлкен болуынан коррозияға ( беттегі атомдардың және дәнек шекаралары бойынша атомдар диффузиясы, коррозиялық әсерлермен үйлесімділіктегі жоғары температуралар, радиация, дәнек шекаралары бойынша химиялық құрамның өзгерістерге бейімділігі құйма құрамы) бейімділігі болып табылады. Осыған байланысты олар осындай коррозия жағдайында ( беттен және дәнек шекаралары бойынша атомдардың диффузиясы, коррозиялық әсерлермен жоғары температуралардың бірігуі, дәнек шекарасы бойынша химиялық құрамның өзгерістеріне қабілетті құйма құрамы және т.б.) жұмыс істеуге жарамсыз #1201;йма құрамы және т.б.) жұмыс істеуге жарамсыз болып табылады. Басқа маңызды шектеу наноматериалдар құрылымының орнықсыздығы, осылайша олардың қасиеттерінің орнықсыздығы болып табылады. Осылай термиялық, радиациялық, деформациялық және т.б. әсерлерде қайта кристалдану, релаксациялық, сегрегациялық және гомогенизациялық процестер, сонымен қатар ыдырау, фазалық түрленулер құбылыстары және нано арын мен нанокапиллярлардың пісірілу және жүзуі, аморфизация немес кристалдану сөзсіз орын алады. Мысалы сұйықты фильтрлеуге арналған көміртекті наноталшықтар вибрация әсерінен және көміртегінің құрылымдық орнықсыздығында қоздырылған сұйық ағынымен зақымдалуы мүмкін. Наноұнтақтардан бұйымдарды қалыптастырғанда нанобөлшектердің жабысып қалу мәселесі маңызды, бұл құрылымы және компоненттердің таралуы берілген материалдарды алуды қиындатуы мүмкін. Қазіргі уақытта металдар мен құймалар наноұнтақтары, оксидтер ( кремний, темір, сурьма, алюминий, титан) наноұнтақтары, бірқатар карбидтердің наноұнтақтары, көміртекті наноталшықтар, фуллерен материалдар сияқты наноматериалдар кеңінен шығарылуда.