9.1. Поняття про нанотехнології та наноматеріали
В сучасній літературі існують різні підходи щодо визначення сутності нанотехнології, проблем та перспектив її застосування в умовах розвитку інноваційного суспільства. Нанотехнологію можна розглядати у якості терміна, який відображає різні дисципліни, кожна із яких має свій власний метод дослідження. Можна сказати, що нанотехнологія – це один із наукових напрямів, що досліджує властивості речовини на макрорівні та можливості конструювання різного роду устроїв, розміри яких вимірюються міліардними долями метру, тобто, по суті справи, молекул, використовуючи унікальні та достатньо сильні електричні, фізичні і хімічні властивості матеріалів, що проявляються у даному діапазоні.
Термін нанотехнологія увів один японський інженер у 1974р., а у масовий лексикон воно увійшло в 1986р. завдяки Е.Дрекслеру, який назвав ключовий атрибутом нанотехнології її саморозвиток – як технології відтворення на рівні молекулярних та атомних асамблей майже всього того, що створила природа за своїми законами. Нанотехнолгія, на його думку, дозволяє зробити те, що ми тільки можемо замислити, у тому числі і нові, невідомі природі молекулярні (атомні) ансамблі. Саме ця нова організація реальності, у свою чергу, відкриває нам світ нових технологій, про які ми навіть не запідозрюємо. Сучасний технологічний прорив визначається можливостями подібного реструктурування матерії, яке здатне перетворити світ.
Неологізм нанотехнологія може вживатися як у вузькому, так і в широкому сенсах. У вузькому змісті він означає будь-яку технологію, яка оперує з атомами, атомними і молекулярними структурами. У гранично широкому сенсі, цей неологізм означає або суму усіх можливих нанотехнологій, або особливу трансдисциплінарну галузь нанодосліджень, яка виникла зовсім недавно на базі видатних досліджень фундаментальної фізики, біології, хімії, біології, гномики.
Наномасштаб практично неможливо відобразити. Це – менше, ніж звичайний вірус, але більше ніж більшість атомів і простих молекул. За допомогою нанотехнологій їх користувачі конструюють молекулярні та надмолекулярні структури, які володіють заздалегідь заданими властивостями і здатні виконувати ті або інші функції, корисні людям.
Пануючі нині технології – це, в основному, технології переробки вже готових речовин, рослин, тварин, які створила сама природа. Сума нанотехнологій дозволяє виробляти будь-які речовини, енергію, інформацію безпосередньо із атомів та молекул. Саме тому перехід до суми нанотехнологій спричинює не лише глобальні економічні, соціальні, екзистенціальні наслідки, але і гігантське розширення меж людського існування. З ресурсів наносвіту людина творчо конструює такі само відтворювальні штучні молекулярні машини, яких не існує в природі
Наноматеріали – матеріали, створені з використанням наночастинок і/або за допомогою нанотехнологій, які володіють якими – небудь унікальними властивостями, зумовленими присутністю цих частинок в матеріалі. До наноматеріалів відносять об’єкти , один із характерних розмірів яких лежить в інтервалі від 1 до 100 нм. Способи одержання наноматеріалів можна розділити на дві групи: зборка із атомів та диспергірування макроскопічних матеріалів.
Виділяють наступні типи наноматеріалів: напористі структури; наночастинки; нанотрубки та нановолокна; нанодисперсії (колоїди); нанокристали і нанокластери.
Властивості наноматеріалів, як правило, відрізняються від аналогічних матеріалів в масивному стані. Наприклад, у наноматеріалів можна спостерігати зміни магнітних, тепло – та електропровідних властивостей. Для особливо дрібних матеріалів можна помітити зміну температури плавки в сторону її зменшення.
Для наноматеріалів актуальна проблема їх зберігання та транспортування. Володіючи розвинутою поверхнею, матеріали дуже активно і охоче взаємодіють з навколишнім середовищем, насамперед це стосується металевих наноматеріалів.
Застосування наноматеріалів пока не дуже широко розвинуте, оскільки що містять структурні елементи, геометричні розміри яких хоча б в одному вимірі не перевищують 100 нм, і володіють якісно новими властивостями, функціональними та експлуатаційними характеристиками.
До арсеналу наноінструментів, за допомогою яких людина вже сьогодні вторгається у фундаментальні першооснови природного та біо – соціального життя, входять скануючі тунельні мікроскопи та атомносилові мікроскопи. Найближчим часом мають з’явитися самовідтворювані, асамблери та інші молекулярні машини, які здатні самостійно не лише маніпулювати окремими атомами, але і шляхом перестановок атомів: самовідтворюватися; створювати із наявного матеріалу (тобто із атомів) будь – які корисні для людини матеріали, речовини, машини, одяг, їжу; мандруючи по людському тілу і проникаючи усередину клітин, вони можуть відновлювати пошкоджені внутрішньоклітинні об’єкти, покращувати генні структури і тим самим підтримувати тривале існування будь – якого живого організму. Схематично використання названих наномашин може відкрити для людства певні потенційні можливості. У найближчі 25 років очікується поява перших нанороботів, здатних конструювати із готових атомів будь який молекулярний устрій, який виконує функції хімічних матеріалів, нанокомпьютерів, рослинних і тваринних організмів.
- Міністерство освіти і науки україни
- 1.1. Поняття про технологію
- 1.2. Поняття про виробничий і технологічний процеси
- 1.3. Економічна оцінка технологічного процесу
- 1.4. Типи виробництв і їх основні технологічні ознаки
- 1.5.1. Визначення сировини і її класифікація
- 1.5.2. Збагачення сировини
- Сепаратора
- 1.5.3. Види і основні характеристики палива
- 1.5.4. Основні джерела і характеристики води
- 1.5.5. Класифікація вод
- 1.5.6. Очищення і знезараження води
- 1.5.7. Повітря у технологічних процесах
- Склад повітря і його властивості
- Основні поняття
- Питання для обговорення
- 2.1. Основні види і джерела енергії
- 2.2. Система технологій теплових електростанцій
- 2.3. Система технологій гес
- 2.4. Система технологій аес і проблеми
- 2.5. Біохімічні джерела енергії
- 2.6. Екологічно чисті нетрадиційні системи
- Основні поняття
- Геотермальна енергетика Питання для обговорення
- 3.1. Визначення видобувної промисловості
- 3.2. Різновиди природних ресурсів і способи експлуатації
- 3.3. Видобувні підприємства та їхні відмінні риси
- 3.4. Технологічний і життєвий цикли
- 3.5. Гірничогеологічні умови розробки
- 3.6.1. Викопне вугілля, його марки і властивості
- 3.6.2. Засоби видобутку вугілля
- 3.6.3. Технологія очисних робіт
- 3.6.4. Комплексна механізація видобутку вугілля
- 3.6.5. Допоміжні технологічні процеси
- 3.6.6. Використання вугілля
- 3.7.1. Особливості нафти та її використання
- 3.7.2. Умови залягання нафти і буріння свердловин
- 3.7.3. Підняття нафти на поверхню
- 3.7.4. Збереження і транспортування нафти і
- 3.7.5. Технологія видобутку газу
- Основні поняття
- Питання для обговорення
- 4.1. Поняття про металургійний завод і комбінат
- 4.2. Вихідні матеріали для виплавки чавуну
- 4.3. Технологія виплавки чавуну
- 4.4. Матеріальний баланс доменної плавки
- 4.5. Продукція доменного виробництва
- 4.6. Технологія виробництва сталі
- 4.7. Прокатне виробництво
- 4.8. Кольорова металургія
- 4.9. Технологія порошкової металургії
- Основні поняття
- Питання для обговорення
- Заліковий модуль 2 Технології ведучих галузей народного господарства
- 5.1. Поняття про технологію машинобудування
- 5.2. Ливарне виробництво
- 5.3. Ковальсько-штампувальне виробництво
- 5.4. Обробка металів різанням
- 5.5. Маловідхідні фізико-хімічні методи обробки металів
- 5.6. Підготовка виробцтва продукції.
- Основні поняття
- Питання для обговорення
- Змістовий модуль 6. Система технологій в хімічній промисловості
- 6.1.Технологія коксохімічного виробництва
- Вихід продуктів із 1 т шихти, %, на Авдіївському коксохімічному заводі
- 6.2. Технологія переробки нафти
- Основні поняття
- Питання для обговорення
- 7.1. Властивості будівельних матеріалів
- 7.2. Виробництво цементу і його різновиди
- 7.3. Виробництво гіпсу і вапна
- 7.4. Виробництво безвипальних кам’яних матеріалів
- 7.5. Виробництво бетону, залізобетону і виробів з них
- 7.6. Класифікація будинків і споруд та
- 7.7. Загальні принципи організації будівництва
- 7.8. Сучасні методи виконання основних
- Основні поняття
- Питання для обговорення
- Змістовий модуль 8. Система технологій в харчовій промисловості
- 8.1. Технологія виробництва цукру
- 8.2. Технологія виробництва кефіру
- 8.3. Технологія виробництва борошна
- 8.4. Технологія виробництва рослинної олії
- Основні поняття
- Питання для обговорення
- Змістовий модуль 9. Нанотехнології
- 9.1. Поняття про нанотехнології та наноматеріали
- 9.2. Напрямки розвитку нанотехнологій
- 9.3. Використання нанотехнологій в машинобудуванні
- 9.4. Перспективи розвитку нанотехнологій в машинобудуванні
- Основні поняття
- Питання для обговорення
- Література
- Системи технологій
- 83015, М. Донецьк-15, вул. Челюскінців, 163а