Раздел науки о механике наноструктур
Дисциплина, исследующая деформацию, движение и разрушение объектов размером от единиц до сотен нанометров. Ключевой особенностью является то, что отношение площади поверхности к объёму становится настолько большим, что силы адгезии и поверхностного натяжения начинают преобладать над силами тяжести и инерции.
Близкие слова
- механика нанообъектов
- наноструктурная механика
Наномеханика позволяет предсказать, как будет изгибаться углеродная нанотрубка под воздействием электрического поля.
В рамках наномеханики анализируется прочность графеновых листов при растяжении.
Прикладная область для создания NEMS
Инженерное направление, занимающееся проектированием и производством наномеханических устройств (NEMS). Сюда входят наносенсоры, наноактюаторы и нанорезонансные устройства, используемые в биохимическом анализе и высокоточных измерениях.
Близкие слова
- технология NEMS
- наномехатроника
С помощью методов наномеханики были созданы сверхчувствительные детекторы отдельных молекул белка.
Разработка наноэлектромеханических фильтров требует глубокого понимания трения на атомарном уровне.
Отличия от классической и микромеханики
Главное различие между наномеханикой и привычной нам макромеханикой заключается в доминирующих силах. В макромире мы учитываем гравитацию и инерцию, но на наноуровне они ничтожны по сравнению с электромагнитными силами взаимодействия атомов. Например, две наночастицы могут «слипаться» из-за сил Ван-дер-Ваальса так сильно, что их невозможно разделить механическим усилием, которое легко сдвинуло бы макроскопические тела.
По сравнению с микромеханикой (MEMS), где размеры элементов составляют микрометры, наномеханика учитывает дискретность вещества. Если в MEMS материал часто рассматривается как сплошная среда, то в наномеханике приходится учитывать атомную решётку, дефекты кристаллов и квантовое туннелирование.
Практическое значение
Знания наномеханики критически важны для развития новых материалов. Инженеры используют её принципы, чтобы создавать композиты с углеродными нанотрубками, которые сочетают лёгкость с невероятной прочностью на разрыв.
В медицине наномеханика помогает моделировать взаимодействие искусственных наноустройств с клеточными мембранами, что необходимо для разработки систем адресной доставки лекарств.