Дипломная работа на тему: Правления развития нотехнологий и номатериалов в

Введение

Развитие цивилизации неразрывно связано с совершенствованием технологий получения и использования материалов. На этом пути было несколько качественных скачков: бронза, сталь, полимеры, композиты... Сегодня наступил следующий этап в области материаловедения, обусловленный накоплением знаний об определяющем влиянии наноструктуры на свойства материалов.

Перед материаловедением наносистем стоит целый комплекс научно-технических проблем, решение которых должно быть направлено не только на изучение масштабного фактора (уменьшение величины частиц, элементов или структур), но и на исследование принципиально новых явлений, присущих наномасштабу.

Развитие технологий, связанных с исследованием, созданием и использованием наноматериалов, в ближайшие годы приведет к кардинальным изменениям во многих сферах человеческой деятельности - в электронике, информатике, материаловедении, энергетике, машиностроении, биологии, медицине, сельском хозяйстве, экологии.

Нанотехнологии рассматриваются ведущими странами как рычаг для приобретения мирового экономического, финансового, политического и военного господства. Развивающиеся страны рассматривают государственную поддержку развития нанотехнологий как наиболее эффективный способ подъема своего промышленного производства и вхождения в мировой рынок с конкурентоспособной продукцией широкого применения. Всеобщий интерес к развитию нанотехнологий подтверждается принятием в 35 странах национальных программ по развитию этого перспективного научно-технического направления, а также объемами выделяемых бюджетных средств. По данным отчета "Lux Research" (2004), в мире на развитие нанотехнологий только по линии правительств в 2003 году было выделено 3,5 млрд долл., а в 2004 году - уже 4,6 миллиарда. Из них по 1,6 млрд долл. (по 35 %) выделено правительствами США и азиатских стран, еще 1,3 млрд долл. - странами ЕС [5].

Основным объектом исследований в этих странах является целый комплекс наноматериалов конструкционного и функционального классов, наноматериалов электронной техники, биотехнологии и медицины и т.д.

Например, в США приоритетными направлениями развития наноматериалов в рамках Национальной программы "Нанотехнологическая инициатива" являются нанокатализаторы, тонкая конструкционная керамика, высокопрочные сплавы, магнитные наносистемы, материалы с особыми электрофизическими свойствами, наноструктурированные покрытия и углеродные наноматериалы. В странах ЕС (Германия, Великобритания, Италия, Швеция, Швейцария) - нанокатализаторы, полимерные и металлополимерные нанокомпозиты, жаропрочные сплавы, сплавы сверхбыстрого затвердевания. В Японии - конструкционная тонкая керамика, нанокомпозиты, углеродные и магнитные наноматериалы.

К научным и прикладным разработкам в области нанотехнологий подключены все ведущие университеты мира. За последние годы создано свыше 1600 нанотехнологических компаний и научных центров, и число их удваивается каждые 1,5-2 года [5].

Анализ приоритетных направлений развития нанотехнологий и наноматериалов в РФ показывает наличие определенной диспропорции в направлениях развития нанопроизводства в ущерб фундаментальным исследованиям, совершенствованию приборной базы и метрологического обеспечения, созданию наноматериалов. Начавшийся в России этап нанопроизводства на сегодняшний день не обеспечен, во-первых, достаточным уровнем фундаментальных знаний о свойствах наноматериалов и наносистем, а также управлении механизмами их получения, и, во-вторых, технологической и измерительной базой. Устранение этой диспропорции и преодоление прогрессирующего отставания России в области наноматериалов возможно прежде всего за счет перехода к скоординированной государственной политике по этой проблеме и создания специализированных научных центров, способных использовать существующие научный потенциал и значительный задел, имеющийся в области наноматериалов. Реальная база для решения подобных задач - Северо-Западный регион РФ, где сосредоточен уникальный творческий потенциал государственных научных центров, институтов РАН и ведущих университетов.

21 мая 2006 года президент России утвердил "Приоритетные направления развития науки, технологий и техники РФ", к числу которых принадлежит и "Индустрия наносистем и материалы". В рамках этого направления реализуется сразу несколько критически важных технологий, в том числе:

- нанотехнологии и наноматериалы;

- технологии водородной энергетики;

- технология создания и обработки кристаллических материалов со специальными свойствами;

- технологии создания композиционных и керамических материалов;

- технологии создания биосовместимых материалов;

- технологии экологически безопасной разработки месторождений и добычи полезных ресурсов;

- технологии противодействия терроризму;

- базовые и критические военные, специальные и промышленные технологии;

- технологии атомной энергетики с замкнутым топливным циклом [5].

Промышленное освоение конструкционных и функциональных материалов на основе наноматериалов и нанотехнологий создаст реальный экономический эффект за счет создания новых конкурентоспособных изделий в реальном секторе экономики и выхода этих изделий на отечественный и мировой рынки. Качественно новые эксплуатационные и потребительские свойства таких изделий позволяют достичь увеличения безаварийного срока службы деталей и устройств, снижения расходов на замену вышедшего из строя оборудования и уменьшения сроков простоя оборудования, расширения области применения наноматериалов. Особого эффекта следует ожидать при создании новых видов вооружений и специальной техники.

Будущее функциональных и конструкционных наноматериалов - реально и перспективно. Но очень важно уже сегодня начать эффективно реализовывать имеющиеся у нас заделы, иначе завтра это сделают другие.

Оглавление

- Введение

- Предмет, цели и основные направления в нанотехнологии

- Сканирующая туннельная микроскопия

- Наноматериалы

- Фуллерены

- Фуллериты

- Углеродные нанотрубки

- Сверхпрочные материалы

- Высокопроводящие материалы

- Нанокластеры

- Формирование нанокластерной системы оксидов железа. Термодинамическая модель зарождения и роста кластеров

- Магнитные свойства наносистемы оксидов железа

- Наноустройства

- Молекулярные шестерни и насосы

- Алмазная память для компьютеров

- Ассемблеры и дизассемблеры

- Медицинский наноробот Заключение

- Список использованной литературы

Заключение

Современные возможности лабораторного эксперимента по наблюдению и изучению явлений в нанометровой шкале пространственных размеров и заманчивые перспективы создания уникальных материалов и наноустройств порождают новые теоретические проблемы. Необходимость конструктивного решения этих проблем ведет к интенсивным исследованиям, формирующим новые разделы в вычислительной физике и вычислительной химии.

Список литературы

1. Г.Г.Еленин - "НАНОТЕХНОЛОГИИ, НАНОМАТЕРИАЛЫ, НАНО-УСТРОЙСТВА" (часть 1).

2. Суздалев И.П. - "ФИЗИКО-ХИМИЯ НАНОКЛАСТЕРОВ И НАНОСТРУКТУР", курс лекций.

3. А.И.Гусев, А.А.Ремпель, Нанокристаллические материалы, Москва, Физматгиз, 2001.

4. Рыбалкина М. - "Нанотехнологи для всех", 2005 г.

5. "Российский электронный наножурнал" - 15.05.2008. www.nanojournal.ru.

6. Популярная Механика, www.popmech.ru.