Нанотехнология және наножүйелердегі негізгі түсініктерді атаңыз
Нанотехнологияны биотехнолгияда, хим
жүктеу/скачать 2,92 Mb.
|
Нанотехнология негіздері (4)
- Бұл бет үшін навигация:
- 53. Наноматериалдарды пайдаланып композитті материалдар қалай алуға болады
| 51.Нанотехнологияны биотехнолгияда, химияда қолдану қалай жүзеге асырылады.
Нанотехнология әдістері биотехнология, қоршаған ортаны қорғау, медицина және т.б. салалардың дамуына маңызды жаңа құрылғылар және материалдармен қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Нанотехнология –физика, химия, материалтану, биология, медицина, технология, жер туралы ғылым, компьютерліктехнология, экология, әлеуметтанупәндерін біріктіретін пән. – Нанотехнология мәселесін шешу ғылыми-инженерлік бірлестіктің осы бағытқа назар аударуына әсер етіп, технологиялық және іргелі білімді толықтыруға мүмкіндік береді. Бионанотехнология дамуының негізгі стимулы халықтың үлкен жастағы бөлігінің денсаулығын сақтау мәселесі болып табылады. Сондықтан бионанотехнологиялардағы ерекше орынға медицинаға арналған материалдар (дәрілік препараттар, түрлі аурулар,диагностикасының имплантанттары мен жүйелері) ие. Наноқұрылымдарды биология мен медицинада қолдануға деген қызығушылық бірнеше себеппен түсіндіріледі. Біріншіден, олардың аз мөлшерлері тірі ағзалар ішінде, соның ішінде жұқа капиллярлар ішінде кедергісіз қозғалуына және жасушаларға эндоцитоз жолымен енуге мүмкіндік береді. Екіншіден дамытылған беті, түрлі дәрілік заттар молекулаларын бекітуге мүмкіндік береді. Бұл жасуша немесе ағза иммунды жүйенің бөтен денелерді анықтап, оларды жоюы үшін қажет. Қазіргі заманғы бионанотехнологиялар жаңа жүйелерді жасауға биологиялық та, нанотехнологиялық та тәсілдерді,яғни биологияны, химияны, физиканы және материалтануды бірге қолданады. Бионанотехнологиялар биологиялық молекулалар, тірі жасуша жүйелері мен адам қолымен жасалған наноқұрылымдарды қосарландыруды білдіреді. 52. Нанотехнологияны оптика, электроника, құрылыста пайдалану мүмкіндіктерін қарастыр. Функционалды наноматериалдардын коланылу аумағы алуан түрлі. Нанотехнологияның даму деңгейін талдау арқылы ғылымның іргелі мәселелерін шeшумен де, нақты ехникалық қосымшаларды өңдеп шығарумен байланыcты кeлeci бағыттap мен маселелеpлi керceтуre мумкiндiк бередi: инженерия. наноэлектромеханикалык куpылғыларды, молекулалық жане наномотоpларды, нанобaғытaу жуйeлерiн жacay. Электроника. Электронды есептеуіш машинаға транзисторларды, бірэлектронды транзисторларды, диодтарды, наносымдарды, реттегіштердi және тaғы баска да наноэлектроника элементтерiн ендеп шығapy және кұрастырy. Молекулалых электроника мен ақпарат жазу куралдарының дамyы. Нейротоpларды зеpттey, кванты компьютерлерді жacay, cпинтрониканы дамыту. Оптика. Толқын ұзындығы езгермелi лазердi, люминисцeнттi көздерiн, дәлдiгi өте жоғaры оптикалык жуйелердi (микроайналар) жасау. Нанолитография әдiстерiн өңдеп шығapy. Квантты нүктелер, квантты жiптер мен курделi квантты құрылымдар негізіндегі құрылғыларды өңдеп шығapy және енгiзу. Толык iшкi шағылысу мен жарық сayлeciнiң дифракциясы эффектiлерiн қолдану аркылы жұмыс iстейтін толқын aрналарын өңдеп шығapy. Фотониканы , яғни , жарык aрналары мен фотонды кристалдар негізiндeгi aқпарат өндeу жүйeлерiн) дамыту. Катализ. Селективтi катализre aрналған наноқұрылымды материалдар негiзiндeгi катализаторларды өңдеп шығapy. материалтану. Ультрадиcперстi материалдарды, наноұнтақтарды, нанокерамиканы, «ақаусыз» наноматериалдарды жacay, функционалды наноматериалдарды бaғытты түрде алу,наноқұрылымдардың өздiгiнен ұйымдастырылу әдiстерiн және аз мөлшерлi наноқұрылымдарды синтездеу әдістерін өңдеп шығару. Трибология. Наноқұрылымдар мен фуллерендер негізіндегі перспективті үйкеліс жұптары мен майлағыш материалдарды өңдеп шығару мен дайындау. Нанобөлшектер құрылымы мен үйкеліс күштерінің корреляциясын зерттеу. Медицина. ДНК, РНК мен ақyызды құрылымдарды, вирустар мен антиденелерді зерттеу. Haнофармoкология мен наномедицинаны дамыту. Қатерлі ісік ауруларын емдеуге арналған магнитті сұйықтарды жасау. Тірі ағзаның белгілі бір орындарда дәрілерді дәл жеткізу жүйелерін өңдеп шығару. Биоүйлесімді материалдарды жасау. Молекулалық дизайн. Жеке атомдармен, молекулалармен манипуляциялау және олардан жаңа молекулалар мен наноқұрылымдар жинақтау. Қосымшаларды өңдеп шығару көбіне нанотехнологияның түрлі салаларында қиылысады. Мысалы, толқын ұзындығы өзгермелі лазерді жасауға физикалық бөлік кірмейді, ол сонымен қатар материалтанушы және көп мөлшерде инженерлік мәселе болып табылады. Бұл нанотехнологияның пәнаралық байланыстарының дәлелі. Аталған бағыттардың ішінде бүгінгі таңда наноэлектротехникалық жүйелерді өңдеп шығару, нано және молекулалық электроника, сонымен қатар ақпарат тасымалдағыштарын жасау сияқты мәселелер маңызды болып табылады. 53. Наноматериалдарды пайдаланып композитті материалдар қалай алуға болады Жаңа, жетілдірілген құрылыс материалының – АПК немесе композиттің пайда болуымен, заманауи нарықта жоғары сапалы өнімдерге қатысты өскелең сұранысты толықтай қанағаттандыруға қосымша ынта мен мүмкіндіктер қалыптасты. Бұл шикізат негізінен табиғи ағашты сәтті алмастырып, өзін бірден көптеген бұйымдар жасауға арналған мінсіз материал ретінде танытты. Негізгі құрамын (матрицасын) жоғары молекулалық қосылстар немесе полимерлер құрайтын бір немесе көп компонентті жүйелерді полимерлі материалдар деп атайды. Полимерлі материалдардың құрамы әртүрлі болады: индивидуальді полимерлермен қатар өте күрделі жүйелерде болады. Олардың құрамына материалдың технологиялық және эксплуатациялық қасиеттерін реттейтін әртүрлі компоненттер болады. Мұндай компоненттер ретінде химиялық инертті немесе активті заттар: еріткіштер, пластификаторлар, қоюлатқыштар, бояулар, антипирендер, антиосиданттар, жылу-жәнежарық тұрақтандырғыштар, антирадалар, құрылым- жәнекеуек-түзгіштерқолданылады. Традициялық материалдардан (металдар, керамика, ағаш) артықшылығы, полимерлі материалдардың құрамын, құрылымы және қасиеттерін реттеудің үлкен мүмкіндіктері бар. Осыған байланысты ПМ қолданудың аймағы өте кең – оларды химиялық талшықтардан бастап қатты ракеталық отын ретінде қолданылады. ПМ классификациясы. Полимерлі материалдардың қолданылуы және арналу аймағына, полимерлі фазасының табиғатының, оларды өндіру және өңдеу барысында жүретін физикалық және химиялық түрленулерге байланысты классификациялайды. ПМК кемшіліктері Жылуға төзімділіктері төмен (фторопластар мен кремнийорганикалық полимерлерден басқаларында бұл қасиет 1200С-дан төмен); қаттылығы төмен (6-60 кг/мм2); жорғалау және кернеу релаксациясы; жоғары жылулық кеңею; жылу өткізуді қиындататын төмен жылуөткізгіштік (металдардың жылуөткізгіштігінен 500-600 есе төмен); биологиялық ыдырауға ұшырамайтындығына байланысты экологиялық мәселелерді шешу қажет. Полимерлі материалдардың ерекше қасиеттері: Тығыздығы төмен, беріктілік көрсеткіштері жоғары материал. агрессиялық ортаға, атмосфералық және радиациялық әсерлерге төзімді. радио- және электротехникалық қасиеттері жоғары, сонымен бірге диэлектрлік көрсекіштері температура мен электр өрісінің жиілігіне аз тәуелді. фрикциалық және антифрикциалық қасиеттерінің диапазоны өте кең. арнайы оптикалық қасиеттерге ие: толқын ұзындықтарының кең диапазонында жарық, сонымен бірге ультракүлгін сәулесін өткізу қасиеті (Мысалы, полиметилметакрилат 70% пайыз өткізетін болса, силикат шынысы небәрі 1-3% өткізеді). физика-механикалық қасиеттерінің кеңдігі (қаттыдан серпімді резеңке тектес материалдарға дейін) және бір материалда қарама-қарсы қасиеттерді біріктіру, мысалы қаттылық пен иілгіштікті («брондалған» полимерлер). Ағаш полимер композиті (АПК) Ағаш-полимер-композиті (АПК) немесе қарапайым композит – бұл «күрделі» жағдайларда: ашық ауада, ылғалдық тұрақты әсерімен, температуралық өзгерістер кезінде және т.б. пайдалануға арналған ең үздік материал. Заманауи технологиялар бұл шикізатта табиғи ағаш пен суперзаманауи полимерлердің барлық таңдаулы қасиеттерін біріктірді. Табиғи ағаштарға тән өңдеу жеңілдігі, экологиялық артықшылықтар мен керемет жылу-оқшауламалық қасиеттер – осының барлығы АПК материалдарында да байқалады, тек сонымен қатар жоғары беріктік және төзімділік сияқты керемет қасиеттер қосылады. Бүгін, бұл пайдалану барысында үстеме шығындарды қажет етпейтін ең оңтайлы құрылыс материалы. Ағаш қасиеттерімен қатар, композиттік материалдар қасиеттері көп қырлы және құрылыс саласы үшін тиімді. АПК ерекшеліктері - материал ультракүлгін сәулеленуге төзімді, күн астында жанып кетпейді және бүрсимейді, температуралық төзімділігі -50° +70° С; ылғал шығармайды және сіңірмейді, ылғалданған кезде пішіні мен фактурасы өзгермейді, қыста мұзбен қапталмайды, теңіз суына төзімді; материал соққыға шыдамды, механикалық зақымдануларға жоғары төзімділік атап өтіледі, шаршы метрге шаққанда 500 кг. дейін жүктеме түсірілуі мүмкін; коррозияға, шіруге, саңырауқұлақ және бактериялық зақымдануларға ұшырамайды, жәндіктерді қызықтырмайды; жоғары от төзімділігіне ие, жануды ұлғайтпайды; бастапқы немесе кейінгі өңдеуді, барлық пайдалану барысында қосымша сіңдіруді немесе сырлауды қажет етпейді; материал экологиялық қауіпсіз, қоршаған ортаға ешқандай зиян келтірмейді; 50 жылға дейін өз қасиеттерін өзгертпейді, шыдамды, берік, төзімді, эстетикалық; жағымды бетке, кең түстер үйлесіміне, оңтайлы өңдеу фактураларына ие; күтімі қарапайым, тазарту ағын сумен немесе қарапайым жуу құралдарымен жүргізілуі мүмкін; жеңіл құрастырылады, өндірісте кез келген пішінге бейімделуі мүмкін. жүктеу/скачать 2,92 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|