Нанотехнологияның мүмкіншіліктері

Жоспар
Кіріспе

Кіріспе...

1.2 Нанотехнологияның мүмкіншіліктері..
1.3 Әскери технологияларда наноматериалдарды пайдалану..
Қорытынды.
Пайдаланылған әдебиеттер

Дүниежүзiнiң ғалымдары ХХI ғасырда нанотехнологияға жаппай бетбұрыс жасады. Ең үздiк техникалық жетiстiктерге қазiргi жағдайда тек қана наноғылымының мүмкiндiктерi арқылы қол жеткiзуге болады. Наноғылымының озық технологияларын игерiп, оны өндiрiсте қолдануда АҚШ, Қытай, Жапония, Германия, Франция мемлекеттерiнiң ғылыми-өнеркәсiптiк кешендерi алдыңғы лекке шықты. Озық технологияны солай өз ырғағымен, табиғи қарыштатып дамытқан жетекшi елдер қазiрдiң өзiнде осы саладағы қарқынды даму бағдарламаларын жүзеге асыруда.
Американдықтар тiптi нанотехнологияны дамытудың Ұлттық бастамасын қабылдап үлгердi. Бiздiң елiмiзге жағрафиялық жағынан жақын орналасқан Қытай 2000 жылдан бастап нанотехнологияның дамуына аса көп мөлшерде қаржы жұмсайды. Қытайда қазiр осы бағытқа негiзделiнген қырық мыңға жуық кәсiпорындар құрылған. Ресей мемлекетi осындай бағдарламаның жүзеге асырылуына 13 миллиард АҚШ долларын жұмсауды белгiледi.
Қазақстанда наноғылымы мен нанотехнологияны дамыту үшiн 2007-2009 жылдарға арналып бағдарлама қабылданғаны белгiлi. Елiмiздiң «Жер, металлургия және байыту жөнiндегi ғылыми орталығы» АҚ таратқан мәлiметтерге қарағанда жоғарыда айтылған бағдарламаны орындау үшiн қаржыландырудың барлық көздерi арқылы 230 миллион теңге бөлiнiптi.
Мұның өзi аса маңызды ғылыми-өндiрiстiк саланың дамуында олқылықтардың орын алғандығын дәлелдейдi. Наноғылымы мен оның технологиясын дамытудағы алғашқы кезеңде артта қалғанымыз қалай болар екен?..Әрине, алып елдермен бұл салада бәсекеге түсу бiзге оңай емес. Бiрақ, ғылым мен өндiрiстегi аса маңызды саланы дамытудағы алғашқы кезеңде оның негiзгi бағыттарын белгiлеп, қалыспағанымыз жөн болар едi. Жоғарыда аталынған бағдарлама нақтылы жобалардан тұрады. Мұндай наножобалардың бағасы мен оны орындаушылары белгiленген. Жобада Ұлбадағы металлургия зауыты шығаратын бериллийдiң негiзiнде конденсатор алу белгiлендi.

Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 17 бет
Таңдаулыға:

Аннотация

Мазмұны

Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .

1.2 Нанотехнологияның
мүмкіншіліктері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.3 Әскери технологияларда наноматериалдарды
пайдалану ... ... ... ... ... ... .. ...
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Пайдаланылған
әдебиеттер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ...

Кіріспе

Тақырып бойынша аналитикалық шолу
Дүниежүзiнiң ғалымдары ХХI ғасырда нанотехнологияға жаппай бетбұрыс
жасады. Ең үздiк техникалық жетiстiктерге қазiргi жағдайда тек қана
наноғылымының мүмкiндiктерi арқылы қол жеткiзуге болады. Наноғылымының озық
технологияларын игерiп, оны өндiрiсте қолдануда АҚШ, Қытай, Жапония,
Германия, Франция мемлекеттерiнiң ғылыми-өнеркәсiптiк кешендерi алдыңғы
лекке шықты. Озық технологияны солай өз ырғағымен, табиғи қарыштатып
дамытқан жетекшi елдер қазiрдiң өзiнде осы саладағы қарқынды даму
бағдарламаларын жүзеге асыруда.
Американдықтар тiптi нанотехнологияны дамытудың Ұлттық бастамасын
қабылдап үлгердi. Бiздiң елiмiзге жағрафиялық жағынан жақын орналасқан
Қытай 2000 жылдан бастап нанотехнологияның дамуына аса көп мөлшерде қаржы
жұмсайды. Қытайда қазiр осы бағытқа негiзделiнген қырық мыңға жуық
кәсiпорындар құрылған. Ресей мемлекетi осындай бағдарламаның жүзеге
асырылуына 13 миллиард АҚШ долларын жұмсауды белгiледi.
Қазақстанда наноғылымы мен нанотехнологияны дамыту үшiн 2007-2009
жылдарға арналып бағдарлама қабылданғаны белгiлi. Елiмiздiң Жер,
металлургия және байыту жөнiндегi ғылыми орталығы АҚ таратқан мәлiметтерге
қарағанда жоғарыда айтылған бағдарламаны орындау үшiн қаржыландырудың
барлық көздерi арқылы 230 миллион теңге бөлiнiптi.
Мұның өзi аса маңызды ғылыми-өндiрiстiк саланың дамуында олқылықтардың
орын алғандығын дәлелдейдi. Наноғылымы мен оның технологиясын дамытудағы
алғашқы кезеңде артта қалғанымыз қалай болар екен?..Әрине, алып елдермен
бұл салада бәсекеге түсу бiзге оңай емес. Бiрақ, ғылым мен өндiрiстегi аса
маңызды саланы дамытудағы алғашқы кезеңде оның негiзгi бағыттарын белгiлеп,
қалыспағанымыз жөн болар едi. Жоғарыда аталынған бағдарлама нақтылы
жобалардан тұрады. Мұндай наножобалардың бағасы мен оны орындаушылары
белгiленген. Жобада Ұлбадағы металлургия зауыты шығаратын бериллийдiң
негiзiнде конденсатор алу белгiлендi.
Бұл жобаны зауыт қаржыландырады. Бiрақ, оны тәжiрибелiк үлгiге
жеткiзуге мемлекеттiң қатысуы қажет. Кремний өндiру саласымен тiкелей
байланысты бiрнеше жоба бар. Кремний шикiзаты күн батареяларын орнатудағы
негiзгi материал болып табылады. Елiмiздiң жер қойнауында осындай 85
миллион тонна шикiзат бар.
Қазақстан ғалымдары түрлi компаниялармен бiрлесе отырып, кремний
өндiру арқылы келешекте фермерлiк шаруашылықтарға арналған күн батареяларын
шығаруды жоспарлады. Бiрақ, бұл бағдарлама ауылды дамыту бағдарламасымен
тығыз байланысады. Дамыған Еуропада жылу көздерiн алмастыратын салаға
қаржылай қолдау жасалады. Күннiң, желдiң, судың қуат көздерiн пайдалану
жылына 300 тәулiк бойына күн шығатын, күштi жел соғатын, оңтүстiк-шығыс
аймақта тау өзендерi сарқырап ағатын Қазақстанның экономикалық-әлеуметтiк
дамуы үшiн өте пайдалы. Алыстағы жайылымдар мен егiншiлерге түгелдей электр
желiсiн апару тым қымбатқа түседi. Нанотехнологияның тәжiрибесi күн сәулесi
батареялары көрсеткiшi 36-40 пайызға жеткiзiлгенде ғана бәсекелестiкке
қабiлеттi болатындығын көрсеттi. Бұл бағытта ТМД елдерiнде ортақ мақсатқа
жұмылған iс-қимыл қажет.
Наноғылымы мен нанотехнология туралы әңгiмелегенде оны дамыта отырып,
келешекте оның үлкен әрi тиiмдi өндiрiске ұласатынын көрмеуге болмайды.
Қазiргi таңда жедел дамып келе жатқан мұнай-газ және аграрлық кешен
саласына наноғылымын қолдану осындай ойларға жетелейдi. Мұнай саласы қазiр
нанотехнологияның арқасында жұмыс өнiмдiлiгiн бiр жарым есеге арттыратын
катализаторлар алды. Ол сондай-ақ мұнай өнiмдерiнiң сапасын жақсартты.
Аграрлық саланың мол мүмкiндiктерiн тиiмдi пайдалану қолға алынды.
Жергiлiктi ғылыми-зерттеу институттарымен бiрлесе отырып, биологиялық
бағыттағы жұмыстар жүргiзiлуде. Жоғарыдағы нанотехнологиялық жұмыстарды.
Жер, металлургия және байыту жөнiндегi ғылыми орталығы АҚ орталық
ұйым ретiнде бағыттап, үйлестiредi. Бұған қоса, аталған мекеме белгiленген
жобаларды ең болмағанда тәжiрибелiк үлгi дәрежесiне жеткiзу үшiн оны
қаржыландырады.
Алдағы уақытта бұл мекеме нанотехнологияны дамытуға мүдделi ұйымдармен
жұмыс жасай отырып, олардың iс-қызметiн үйлестiрiп, есебiн тыңдауды
белгiледi. Ғылыми ортада қазақстандық нанотехнологиялық идеялардың
өмiршеңдiгi мен оның шетелдiк компаниялар мен кәсiпкерлер тарапынан зор
сұранысқа ие болып, озық идеяларымыздың кәдеге асып жататыны жиi сөз
болады.
Жаһандану дәуiрiнде наноғылымы мен оның технологиясы осылай кең
өрiстеп, өндiрiстi барлық қырынан жаңартып, тиiмдi әдiстерге барынша жол
ашты. Бұл жерде тек жаңалық ашып қана қоймай, оның өндiрiске енгiзiлуiн
қадағалау, жұмсалынған қаржының мол қайтарым беруiне қол жеткiзу маңызды.
Шағын және орта бизнес саласының кәсiпкерлерiне елiмiздегi нанотехнология
өскiндерiнiң берерi аз емес.
Нанотехнологиялардың дамуындағы негізгі кезеңдері:
1959 жылы нобель сыйлығының лауреаты Ричарт Фейман адамзат болашақта
жеке атомдарды пайдалануды үйреніп қалағанын жинақтай алады деп айтады.
1981 жылы Бинигом Рореромдың затқа атом деңгейінде ықпал етуі мүмкін
із кесетін туннельдік микроскоп құралды жасады.
1982-1985 жылдары атомдық шешуге жету.
1986 жылы Туннельдік микроскопқа қарағанда тек өткізгіш емес, барлық
материалмен қарым- қатынас орнататын атомды күшті микроскопты шығару.
1990 жылы Бірлік атомдар мен жұмыс жасау.
1994 жылы нанотехнологияның әдістерін өндірісте қолдану басталды.
Алайда нанотехнолгия басталды деп 70 жыл бұрын Г.А Гамов бөлшкетің
энергиясы кедергі биіктігінен төмен болғандағы бөлшектің энергетикалық
кедергіден де өту мүмкіндігін сипаттайтын гиредингер теңсіздігінің шешуін
алғашқы рет алған кезін айтады. Туннельдену деген жаңа құбылыс көптеген
эксперимент түрінде бақыланған процесстерді түсіндіруге мүмкіндік береді.
Табылған шешім көптеген құбылыстарды түсінуге мүмкіндік берді және де
атомдық ғылым мен техниканың негізі ядродан бөлшектердің ұщып шығуында
болатын прцесстерді сипаттау үшін де пайдаланды. Көптеген ғалымдар оның
көптеген ғылымдарға негіз болған еңбектерінің нәтижелерінің кереметтігі
үшін Г.А. Гамов бірнеше нобель сыйлығына ие болатын еді. Электрониканың
даму туннельдеу процессін пайдалануды 30 жылдан кейін бастады: Жапон ғалымы
Л.Есаки ашып осы жетістігі үшін нобель сыйлығына ие болған сол кезде
туннельдік диоттар пайда болды. Тағы 5 жылдан кейін Мәскеудегі пульсар
ҒЗИ – дағы физика теориялық зерттеулер секторын басқаратын Ю.С. Тиходеев
жылдам қимылдау нәтижелеріне жетуге мүмкіндік беретін көп қабатты
туннельдік құрлымдардың негізінде пайдаланатын құрылғылардың нұсқалары мен
ең алғашқы есептемелерін ұсынды. 20 жылдан кейін олар нәтижелері іске асты.
Қазіргі таңда туннельдеу процесстері өте аз мөлшерлер мен (1 нанометр = 10-
9) іс- әрекеттерді мүмкін ететін технологиялар негізіне жатқызылды. Осы
кезге дейін шағын жартылай өткізгіштік құрылғыларды жасау моно атомдық
қалыңдығы бар түрлі материалдардан планарлық қабаттар жасауға мүмкіндік
беретін малекулалы–сәулелік эпитаксил астын қою кеңістікке параллель
қабаттардың өсуі техникасында негізделген.
Алайда бұл процесстердің наноскопикалық құрылыстарды құруға мүмкіндік
бермейтін едәуір шектеулері бар, бұл шектеулерге эпитаксил процессінің
жоғарғы температурасы (бірнеше 1000С дейін) жатады. Бұл кезде жоғары
сапалық пленкалардың өсуі қамтамасыз етіледі, алайда құрылатын обылыстардың
жергіліктігі қамтамасыз етілмейді. Бұдан баска асты қоюдың үстіндегі
жоғарғы температура планарлық құрлыстарын көміртек диффузиялық процесстерге
әкеліп соғады.
Суығырақ отырғызу технологиялары, мысылы шаңдату сияқты, бүкіл астын
қоюға материалды бір кезде түсіруге, түсіру материалының дәндерінің бір
кезде әр жерде өсуіне және олардың бөліну шекарасында кемшіліктердің пайда
болуына қарай кемшіліксіз нано құрылыстарды жасауға рұқсат берілмейтін.
Нанометрлік мөлшердегі элементтерді жасау басында электронды- сәулелік
литография әдісімен иондық уландыру әдісімен қосымшалап жасау жоспарланған.
Алайда жоғарғы энергиялық электрондық сәуле астын қоюда тарап фонусировка
жасалған аймақта да, оның астында да орналасқан материалды бұзып,
элементтердін нанометрлік мөлшердегі көп қабаттық сызбаларды жасау
мүмкіндігін жояды.
Нанотехнология (Nanotechnology) терминін 1974 жылы Норио Танигучи
(Norio Taniguchi) енгізген, ол оны жоғары жылдамдықты дәлдікке және 1 нм
секілді ультракіші өлшемдерге жетуге мүмкіндік беретін өндіріс
технологиясы ретінде анықтаған. Адамдар Эрик Дрекслердің (Eric Drexler)
кітабында 1980-1990 жылдары нанотехнология деп бөлек молекулалардан әртүрлі
құрылғылар құруды түсінді. Нанотехнологияның келешегі ретінде, мысалы, адам
организміне жіберілетін миниатюралық автономдық нанороботтар сипатталады.
Соның өзінде нанотехнологияны ғылым аймағы деп түсіеді. Әлбетте
нанотехнологияны анықтауда шындыққа ұласатыны Альберт Франкстікі (Albert
Franks) болды. 1987 жылы ол Нанотехнология – бұл 0,1-100 нм аймағындағы
дәлдіктері мен өлшемдері бар өндіріс деп түсіндірді.
Шынында да, Эрик Дрекслердің молекулалық машиналары формулалар мен
компьютерлік модельдеу көмегімен құрылып жатқан кезде, дәстүрлік
технологиялар үздіксіз өсе бастады, сонымен қатар, олар дәлдік
сипаттамалардың артуы арқасында Нанотехнология аймағына кіріп кетті.
Әсіресе бұл құбылыс микроэлектрониканың дамуында қатты байқалады: қазірдің
өзінде 100 нм және субнанометрлік дәлдікті белсенді электрондық
элементтердің сипаттамалық өлшемдерімен микросхемалар өндірілуде. Сонымен
қатар, микроэлектрондық технологиялар Микроэлектромеханикалық құрылғыларды
құрудың негізі болып табылады.
Ғылыми-технологиялық комплекстер мен бақылау-өлшеуші құрылғылардың
өндірісі мен құрылуы көзқарасынан бізді нанотехнологияда қызықтыратыны
негізінен, практикалық өзгерістердің мәселесі. Сондықтан Нанотехнология деп
біз алдымен технологияның өзін, яғни шикізаттың материалдардың, жартылай
фабрикаттардың немесе бұйымдардың қайта дайындалу немесе өндірілу, алыну
тәсілдері мен қабылдау жиынтығы, сипаттамалық өлшемдер, немесе олардың
дайындалу дәлдігі 100 нм немесе соның шамасындағы құрайтындарын түсінеміз.

Бізді ең алдымен Нанотехнологиядағы ғылыми-техникалық қызмет (ҒТҚ)
мәселелері қызықтырғандықтан, келесі анимацияда келтірілген ҒТҚ-ның бөлек
негізгі аймақтарын бөліп көрсету керек.
Ең алдымен Нанотехнологияда соңғы немесе аралықтағы өнімдермен
байланысты аймақтар көрсетіледі, бұл:
• Наноматериалдар (Nanomaterials)
• Наноқұрылымдар (Nanostuktures)
• Наноқұрылғылар (Nanodevices)
Кейіннен, осы өнімдердің өндірісімен байланысты аймақтар:
• Нанотехнологиялық орнатулар (Nanotechnology Facilities)
• Нанотехнологияның құрылғылары (Nanotechnology Instruments)
Наноғылым (Nanoscience, Nanoresearch), яғни Теоретикалық және
Компьютерлік Нанотехнологияны қоса, шикізат, материалдар, жартылай
фабрикаттар немесе бұйымдардың алынуымен байланысты ғылыми зерттеулер
бөлек келтіріледі. Нанотехнология сферасына наноөлшеу құрылғыларын
(Nanotechnology Instruments) да сонымен қатар, нанотехнологиялық
процестерді сүйемелдейтіндерін де жатқызуға болады, олар Наноғылымда
қолданылады, дәл солардың спецификасы Нанотехнологияға шек қоймауға
мүмкіндік береді.
Нанотехнологияның маңызды аймағына Нанобілім (Nanoeducation) жатады,
оған жалпы ғылымдық және жалпы техникалық білім, нанотехнологиялық
орнатулар мен құрылғылар операторларды дайындау, сонымен қатар, оқытудың
әдістері мен қосымша тәсілдер жатады. Сонымен қатар, қоғамды ағарту,
Нанотехнологияның мүмкіндіктерін дайындықпен қабылдауға мүмкіндік беретін
ғылыми-техникалық дүниетанымын құру Нанобілімнің маңызды функциясы болып
табылады.
Одан басқа, Нанотехнологияның Қоршаған орта мен Өмір сүру
қауіпсіздігіне мүмкінді әсерімен байланысты қосымшалар да қарастырылады.
НТ-МДТ Нанотехнологияның барлық аймағындағы барлық құрылғыларын
ұсынады.
Нанотехнологияның дамуы туралы сөз қозғалғанда, үш бағыт айтылады:
- молекулалар мен атомдардың өлшемдерімен салыстырылатан белсенді
элементтермен, өлшемдермен электрондық схемалар дайындау;
- наномашиналарды, яғни молекуламен бірдей өлшемді роботтар мен
механизмдерді құру;
- молекулалар мен атомдарды манипуляциялау және ол құралған нәрселерді
қайта жинау.
Осы бағыттарды жүзеге асыру жұмыстары басталып қойған. Он жыл бұрын-ақ
біртекті атомдардың орын ауыстыруы мен олардың белгілі бір құрылымдарын
қайта жинақтаудың алғашқы нәтижелері алынған, алғашқы наноэлектрондық
элементер дайындалып, құрылған. Мамандардың бағалауынша, келесі ғасырдың
өзінде наноэлектрондық чиптердің, мысалы, 10 гигабайтты сыйымдылықты
микросхемалар дайындығы жүре бастайды.
Бұйымдар мен материалдарды нанотехнологиялық бақылау өнеркәсіптің
кейбір аймақтарында күнделікті жұмыс сияқты болып қалды. Мысалы, DVD-
дискілер, олардың өндірісі матрицалардың нанотехнологиялық бақылаусыз
мүмкін емес.

Әскери технологияларда наноматериалдарды пайдалану
РФ Президенті В.В. Путиннің айтуынша нанотехнология қазіргі заманға сай
және байланыс құралын жасаудща негізгі сала болуы тиіс (В мире науки май,
2007)
Композициялық материалдар бұрыннан қорғаныс өнеркәсібінде қолданылады:
мысалы, авиациялық техниканың беріктігін арттыру үшін және массасын кеміту
үшін пластиктер, армирлеуші шыны талшықтар мен көмірлі талшықтарды кеңінен
қолданады. Нанотехнологияның дамуы соңғы жылдары артық сипаттамалар осындай
материалдардың жаңа класы, атап айтқанда наноқоспасы бар нанокомпазиттер
немесе нанокомпазиттердің пайда болуына алып келеді.
Компазициялық материалдарды зерттеуден шыққаны, құрамы бойынша әртүрлі
гетерогенді жүйелер және олардың олардың арасындағы бөлімнің нақты шекарасы
бар композиттер қасиеттері ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.