Нанотехнологии в машиностроении России
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение…………………………………………………………………………3
Глава 1. Понятие и развитие нанотехнологий
1.1. Понятие нанотехнологий………………………………………….6
1.2. Нанотехнология как научно-техническое направление……...8
1.3. История развития нанотехнологий…………………………….10
1.4. Современный уровень развития нанотехнологий……………16
1.5. Применение нанотехнологий в различных отраслях
1.5.1. Наноэлектроника и нанофотоника……………………………17
1.5.2. Наноэнергетика………………………………………………...19
1.5.3. Нанотехнологии для медицины и биотехнологии
1.5.3.1. Наномедицина……………………………………………..20
1.5.3.2. Нанобиотехнологии……………………………………….22
1.5.3.3. Нанокосметика…………………………………………….23
1.5.4. Нанотехнологии для легкой промышленности……………...24
1.5.5. Нанотехнологии для обеспечения безопасности…………….27
1.5.6. Нанотехнологии для сельского хозяйства и пищевой промышленности...29
Глава 2. Использование нанотехнологий в машиностроении
2.1. Значение применения нанотехнологий в машиностроении...31
2.2. Технологические особенности применения нанотехнологий в машиностроении (на примере автомобильной промышленности)……34
2.3. Проблемы и перспективы развития нанотехнологий в машиностроении
2.3.1. Перспективы развития нанотехнологий в машиностроении.41
2.3.2. Ключевые проблемы развития нанотехнологий в России….45
Заключение……………………………………………………………………50
Cписок использованных источников……………………….……..52
Введение
В своей дипломной работе мы решили рассмотреть такую тему, как применение нанотехнологий в машиностроении. Выбранная тема не случайна: мы считаем, что проблема развития и внедрения нанотехнологий в производственный процесс различных отраслей хозяйства России является сейчас очень важной и актуальной.
За последние несколько лет короткое слово с большим потенциалом - «нано» быстро вошло в мировое сознание. Существует множество слухов и ошибочных мнений относительно нанотехнологии. «Нано»- это не только крошечные роботы, которые могут (или не могут) завоевать мир. По сути, это огромный шаг в науке.
Нанотехнология — область прикладной науки и техники, имеющая дело с объектами размером менее 100 нанометров (1 нанометр равен 10−9 метра). Нанотехнология качественно отличается от традиционных инженерных дисциплин, поскольку на таких масштабах привычные, макроскопические, технологии обращения с материей часто неприменимы, а микроскопические явления, пренебрежительно слабые на привычных масштабах, становятся намного значительнее: свойства и взаимодействия отдельных атомов и молекул, квантовые эффекты.
Нанотехнология сейчас находится в начальной стадии развития, поскольку основные открытия, предсказываемые в этой области, пока не сделаны. Тем не менее, проводимые исследования уже дают практические результаты. Использование в нанотехнологии передовых научных результатов позволяет относить её к высоким технологиям.
Нанотехнология и, в особенности, молекулярная технология — новые области, очень мало исследованные. Развитие современной электроники идёт по пути уменьшения размеров устройств. С другой стороны, классические методы производства подходят к своему естественному экономическому и технологическому барьеру, когда размер устройства уменьшается не намного, зато экономические затраты возрастают экспоненциально. Нанотехнология — следующий логический шаг развития электроники и других наукоёмких производств.
Цель дипломной работы заключается в комплексной характеристике нанотехнологий, с учетом специфики и всех особенностей данной области прикладной науки.
Объектом настоящего исследования является нанотехнология как область науки и техники, а предметом – особенности применения нанотехнологии в машиностроении.
К основным задачам работы относятся:
1. Определение понятия «нанотехнология».
2. Рассмотрение истории развития нанотехнологии в мире вообще и в России в частности.
3. Выяснение прикладного аспекта нанотехнологий, то есть особенностей применения в различных отраслях.
4. Анализ возможностей, способов и методов применения нанотехнологий в машиностроении (в мире и в России).
5. Выделение технологических особенностей применения нанотехнологий в машиностроении.
6. Указание и прогнозирование перспектив развития нанотехнологий в машиностроении в России.
В соответствии с поставленными задачами находится и структура дипломной работы. Материал изложен в двух основных главах:
Первая глава носит теоретический характер – то есть в целом знакомит с нанотехнологией: понятие, история развития, возможности применения.
Вторая глава посвящена вопросу применения нанотехнологий в машиностроении: значение, технологические особенности, приводится прогноз развития и выяснение перспектив нанотехнологий в России.
При подготовке работы для сбора необходимого материала (данных) были использованы различные информационные источники, но в основном это - экономические и научно-технические журналы, газеты, а также ресурсы сети Интернет.
В силу того, что нанотехнологии – сравнительная молодая область прикладной науки, учебной литературы по теме очень мало. Поэтому основной источник – материалы периодической печати и ресурсы глобальной информационной сети Интернет.
Глава 1. Понятие и развитие нанотехнологий
1.1. Понятие нанотехнологий
Любой материальный предмет - это всего лишь скопление атомов в пространстве. То, как эти атомы собраны в структуру, определяет, что это будет за предмет.
С. Лем
Английский термин «Nanotechnology» был предложен японским профессором Норио Танигучи в средине 70-х гг. прошлого века и использован в докладе «Об основных принципах нанотехнологии» (On the Basic Concept of Nanotechnology) на международной конференции в 1974 г., т. е. задолго до начала масштабных работ в этой области[4, С. 10-17]. По своему смыслу он заметно шире буквального русского перевода «нанотехнология», поскольку подразумевает большую совокупность знаний, подходов, приемов, конкретных процедур и их материализованные результаты – нанопродукцию.
Как следует из
названия, номинально наномир представлен объектами и структурами, характерные
размеры R которых измеряются нанометрами (1нм =
10–9м = 106 мм = 10–3
мкм). Сама десятичная приставка «нано-»
происходит от греческого слова νανοσ – «карлик»
и означает одну миллиардную часть чего-либо. Реально наиболее ярко специфика нанообъектов
проявляется в области характерных размеров R от атомных
(~ 0,1 нм) до нескольких десятков нм. В ней все свойства материалов и изделий
(физико-механические, тепловые, электрические, магнитные, оптические,
химические, каталитические и др.) могут радикально отличаться от
макроскопических. Существует более десятка причин специфичного поведения и
особых свойств наноструктурных материалов и нанообъектов. Причем, их свойства
существенно зависят от размеров морфологических единиц и могут быть изменены в
необходимую сторону путем добавления и удаления атомов (молекул) одного сорта. Нанотехнология
‑ совокупность методов и приемов, обеспечивающих возможность
контролируемым образом создавать и модифицировать объекты, включающие
компоненты с размерами менее 100 нм, имеющие принципиально новые качества и позволяющие
осуществлять их интеграцию в полноценно функционирующие системы большего
масштаба. Данная технология подразумевает умение работать с такими объектами и
создавать из них более крупные структуры, обладающие принципиально новой
молекулярной организацией. Наноструктуры, построенные «из первых принципов», с
использованием атомномолекулярных элементов, представляют собой мельчайшие
объекты, которые могут быть созданы искусственным путем. Они характеризуются
новыми физическими, химическими и биологическими свойствами и связанными с ними
явлениями. В связи с этим возникли понятия нанонауки, нанотехнологии и
наноинженериии (нанонаука занимается фундаментальными исследованиями свойств
наноматериалов и явлений в нанометровом масштабе, нанотехнология – созданием
наноструктур, наноинженерия – поиском эффективных методов их использования) (см.
рис. 1).
Рисунок 1. Научные основы и объекты нанонауки и нанотехнологии [2, С.33]
Наноматериалы ‑ материалы, содержащие структурные элементы, геометрические размеры которых хотя бы в одном измерении не превышают 100 нм, и обладающие качественно новыми свойствами, функциональными и эксплуатационными характеристиками;
Наносистемная техника ‑ полностью или частично созданные на основе наноматериалов и нанотехнологий функционально законченные системы и устройства, характеристики которых кардинальным образом отличаются от показателей систем и устройств аналогичного назначения, созданных по традиционным технологиям.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
