Nanoteknologia ja älykkäät pinnoitteet: Innovaatioita, jotka muuttavat ympäristömme suojaamisen ja toiminnallisuuden

Pinnoiteteknologia on pitkään ollut olennainen osa teollisuutta, mutta se on kehittynyt huomattavasti yksinkertaisista suojaus- ja koristepinnoitteista monimutkaisiksi, älykkäiksi ja toiminnallisiksi kerroksiksi. Perinteinen maalausprosessi, joka aiemmin koostui liuottimien, sideaineiden, pigmenttien ja lisäaineiden sekoittamisesta, on nyt laajentunut huomattavasti. Tänään pinnoitteet ovat korkeatasoisia materiaalisuunnittelun tuotteita, joissa yhdistyvät huipputeknologiat, kuten nanoteknologia. Nanoteknologia on tullut osaksi pintakäsittelyä, tuoden mukanaan äärimmäisen tarkkuuden ja mahdollisuuden manipuloida aineita atomitasolla.

Nykyisin pinnoitteet eivät enää ole vain suojakerroksia, vaan niistä on tullut älykkäitä ja toiminnallisia kerroksia, jotka voivat tarjota monenlaisia lisäominaisuuksia. Nanoteknologian avulla voidaan kehittää pinnoitteita, jotka eivät pelkästään suojaa pintaa, vaan myös muokkaavat sen ominaisuuksia täysin. Itseään puhdistavat pinnoitteet, antibakteeriset ja itseparantuvat kerrokset ovat vain muutamia esimerkkejä siitä, miten nanoteknologian avulla voidaan luoda pinnoitteita, jotka eivät ainoastaan suojaa vaan myös tekevät ympäristöistämme älykkäämpiä ja kestävämpiä.

Nanopartikkelien kehittäminen on yksi keskeisistä elementeistä nanoteknologian soveltamisessa pinnoitteisiin. Nanopartikkelien ominaisuudet, kuten pieni koko ja suuri pinta-ala, mahdollistavat niiden käyttäytymisen täysin eri tavalla kuin tavallisilla materiaaleilla. Esimerkiksi nanohiilinanoputket ja grafeeni voivat antaa pinnoitteille erinomaisia mekaanisia ja sähköisiä ominaisuuksia, kuten paremman kestävyyden ja lämmönjohtokyvyn. Näiden nanopartikkelien avulla voidaan luoda pinnoitteita, jotka ovat paitsi kestävämpiä myös paljon monipuolisempia kuin perinteiset pinnoitteet.

Yksi merkittävä innovaatiokohde on itseään puhdistavat pinnoitteet, jotka voivat torjua lian kertymistä ja jopa torjua mikro-organismeja. Esimerkiksi superhydrofobiset pintarakenteet voivat estää veden ja lian kiinnittymisen pinnoitteeseen, tehden siitä itse puhdistuvan. Tällaiset pinnoitteet hyödyntävät luonnonilmiöitä, kuten liljan lehden pinnan rakennetta, jossa vesi pyörii pois pinnalta roiskumalla. Tämä innovaatio ei ainoastaan helpota pintojen puhtaanapitoa, vaan sillä on myös merkittäviä ympäristöhyötyjä, koska se voi vähentää kemiallisten puhdistusaineiden tarvetta ja vähentää likaantumisesta johtuvaa huoltotarvetta.

Toinen lupaava alue on itseparantavat pinnoitteet, jotka voivat korjata vaurioituneita pintoja ilman ulkoista apua. Nämä pinnoitteet voivat aktivoitua vaurioitumisesta ja täyttää halkeamat tai naarmut joko kemiallisilla reaktioilla tai mikroskooppisilla rakenteilla, jotka vapauttavat parantavaa ainetta vauriokohdassa. Itseparantavat pinnoitteet tarjoavat paitsi pitkäikäisyyttä myös mahdollisuuden vähentää ylläpitokustannuksia ja parantaa materiaalin käyttöikää.

Nanoteknologian lisäksi monet muut materiaaliteknologiat ovat kehittyneet, ja ne vaikuttavat merkittävästi pinnoitteiden toiminnallisuuksiin. Esimerkiksi sol-gel-tekniikka on yksi avainteknologioista, joka mahdollistaa erittäin ohuiden, mutta kestävältä suojaavan kerroksen luomisen. Sol-gel-menetelmä mahdollistaa ohuiden kerrosten muodostamisen, jotka voivat olla joko orgaanisia, epäorgaanisia tai näiden yhdistelmiä. Tällaiset pinnoitteet tarjoavat suojaa korroosiota, kulumista ja jopa tulipaloja vastaan, ja niitä voidaan käyttää monenlaisissa ympäristöissä, kuten rakennusteollisuudessa ja autoteollisuudessa.

Älykkäät pinnoitteet ovat myös nousseet keskiöön erityisesti kestävän kehityksen näkökulmasta. Pinnoitteet, jotka estävät jäätymistä, suojaavat korroosiolta tai jopa torjuvat saasteita, voivat vähentää teollisuuden ympäristövaikutuksia ja parantaa energiatehokkuutta. Esimerkiksi pinnoitteet, jotka estävät jään muodostumisen lentokonesiipiin, voivat vähentää polttoaineenkulutusta ja parantaa lentoturvallisuutta. Näiden pinnoitteiden kehittäminen edustaa keskeistä askelta kohti älykkäämpää ja kestävämpää teollisuutta.

Muita tärkeitä kehityskohteita ovat optiset pinnoitteet, kuten heijastuksen estävät pinnoitteet, jotka parantavat visuaalista mukavuutta ja energiatehokkuutta aurinkokennoissa tai näyttöruuduissa. Lisäksi on kehitetty pinnoitteita, jotka muuttavat väriään eri ympäristöolosuhteiden mukaan, kuten lämpötilan tai valon mukaan reagoivia pinnoitteita. Näiden pinnoitteiden käyttö avaa uusia mahdollisuuksia tuotteen ulkonäön ja toiminnan yhdistämisessä.

Nanoteknologian avulla luodut pinnoitteet voivat myös parantaa materiaalien kykyä estää sähkömagneettista säteilyä (EMI), joka on erityisen tärkeää elektronisessa teollisuudessa ja laitteissa, joissa on tarpeen suojata herkkiä komponentteja häiriöiltä.

Yhteenvetona voidaan todeta, että älykkäiden ja toiminnallisten pinnoitteiden kehitys on merkittävä askel kohti kestävämpää ja teknologisesti kehittyneempää yhteiskuntaa. Nanoteknologian ja muiden edistyneiden materiaaliteknologioiden avulla voidaan luoda pinnoitteita, jotka tekevät ympäristöstämme suojatumman, energiatehokkaamman ja käyttäjäystävällisemmän. Näiden uusien teknologioiden käyttö laajenee yhä useampiin teollisuudenaloihin ja arkipäiväisiin sovelluksiin.

Miten itsepuhdistuvat pinnoitteet voivat parantaa energian tuottoa ja rakenteiden elinikää?

Itsepuhdistuvat pinnoitteet ovat kehittyneet merkittäväksi innovaatioksi, joka tarjoaa mahdollisuuden parantaa paitsi pintojen puhtautta, myös niiden suorituskykyä ja pitkäikäisyyttä. Esimerkiksi aurinkopaneeleiden kohdalla tutkimukset ovat osoittaneet, että fotokatalyyttisillä pinnoitteilla varustetut paneelit tuottavat jopa 2 % enemmän energiaa verrattuna käsittelemättömiin paneeleihin jo kolmen kuukauden käytön jälkeen (Kuva 4.10). Tämä lisäenergia liittyy useisiin tekijöihin, jotka vaikuttavat pinnan puhtauteen ja tehokkuuteen.

Ensinnäkin, orgaaniset hiukkaset hajoavat suoraan, kun ne laskeutuvat paneelin pinnalle, mikä vähentää likaa ja mahdollistaa tehokkaamman energian keräämisen. Toiseksi, epäorgaaniset hiukkaset irtoavat, kun sadevesi valuu paneelin pinnalta, ja kolmanneksi, paneeli kuivuu nopeammin ja tasaisemmin sateen tai tiivistyneen veden jälkeen, mikä mahdollistaa nopeamman energian tuotannon palautumisen. Tämä yhdistelmä mekanismeja tekee itsepuhdistuvista pinnoitteista erittäin tehokkaita, erityisesti alueilla, joilla sataa kohtalaisesti ja aurinko paistaa säännöllisesti, kuten Euroopassa, Amerikoissa, Afrikassa ja Aasiassa.

Itsepuhdistuvat pinnoitteet voivat olla joko bionisia tai fotokatalyyttisiä, ja molemmilla on omat erityispiirteensä ja käyttötarkoituksensa. Bioniset pinnoitteet, kuten superhydrofobiset pinnoitteet, ovat tehokkaita huokoisilla pinnoilla, kuten betonissa ja kivirakenteissa, mutta niiden käyttö lasilla tai kiiltävillä pinnoilla on rajoitettua, koska pinnan karheus voi vaikuttaa negatiivisesti esteettisiin ominaisuuksiin, kuten läpinäkyvyyteen ja kiiltoon. Näiden pinnoitteiden käyttö on kuitenkin lupaavaa erityisesti rakennuksissa ja muissa ulkoisissa rakenteissa.

Fotokatalyyttiset pinnoitteet puolestaan soveltuvat erinomaisesti tasaisille pinnoille, kuten lasille ja metallille, joissa valon ja veden yhteisvaikutus pitää pinnan puhtaana. Niiden etu on myös se, että ne toimivat tehokkaasti betoni- ja kivirakenteissa. Tällaiset pinnoitteet voivat estää orgaanisen lian kertymistä, mutta niiden on otettava huomioon mahdolliset orgaaniset pintakerrokset, kuten hartsit ja liat, jotka voivat vaikuttaa fotokatalyyttisen vaikutuksen tehoon. On kuitenkin kehitetty ratkaisuja, kuten sol-gel tai amorfinen titaanidioksidi, jotka suojaavat pohjakerroksia ja parantavat pinnoitteen kestävyyttä.

Itsepuhdistuvat pinnoitteet eivät ole pelkästään esteettisiä ratkaisuja, vaan ne voivat myös parantaa materiaalien pitkäikäisyyttä ja vähentää huollon tarvetta. Tämä on erityisen tärkeää, kun otetaan huomioon, että korroosio aiheuttaa maailmanlaajuisesti noin 2,5 triljoonan dollarin kustannukset vuosittain, mikä vastaa noin 3,4 % maailman bruttokansantuotteesta. Itsepuhdistuvat pinnoitteet voivat estää korroosion alkamista ja vähentää korroosiosta aiheutuvia vaurioita, kuten naarmuja, halkeamia ja muita mikroskooppisia vaurioita, jotka voivat johtaa rakenteiden heikkenemiseen. Näin ollen pinnoitteet voivat pidentää rakennusten, siltojen, putkistojen ja muiden infrastruktuurien käyttöikää.

Tämä teknologia ei ole rajoittunut pelkästään rakennusalaan, vaan se tarjoaa myös huomattavia etuja ajoneuvojen ja muiden ulkoisten rakenteiden osalta. Esimerkiksi autojen, veneiden ja pyörien pinnat voivat hyötyä itsepuhdistuvista pinnoitteista, jotka suojaavat naarmuilta ja kulumiselta. Itsepuhdistuvat pinnoitteet voivat säilyttää ajoneuvojen esteettisen ulkonäön pidempään, mikä on erityisen hyödyllistä autokaupassa ja käytettyjen ajoneuvojen jälleenmyynnissä.

Itsepuhdistuvilla pinnoitteilla on monia etuja, mutta niiden tehokkuus riippuu ympäristötekijöistä, kuten ilmastosta ja sademääristä. Erityisesti alueilla, joilla on kuivia kausia ja harvoja sadekuuroja, itsepuhdistuvat pinnoitteet voivat olla vähemmän tehokkaita. Tällöin on tärkeää valita oikeanlainen pinnoite, joka pystyy toimimaan vaihtelevissa sääolosuhteissa.

Itseparantavat pinnoitteet, jotka voivat korjata vaurioita kuten naarmuja ja halkeamia, tarjoavat merkittäviä etuja. Tällaiset pinnoitteet voivat vähentää huoltokustannuksia ja pidentää rakenteiden elinikää. Itseparantavat pinnoitteet voivat toimia mikrokuorien avulla, verisuonijärjestelmillä tai sisäisillä järjestelmillä, jotka mahdollistavat vaurioiden korjaamisen ilman ulkopuolista apua. Tämä voi olla erityisen hyödyllistä vaikeasti saavutettavilla alueilla, kuten öljynporauslautoilla, aluksissa ja muissa rakenteissa, joissa huollon suorittaminen on hankalaa tai vaarallista.

Lisäksi on tärkeää ymmärtää, että itsepuhdistuvat ja itseparantavat pinnoitteet eivät ole täydellisiä ratkaisuja kaikissa ympäristöissä. Ne eivät poista kaikkia huoltovaatimuksia, mutta ne voivat merkittävästi vähentää huoltovälejä ja estää vakavien vaurioiden syntymistä. Tällöin ne voivat olla olennaisia elementtejä pitkän aikavälin kestävän infrastruktuurin ja ympäristön rakentamisessa.

Miten nanomateriaalit parantavat pintakäsittelyjen mekaanisia ja sähköisiä ominaisuuksia?

Nanomateriaalit, kuten hiilinanoputket ja grafeeni, ovat viime vuosina nousseet merkittäviksi täyteaineiksi, jotka parantavat pintakäsittelyjen, kuten EMI-suojapinnoitteiden (elektromagneettinen säteily), mekaanisia ja sähköisiä ominaisuuksia. Näiden materiaalien erityispiirteet, kuten korkea läpäisevyys, erinomaiset sähköiset ominaisuudet ja alhainen tiheys, tekevät niistä erityisen hyödyllisiä monenlaisissa sovelluksissa, joissa tarvitaan kevyitä mutta tehokkaita pinnoitteita.

Kun sähkömagneettinen säteily osuu pinnalle, se vuorovaikuttaa materiaalin elektronien kanssa. Johtavissa materiaaleissa nämä elektronit voivat liikkua vapaasti, jolloin ne absorboivat ja uudelleen säteilevät tätä säteilyä. Hiilinanoputket (CNT) ja grafeeni ovat erityisen hyviä johtavuudeltaan, ja niiden käyttö pinnoitteissa lisää sähkönjohtavuutta. Tämä parantaa sähkömagneettista heijastavuutta, mikä tarkoittaa, että enemmän säteilyä heijastuu sen sijaan, että se imeytyisi materiaaliin. Näin ollen hiiliperäiset täyteaineet eivät ainoastaan paranna suojauskykyä vaan myös vahvistavat pinnoitteen mekaanisia ominaisuuksia.

Hiilinanoputkien ja grafeenin suurin etu verrattuna muihin täyteaineisiin on niiden korkea aspektisuhde. Esimerkiksi grafeeni parantaa merkittävästi epoksi- ja muiden polymerimateriaalien EMI-suojauksellisia ominaisuuksia jopa hyvin matalilla täyteainepitoisuuksilla. Grafeenin avulla voidaan saavuttaa jopa 21 dB:n suojaus X-taajuuskaistalla (8,2–12,4 GHz) 15 painoprosentin täyteainepitoisuudella, kun taas CNT:t voivat tuottaa yli 30 dB:n vaimennuksen vain 2 painoprosentin täyteaineella. Tämän vuoksi nanomateriaalit ovat erinomaisia, kun tavoitellaan matalia perkolaatioraja-arvoja, jotka ovat tärkeitä sähkömagneettisen säteilyn estämiseksi.

Lisäksi nanomateriaalit voivat parantaa pinnoitteiden suhteellista permeabiliteettiä (µr), mikä edelleen parantaa EMI-suojan suorituskykyä. Esimerkiksi rautaoksidinanopartikkelit (Fe₃O₄) ja koboltti-ferriti nanopartikkelit (CoFe₂O₄) voivat nostaa pinnoitteen suhteellista permeabiliteettiä huomattavasti, koska ne omaavat korkeat sisäiset permeabiliteettiarvot. Näiden nanopartikkelien lisääminen pinnoitteen matriisiin voi siis parantaa suojauksen tehokkuutta ja mekaanista kestävyyttä. Nanomateriaalien käyttö ei kuitenkaan rajoitu pelkästään sähköisiin ja mekaanisiin ominaisuuksiin, sillä ne voivat myös parantaa korroosionkestävyyttä.

Korroosionkestävyys ja kulutuskestävyys ovat toinen tärkeä alue, jossa nanomateriaalit tuovat etuja. Maalauspinnoitteiden kestävyys voi joutua haasteisiin erilaisten tribologisten ilmiöiden, kuten kivien iskemisvaurioiden, eroosion, mikrokulumisen, liimautuvan kulumisen ja naarmujen kanssa. Nämä ilmiöt voivat vaikuttaa merkittävästi pinnoitteiden elinikään, erityisesti käytön aikana. Siksi on kehitetty strategioita, joiden avulla voidaan parantaa naarmu- ja kulumiskestävyyttä.

Pinnoitteiden mekaanisten ominaisuuksien parantaminen voidaan saavuttaa useilla tavoilla. Yksi yleisimmistä lähestymistavoista on polymeroinnin ristisidoksen tiheysasteen lisääminen, mikä parantaa pinnoitteen koheesiota ja muodonmuutosvastusta. Tämä voidaan saavuttaa säilyttämällä tasapaino hartsin koostumuksessa, käyttämällä ristikkäissidontaa edistäviä aineita tai valitsemalla tiettyjä kovetusmenetelmiä. Esimerkiksi kaksikomponenttiset pinnoitteet, joissa hartsia ja kovetusainetta sekoitetaan, voivat saavuttaa korkean ristisidontatiheyden, mikä parantaa kulumiskestävyyttä.

Pinnoitteiden mekaanisten ominaisuuksien parantamisessa tärkeässä roolissa ovat myös täyteaineet. Kiinteiden materiaalien, kuten piidioksidin, alumiinioksidin tai titaanioksidin, lisääminen pinnoitematriisiin voi merkittävästi parantaa kovuutta ja naarmuuntumiskestävyyttä. Nämä täyteaineet toimivat vahvistavina aineina, jotka estävät hankautuvien hiukkasten tunkeutumista ja parantavat materiaalin mekaanista lujuutta. Nanokomposiittipinnoitteet, jotka sisältävät nanohiukkasia, kuten piidioksidia, alumiinia tai zirkonia, luovat rakenteen, joka jakaa rasitusta ja estää paikallista muodonmuutosta, mikä puolestaan parantaa kulumiskestävyyttä.

Pintakäsittelyn mekaaniset ominaisuudet eivät kuitenkaan riipu pelkästään täyteaineista. Pinnoitteiden valmistustekniikalla on suuri merkitys niiden lopullisessa kestävyydessä. Esimerkiksi pinnan valmistusmenetelmät, kuten hionta tai kemiallinen etsaus, voivat parantaa pintojen sileyttä ja vähentää naarmujen syntymahdollisuuksia. Yhtenäinen ja tasainen pinta auttaa estämään naarmujen alkamista ja leviämistä, mikä parantaa kulumiskestävyyttä ja pidentää pinnoitteen käyttöikää. Lisäksi pintakäsittelyn esikäsittelyaineet, kuten adhesion parantajat, voivat parantaa pinnoitteen ja substraatin välistä kiinnittymistä, mikä on olennaista optimaalisen naarmu- ja kulumiskestävyyden saavuttamiseksi.

Lopuksi, vaihtoehtoiset pinnoitustekniikat, kuten kovapinnoitteet, jotka tarjoavat poikkeuksellista kovuutta ja vastustuskykyä ympäristön tekijöitä vastaan, voivat parantaa merkittävästi tuotteiden käyttöikää ja ulkonäköä. Nanokomposiittipinnoitteet, jotka sisältävät kovia nanopartikkelia, kuten piidioksidia tai alumiinia, voivat luoda entistä kestävämpiä ja pitkäikäisempiä pinnoitteita. Tämä voi johtaa parempaan suorituskykyyn ja visuaaliseen selkeyteen, erityisesti optisissa ja kulutustavaroissa.

Miksi nanomateriaalit ja nanopartikkelit ovat keskeisiä teknologian kehittymisessä?

Nanomateriaalit ovat saaneet viime vuosina suurta huomiota monilla tieteellisillä ja teollisilla aloilla. Tämä kiinnostus juontaa juurensa niiden ainutlaatuisiin fysikaalisiin ja kemiallisiin ominaisuuksiin, jotka syntyvät materiaalin nanometrikokoisten rakenteiden vuoksi. Nanopartikkelien käyttäytyminen poikkeaa merkittävästi suuremmista materiaaleista, ja tämä eroavaisuus avaa uusia mahdollisuuksia teknologian soveltamiseen. Esimerkiksi nanoteknologian avulla voidaan valmistaa älykkäitä pinnoitteita ja toiminnallisia päällysteitä, jotka tarjoavat uusia ratkaisuja lukemattomiin teollisiin ja ympäristökysymyksiin.

Yksi tärkeimmistä ilmiöistä, joka liittyy nanopartikkelien ominaisuuksiin, on pintarefraktiivisuuden ilmiö (SPR, Surface Plasmon Resonance). SPR-ilmiö riippuu voimakkaasti ympäröivän materiaalin taitekerroinmuutoksista, ja tämä herkkyys tekee siitä tehokkaan analyyttisen menetelmän. Se parantaa muun muassa pintaspektroskopiaa, kuten fluoresenssi- ja Raman-spektroskopiaa, joissa SPR voi lisätä mittausten herkkyyttä ja tarkkuutta. Hopea- ja kultananojen havaitaan ilmentävän tätä ilmiötä, sillä ne imevät ja hajottavat valoa tietyissä aallonpituuksissa, jotka määräytyvät niiden koon, muodon ja ympäröivän aineen mukaan. Tämä puolestaan johtaa värin vaihteluihin punaisesta siniseen ja keltaisesta ruskeaan.

Nanopartikkelien toinen merkittävä ilmiö on kvanttikytkentä (quantum confinement), joka ilmenee silloin, kun elektronin liikkumista rajoitetaan nanopartikkeleissa. Tämä ilmiö havaitaan, kun partikkelin koko on pienempi kuin elektronin de Broglie-aaltopituus (tyypillisesti alle 5 nm). Kvanttikytkentä tarkoittaa, että elektroni ei voi liikkua vapaasti, vaan se on rajoitettu tietyille alueille, mikä johtaa energian väliin ja puolijohteen kaltaisiin ominaisuuksiin. Näitä ominaisuuksia voidaan käyttää hyväksi, kun suunnitellaan kvanttipisteitä, jotka ovat puolijohdepartikkeleita. Pienemmät kvanttipisteet emittoivat valoa lyhyemmillä aallonpituuksilla (sininen), kun taas suuremmat emittoivat punaisella aallonpituudella. Kvanttipisteet ovat tunnettuja kirkkaasta ja säädettävästä fluoresenssistaan, ja niitä käytetään muun muassa korkealaatuisissa näytöissä ja energiatehokkaissa valaistusratkaisuissa. Vaikka teknologia on vielä kehitysvaiheessa, kvanttipisteet ovat jo kaupallisesti saatavilla nesteinä, mikä mahdollistaa niiden laajemman käytön.

Nanopartikkelien kemiallinen muokkaus on myös keskeinen alue nanoteknologiassa. Nanohiukkasten pintaan voidaan liittää erilaisia kemiallisia ryhmiä, jotka tekevät niistä aktiivisempia tai parantavat niiden yhteensopivuutta ympäristönsä kanssa. Esimerkiksi titaanidioksidin (TiO₂) nanopartikkelien pinta-ala kasvaa 30-kertaiseksi, kun niiden koko pienenee 1 μm:stä alle 15 nm:iin. Tämä lisää merkittävästi aktiivisten pintojen määrää ja parantaa nanopartikkeleiden kemiallisia ominaisuuksia. Näin ollen nanopartikkeleista voidaan valmistaa esimerkiksi antimikrobisia pinnoitteita, jotka voivat estää bakteerien kasvua. Silika-nanopartikkelit voidaan modifioida kvartäärisillä ammoniumsuoloilla, mikä tekee niistä tehokkaita antimikrobisia materiaaleja. Näiden nanopartikkelien kemialliset ryhmät voivat myös parantaa niiden korroosionkestävyyttä, kuten on todettu silika-nanopartikkelien modifikaatiossa aminopropyyli-trietoksisilaanilla, mikä parantaa pinnoitteiden korroosionsuojauskykyä.

Sol-geelimenetelmä on yksi tavallisimmista tavoista valmistaa kemiallisesti muokattuja nanopartikkeleita. Tässä menetelmässä metallialkoksidit hydrolysoituvat ja kondensoivat muodostaen partikkelit, ja tietyt kemialliset ryhmät voidaan liittää partikkelien pintaan. Esimerkiksi metallihappoalkoksidien avulla voidaan lisätä nanopartikkeleiden pintaan vesihylkivyyttä tai parantaa niiden yhteensopivuutta orgaanisten hartsien kanssa. Nanopartikkelit voivat myös käydä läpi jälkikäsittelyä, joka parantaa niiden kemiallisia ominaisuuksia ja antaa niille halutun käyttäytymisen, kuten parannetun vedenkestävyys tai lisääntyneen mekaanisen lujuuden.

Polyoctasilseskvoksaanit (POSS) ovat toinen tärkeä ryhmä nanomateriaaleja, jotka eroavat muista silikoneista ainutlaatuisen rakennettaan vuoksi. POSS on silikonia sisältävä orgaaninen yhdiste, jonka rakenne muodostaa säännöllisen, kahdeksankulmaisen kehän. Tämä rakenne on erittäin pieni, ja se on alle 3 nm kokoinen, mikä tekee POSS:ista ideaalisen nan täytteeksi pinnoitteissa ja komposiiteissa. Tämä materiaali parantaa muun muassa materiaalien liekinesto- ja lämpöstabiilisuusominaisuuksia. Pienet POSS-lisäykset voivat myös parantaa esimerkiksi polyeteenin tarttuvuutta paperiin ja lisätä sen vedenkestävyyttä.

Nanomateriaalien ja -partikkelien käyttö voi siis merkittävästi parantaa materiaalien toiminnallisuutta ja soveltuvuutta erityyppisiin teollisiin tarpeisiin. Tässä yhteydessä on tärkeää ymmärtää, että nanopartikkelien ominaisuudet voivat olla herkkiä ulkoisille tekijöille, kuten ympäristön lämpötilalle, kosteudelle ja kemialliselle koostumukselle. Tämä tekee niiden käsittelystä ja soveltamisesta erittäin tarkkaa ja vaatii jatkuvaa tutkimusta ja kehitystä.