Materiale hibride ( materiale hibride în engleză ) - materiale obținute prin interacțiunea unor componente (componente) diferite din punct de vedere chimic, cel mai adesea organice și anorganice, formând o structură specifică (cristalină, spațială) care diferă de structurile reactivilor inițiali, dar deseori moștenește anumite motive și funcții structuri originale.
Dacă „baza” materialului este organică (polimerice și alte structuri), atunci astfel de materiale se numesc anorganic-organic ; dacă, dimpotrivă, sunt organic-anorganice (structuri cadru complexe metalice, materiale modificate pe bază de argile, zeoliți etc.). În unele cazuri, un amestec de faze distribuite spațial ( compozit , nanocompozit ) este, de asemenea, considerat un material hibrid, de exemplu, dacă nanoparticulele sau nanofibrele sunt într-o matrice polimerică, dar este mai corect să se clasifice ca materiale hibride doar compozitele cu un interacțiune chimică evidentă între componente. Mulți compuși supramoleculari , inclusiv complecși metalici, corespund, de asemenea, acestei definiții, dar sunt de obicei considerați ca o clasă separată de materiale. Uneori, nanoparticulele cu o suprafață modificată chimic sunt denumite și materiale hibride.
Principalele metode de obținere a materialelor hibride sunt intercalarea, sinteza șablonului , procesul sol-gel , sinteza hidrotermală . Pentru compozitele naturale, dimensiunea particulelor anorganice variază de la câțiva microni la câțiva milimetri și, prin urmare, materialul este neomogen, ceea ce poate fi văzut uneori chiar și cu ochiul liber. Dacă dimensiunea particulelor anorganice ale unui astfel de material este redusă la dimensiunea moleculelor părții organice (câțiva nanometri), atunci este posibil să creșteți omogenitatea compozitului și să obțineți proprietăți îmbunătățite sau chiar complet noi ale materialului. . Astfel de compozite sunt adesea denumite nanomateriale hibride.
Blocurile anorganice ale unor astfel de materiale pot fi nanoparticule, macromolecule, nanotuburi, substanțe stratificate (inclusiv argile, hidroxizi dubli stratificati, unele xerogeluri). Numărul de blocuri organice este uriaș, astfel încât numărul de combinații posibile de blocuri organice și anorganice este foarte mare. În funcție de scop, materialele hibride sunt împărțite în structurale , funcționale (polifuncționale) și bioanorganice . Astfel, substanțele formate dintr-o matrice anorganică formată din diverși silicați cu incluziuni de molecule organice sunt utilizate ca materiale fotocrome (schimbarea culorii la iradierea cu lumină) și electrocrome (schimbarea culorii la trecerea unei sarcini electrice), ale căror proprietăți optice pot fi modificate. prin modificarea componentei organice. Prin complexarea substanțelor cu greutate moleculară mică (medicinale) cu particule nanodimensionate sau prin crearea de complexe supramoleculare pe bază de biopolimeri, materiale hibride, nanoconjugate , se obțin particule „cu două fețe” (particule Janus ) cu activități specifice componentelor acestora.
O zonă foarte largă de aplicare este asociată cu crearea diferitelor acoperiri bazate pe materiale hibride, care pot avea rezistență mecanică și rezistență la zgârieturi crescute. Există, de asemenea, posibilitatea de a introduce componente suplimentare în astfel de compozite, ceea ce conferă acoperirii specifice, de exemplu, proprietăți hidrofobe. Un domeniu tipic de aplicare al materialelor hibride în medicină este protetica , deoarece astfel de materiale au rezistență mecanică datorită părții anorganice și o bună biocompatibilitate datorită moleculelor organice. Electroliții solizi hibridi combină proprietățile conductoare de ioni și electroni ale diferitelor molecule organice cu stabilitatea termică și rezistența unei matrice anorganice. Una dintre cele mai promițătoare aplicații ale materialelor funcționale hibride, bazate în principal pe diferiți derivați morfologici ai oxizilor de vanadiu , este materialele electrozilor pentru sursele moderne de curent chimic. Materialele hibride sunt utilizate pentru producerea de adsorbanți de heterosuprafață pentru cromatografie , senzori , catalizatori eterogene , fluide magnetice, substraturi pentru imobilizarea enzimelor , precum și absorbanți pentru metale grele și poluanți organici.