Наноинженерия и лифт в космос

В 2018 году Российский новый университет (РосНОУ) открывает набор на направление подготовки бакалавриата «Наноинженерия». О том, чему будут учить будущих наноинженеров, почему нанотехнологии перспективны и при чём тут квантовая физика, рассказывает заведующий кафедрой технологии наноматериалов РосНОУ, кандидат технических наук, доцент Владимир Витальевич Рыбалко.


1. Что такое наноинженерия
2. Лифт в космос

3. Электроника, бетон, Исаакиевский собор








3. Электроника, бетон, Исаакиевский собор

В каких ещё сферах могут применяться нанотехнологии?

Например, при создании интегральных схем. Современная микроэлектроника уже не микро-, а наноэлектроника, элементы современных интегральных схем лежат в нанодиапазоне. Основным материалом в электронике сегодня является кремний, но если удастся использовать углеродные и металлические наноструктуры, мы сможем получить электронику с очень интересными свойствами. Во-первых, может резко возрасти быстродействие электронных устройств. Во-вторых, кардинально снизится их энергопотребление. Все мы слышим шум кулера при включении компьютера, это связано с тем, что в интегральной схеме выделяется много тепла и его надо отводить, иначе «камень» перегреется и перестанет работать. Половина тепловой мощности, которая является паразитной и разогревает интегральные схемы, это так называемое джоулево тепло, результат рассеяния (торможения) электронов, двигающихся в материале токоведущих элементов. В то же время исследования показали, что вдоль углеродных нанотрубок электроны могут перемещаться в баллистическом режиме, почти без торможения, следовательно, их энергия не будет так неразумно растрачиваться на нагрев интегральных схем. Как результат — электронное устройство будет работать дольше с тем же аккумулятором.

Благодаря высокой проводимости нанотрубки могут пропускать через себя токи с совершенно фантастической плотностью, например 100 кА/см2. Представьте себе металлический провод с сечением в 1 см2. Если попытаться пропустить через него ток такой плотности, он сразу из твердого состояния перейдёт в газообразное. А через углеродную нанотрубку, при определенных условиях, можно пропускать такие токи, не вызывая её разрушения. Это значит, что в принципе, используя нанотрубки, можно делать компактные электронные устройства, которые не будут перегреваться так, как сейчас перегревается традиционная электроника.

Другое направление, по которому уже получены интересные практические результаты, это модификация свойств известных материалов, которая происходит при добавлении. Например, в строительной технике используется две группы бетонов: лёгкие и тяжёлые. Из тяжёлых бетонов делают несущие конструкции, так как они характеризуются высокой прочностью. Всё бы хорошо, но уж очень они тяжелы. Это значит, что и фундамент для такого сооружения должен быть мощный, чтобы вся эта тяжесть не уходила в землю. Транспортировать такие конструкции сложно. А лёгкие бетоны механически непрочные. Но если мы добавляем в бетон — а сейчас эта технология уже отработана — углеродные наноструктуры, мы можем добиться того, что в бетоне при его кристаллизации (застывании) будут расти нитеобразные структурные элементы. В направлении осей нитей механическая прочность бетона резко увеличивается. Это предоставляет возможность возводить легкие и прочные конструкции.

Краски и лаки также можно модифицировать, придавать им новые свойства с помощью наноматериалов. Бедой крупных городов является большая концентрация в воздухе соединений, которые при повышенной влажности образуют щелочи и кислоты. Эти соединения разрушительно действуют на такие материалы как, например, гранит и мрамор. Поэтому памятники и фасады зданий, которые находятся под открытым небом, покрывают слоем защитного лака. Но лаки тоже долго не держатся: лак — это полимер, молекулы которого связаны между собой продольными и поперечными связями. Эти связи постепенно разрушаются ультрафиолетовой частью солнечного спектра, и изначально твёрдое вещество превращается в гель, легко смываемый дождём. Если добавить в защитный лак наночастицы, он приобретает устойчивость к разрушающему действию квантов, и срок его службы увеличится в разы. Работа по созданию наномодифицированных защитных покрытий проводилась в Санкт-Петербурге: в 2003 году Исаакиевский собор был покрыт таким защитным слоем с добавлением наночастиц астраленов, в результате срок службы защитного покрытия возрос многократно.

Читать далее →

Актуально

Телефоны:
+7 (495) 925-03-88 
Электронная почта:
info@rosnou.ru

Редакция сайта

© 2006-2018 Российский новый университет

Яндекс цитирования Яндекс.Метрика