Hibrid anyagok ( angolul hybrid materials ) - kémiailag különböző, leggyakrabban szerves és szervetlen komponensek (komponensek) kölcsönhatása során nyert anyagok, amelyek sajátos (kristályos, térbeli) szerkezetet alkotnak, amely eltér az eredeti reagensek szerkezetétől, de gyakran örököl bizonyos elemeket. motívumok és funkciók eredeti struktúrák.
Ha az anyag "alapja" szerves (polimer és egyéb szerkezetek), akkor az ilyen anyagokat szervetlen-szervesnek nevezzük ; ha éppen ellenkezőleg, szerves-szervetlen (fémkomplex vázszerkezetek, módosított agyag alapú anyagok, zeolitok stb.). Bizonyos esetekben a térbeli eloszlású fázisok keveréke ( kompozit , nanokompozit ) is hibrid anyagnak számít, például ha nanorészecskék vagy nanoszálak vannak egy polimer mátrixban, de helyesebb hibrid anyagok közé sorolni csak azokat a kompozitokat, amelyek meglehetősen nyilvánvaló kémiai kölcsönhatás az összetevők között. Sok szupramolekuláris vegyület, köztük a fémkomplexek is megfelelnek ennek a definíciónak, de általában külön anyagosztálynak tekintik őket. Néha a kémiailag módosított felületű nanorészecskéket hibrid anyagoknak is nevezik.
A hibrid anyagok előállításának fő módszerei az interkaláció, a templát szintézis , a szol-gél eljárás , a hidrotermális szintézis . A természetes kompozitok esetében a szervetlen részecskék mérete néhány mikrontól több milliméterig terjed , ezért az anyag inhomogén, ami néha szabad szemmel is látható. Ha egy ilyen anyag szervetlen részecskéinek méretét a szerves rész molekuláinak méretére (több nanométerre) csökkentjük, akkor lehetőség nyílik a kompozit homogenitásának növelésére és az anyag jobb vagy akár teljesen új tulajdonságainak elérésére. . Az ilyen kompozitokat gyakran hibrid nanoanyagoknak nevezik.
Az ilyen anyagok szervetlen építőelemei lehetnek nanorészecskék, makromolekulák, nanocsövek, réteges anyagok (köztük agyagok, réteges kettős hidroxidok, egyes xerogélek). A szerves építőelemek száma óriási, így a szerves és szervetlen blokkok lehetséges kombinációinak száma igen nagy. A céltól függően a hibrid anyagokat szerkezeti , funkcionális (polifunkcionális) és bioszervetlen anyagokra osztják . Így a különféle szilikátok által alkotott szervetlen mátrixból és szerves molekulák zárványaiból álló anyagok fotokróm (fénnyel besugárzás hatására színváltoztató) és elektrokróm (elektromos töltés átadásakor színváltoztató) anyagokként használatosak, amelyek optikai tulajdonságai megváltoztathatók. a szerves komponens megváltoztatásával. Kis molekulatömegű (gyógyszeres) anyagok nanoméretű részecskékkel történő komplexizálásával vagy biopolimereken, hibrid anyagokon, nanokonjugátumokon alapuló szupramolekuláris komplexek létrehozásával "kétfelületű" részecskék ( Janus-részecskék ) képződnek, amelyek összetevőinek specifikus aktivitása van.
Nagyon széles alkalmazási terület kapcsolódik a hibrid anyagokon alapuló különféle bevonatok létrehozásához, amelyek fokozott mechanikai szilárdsággal és karcállósággal rendelkeznek. Lehetőség van további komponensek bevitelére is az ilyen kompozitokba, ami a bevonatnak specifikus, például hidrofób tulajdonságokat ad. A hibrid anyagok gyógyászatban tipikus felhasználási területe a protézis , mivel ezek az anyagok a szervetlen rész miatt mechanikai szilárdsággal és a szerves molekuláknak köszönhetően jó biokompatibilitással rendelkeznek. A hibrid szilárd elektrolitok különböző szerves molekulák ion- és elektronvezető tulajdonságait egyesítik a szervetlen mátrix hőstabilitásával és szilárdságával. Az elsősorban a vanádium-oxidok különféle morfológiai származékain alapuló hibrid funkcionális anyagok egyik legígéretesebb alkalmazása a modern kémiai áramforrások elektródaanyaga. Hibrid anyagokat használnak heterofelületi szorbensek kromatográfiához , érzékelők , heterogén katalizátorok , mágneses folyadékok, enzimimmobilizáláshoz szükséges szubsztrátok , valamint nehézfémek és szerves szennyező anyagok szorbenseinek előállítására .