Нанотехнологии в производстве тканей

Направления развития умных тканей

Нанотехнологии в производстве тканей

Экономики знаний

Интегральные показатели сравнения стран по уровню развития

Обладание новыми современными технологиями позволяет стране завоевывать авторитет на мировой политической арене. В качестве интегральных показателей сравнения стран используют:

- технологические возможности страны (technological capability) – характеризует вклад отдельного государства в совокупное промышленное производство;

- потенциал развития технологии (technology developing potential) – характеризует способность к созданию новых видов продукции и технологий

- объем экспорта технологии.

- объем добавленной стоимости в обрабатывающей промышленности

- кол-во зарегистрированных патентов, в том числе за рубежом;

- объем экспорта наукоемкой продукции

- численность исследовательского персонала

- расходы на исследования и разработки;

- результативность исследований

Лекция 7. Нанотехнолгии: понятие, принципы создания, область применения

2. Умные материалы: понятие, типология, виды

4. Использование нанотехнологий в текстиле:

Термин "нано-технологии" в 1974 году предложил японец Норё Танигути для описания процесса построения новых объектов и материалов при помощи манипуляций с отдельными атомами. Для понятия нано-технология, пожалуй, не существует исчерпывающего определения, но по аналогии с существующими ныне микро-технологиями следует, что нано-технологии - это технологии, оперирующие величинами порядка нанометра. Это ничтожно малая величина, в сотни раз меньшая длины волны видимого света и сопоставимая с размерами атомов. Поэтому переход от "микро" к "нано" - это уже не количественный, а качественный переход - скачок от манипуляции веществом к манипуляции отдельными атомами.

Все предыдущие научно-технические революции сводились к тому, что человек все более умело копировал механизмы и материалы, созданные Природой. Прорыв в область нано-технологий - совсем другое дело. Впервые человек будет создавать новую материю, которая Природе была неизвестна и недоступна Фактически наука подошла к моделированию принципов построения живой материи, которая основана на самоорганизации и саморегуляции. Уже освоенный метод создания структур с помощью квантовых точек - это и есть самоорганизация.

Нанотехнологии – совокупность теории, методов и приемов контролируемого манипулирования веществом на атомном и молекулярном уровнях (в диапазоне от 1 до 100 нанометров).

Цель – производство и применение объектов с принципиально новыми химическими, физическими, биологическими свойствами.

Все предыдущие научно-технические революции сводились к тому, что человек все более умело копировал механизмы и материалы, созданные Природой. Прорыв в область нано-технологий - совсем другое дело. Впервые человек будет создавать новую материю, которая Природе была неизвестна и недоступна

Научные исследования и технологические разработки в области нанотехнологий известны с середины XX века, когда были созданы электронные микроскопы и стало возможным наблюдать сверхмалые размеры вещества (1931г.) и манипулировать ими (1989 г.).

Сам термин «нанотехнологии» возник в 1974 г.

Нанотехнология основывается на bottom-up-принципе, принципе самоорганизации молекул и др. Bottom-up-принцип заключается в создании нужных структур путем композиции отдельных молекул, атомов, мельчайших частиц. Принцип самоорганизации молекул означает способность различных молекул формировать определенные структуры.

Нанотехнологии позволяют строить вещество по заранее разработанному плану - взять отдельный атом и поместить его в нужное место. Физические свойства нанообъектов, измеряемых в миллиардных долях метра, значительно отличаются от характеристик привычных материалов. Разница иногда принципиальная, ведь в нановеществе активной является практически вся поверхность, в то время как в обычном веществе активная, внешняя поверхность составляет незначительную часть. Отсюда удивительные свойства наноматериалов.

Примеры нанопродуктов:

- линзы для очков, неуязвимые для царапин,

- крошечные элементы для микрочипов,

- более эффективные катализаторы,

- нанопокрытия и др.

- наноалмазы – одно из лидирующих нанопроизводств. Они изготавливаются в промышленном масштабе - тоннами. Эти частицы углерода размером около четырех нанометров имеют структуру алмазной решетки, а значит, являются прекрасными абразивами. Используемые для полировки, они дают недостижимую прежде гладкую поверхность (в десятки раз выше самого высокого, 14-го класса чистоты обработки). Добавленные в смазочное масло, они продлевают жизнь трущихся деталей в сотни раз, поскольку полировка и “заделка” микротрещин происходит на уровне отдельных атомов.

- возобновление источников природных минеральных и углеводородных сырьевых ресурсов, проще говоря – организация процесса ускоренного «выращивания» полезных ископаемых в их естественных природных местах залегания. Недавний общеизвестный пример выращивания нефти, доказывает такую потенциальную возможность.

- наномедицина - регенерация систем, органов и тканей организма человека, решение проблем генетически обусловленных болезней, а также биологического старения.

Биологи из московского Государственного НИИ генетики и селекции занялись изучением галобактерий), живущих в соленых озерах. Белок, образующий их внешнюю мембрану, - бактериородопсин - сохраняет свои свойства в самых экстремальных условиях: при действии многих растворителей, повышении температуры до 140 градусов, понижении содержания кислорода. Биосинтез при этом продолжается, поскольку бактериородопсин является фоточувствительным белком и для нормального функционирования в клетке ему хватает солнечных лучей. Используя фоточувствительный белок галобактерий, ученые России и других стран планируют получать “мясо без коровы” - синтезировать под действием света животный белок без участия живого организма.

Когда речь идет о развитии нано-технологий, имеются в виду три направления:

- изготовление электронных схем (в том числе и объемных) с активными элементами, размерами сравнимыми с размерами молекул и атомов;

- разработка и изготовление нано-машин, т.е. механизмов и роботов размером с молекулу;

- непосредственная манипуляция атомами и молекулами и сборка из них всего существующего.

Сегодня самое дорогостоящее в производстве наноматериалов - создание особо чистых условий рабочей зоны. Оборудование и исходное сырье для новых технологий используются не слишком дорогие, а энергозатраты минимальны.