На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


реферат Введение в специальность инженера в облати авиастроения

Информация:

Тип работы: реферат. Добавлен: 25.11.2012. Сдан: 2012. Страниц: 6. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


                                             Содержание                              Введение……………………………………………………………..........3
    Определение нанотехнолгии………………………………………….4
    Нанотехнологии в приборостроении..................................................5
      Компьютерные нанотехнолгии………………….………………….5
      Нанотехнолгии в электронике……………………………………..12
    Нанотехнологии в оборонной и космической промышленности…14
      Нанотехнологии в оборонной промышленности…………………14
      Нанотехнологии в космических аппаратах………….……………17
4. Нанотехнологии в робототехнике………………………………….18
5. Нанотехнологии в станкостроении………………………………...20
Заключение………………………………………………………………21
Литература……………………………………………………………..23 
 
 
 
 
 
 
 

                                                  
                                              
                                                  Введение.
            В последние годы опубликовано множество оптимистических прогнозов о способах применения нанотехнологий. Свойства материалов в наномасштабе отличаются от крупных масштабов из-за того, что в наномасштабе площадь поверхности на единицу объема чрезвычайно велика. Нанотехнологии способны кардинально изменить методы, ныне применяемые в микроэлектронике, оптоэлектронике и приборостроении. Поэтому нанотехнологии обладают поистине гигантским потенциалом.
           На основе нанотехнолоий могут быть созданы товары и продукты, применение которых позволит революционизировать целые отрасли экономики. К их числу относятся наносенсоры для идентификации токсичных отходов химической и биотехнологической промышленности, наркотиков, боевых отравляющих веществ, взрывчатки и патогенных микроорганизмов, а также наночастичные фильтры и прочие очистные устройства, предназначенные для их удаления или нейтрализации. Другой пример перспективных наносистем близкого будущего - электрические магистральные кабели на углеродных нанотрубках, которые будут проводить ток высокого напряжения лучше медных проводов и при этом весить в пять-шесть раз меньше. Наноматериалы позволят многократно снизить стоимость автомобильных каталитических конверторов, очищающих выхлопы от вредных примесей, поскольку с их помощью можно в 15-20 раз снизить расход платины и других ценных металлов, которые применяются в этих приборах. Есть все основания считать, что наноматериалы найдут широкое применение в нефтеперерабатывающей промышленности и в таких новейших областях биоиндустрии, как геномика и протеомика. Теоретически нанотехнологии способны обеспечить человеку физическое бессмертие за счет того, что наномедицина сможет бесконечно регенерировать отмирающие клетки. По прогнозам журнала Scientific American уже в ближайшем будущем появятся медицинские устройства, размером с почтовую марку. Их достаточно будет наложить на рану. Это устройство самостоятельно проведет анализ крови, определит, какие медикаменты необходимо использовать и впрыснет их в кровь.
             Ожидается, что уже в 2025 году появятся первые роботы, созданные на основе нанотехнологий. Теоретически возможно, что они будут способны конструировать из готовых атомов любой предмет. Нанотехнологиии способны произвести революцию в сельском хозяйстве. Молекулярные роботы способны будут производить пищу, заменив сельскохозяйственные растения и животных. К примеру, теоретически возможно производить молоко прямо из травы, минуя промежуточное звено - корову. Нанотехнологии способны также стабилизировать экологическую обстановку. Новые виды промышленности не будут производить отходов, отравляющих планету. Невероятные перспективы открываются также в области информационных технологий. Нанороботы способны воплотить в жизнь мечту фантастов о колонизации иных планет - эти устройства смогут создать на них среду обитания, необходимую для жизни человека. [5]
                                    1. Определение нанотехнолгии.
         Существует большое множество различных определений нанотехнологии:
        Нанотехнология — область прикладной науки и техники, занимающаяся изучением свойств объектов и разработкой устройств размеров порядка нанометра (по системе единиц СИ, 10-9 метра).
        Нанотехнологии — это технологии манипулирования веществом на атомном и молекулярном уровне.
        Нанотехнологией называется междисциплинарная область науки, в которой изучаются закономерности физико-химических процессов в пространственных областях нанометровых размеров с целью управления отдельными атомами, молекулами, молекулярными системами при создании новых молекул, наноструктур, наноустройств и материалов со специальными физическими, химическими и биологическими свойствами.
        Нанотехнология — совокупность методов и приёмов, обеспечивающих возможность контролируемым образом создавать и модифицировать объекты, включающие компоненты с размерами менее 100нм, хотя бы в одном измерении, и в результате этого получившие принципиально новые качества, позволяющие осуществить их интеграцию в полноценно функционирующие системы большого масштаба; в более широком смысле этот термин охватывает также методы диагностики, характерологии и исследований таких объектов.
       Нанотехнологии: любые технологии создания объектов, потребительские свойства которых определяются необходимостью контроля и манипулирования отдельными наноразмерными объектами.
                           2.Нанотехнологии в приборостроении.
                                        2.1 Компьютерные нанотехнолгии.
          Нынешние теоретические разработки и эксперименты вполне могут привести к очередному техническому прорыву. Ещё полвека назад малопонятные обывателю формулы положили начало новому направлению науки. Результатом стало создание компьютеров, без которых сегодня сложно представить жизнь современного человека.
          Теперь ученые ставят более амбициозные задачи. Речь идет о создании квантового компьютера. Вместо привычных электронных микросхем, ученые предлагают строить компьютеры будущего, используя для вычисления отдельные атомы и молекулы. Поэтому техника следующего поколения должна стать более миниатюрной.
           Ученые предложили новую «подрывную технологию», используя магнитные сотовые сети, которые могут привести к увеличению вычислительной мощности по сравнению с конкурентными технологиями.
           Интегральные схемы являются множеством связанных микроскопических электронных схем и компонентов, которые имплантированы на поверхности единственного чипа полупроводникового материала. Они стали основными компонентами почти всех электронных устройств. По сравнению с вакуумными трубками и транзисторами, которые предшествовали им, интегральные схемы обеспечили дешевый, очень надежный способ производства компьютеров, удовлетворяющий более широкому диапазону требований и позволяющий выпускать более широкий диапазон продукции.
         Создав логический элемент, который является основой возможности компьютера складывать, вычитать, умножать и делить, можно продемонстрировать, что с помощью намагничивания смежных магнитов можно выполнять определенные логические и вычислительные операции, реверсируя полюса магнитов.
         Основной смысл — создание потенциально ультравысокой плотности магнитных вычислительных компонентов для значительно более высокой вычислительной мощности, не связанной с ожидаемым потолком достижений для интегральных схем полупроводников. Дополнительные преимущества заключаются в возможной интеграции с магнитными ОЗУ, которая привела бы к созданию полностью магнитных вычислений, чрезвычайная надежность, устойчивость к воздействию радиации, которая имеет критическое значение для космических или военных приложений».
        Долгосрочный потенциал развития интегрированных магнитных вычислительных систем, типа нашей, может способствовать существенному прогрессу в обработке информации. Эта технология сравнима не только со сверхпроводниками, но также и с революцией интегральной схемы прошлой половины столетия.
        В последнее время ученые много внимания уделяют графеновым материалам в надежде получить наноэлектронные устройства на их основе. Пару лет назад был представлен первый графеновый нанотранзистор, сейчас же китайские и канадские ученые продемонстрировали логическую ячейку на основе этого наноматериала. Графен и наноэлектроника на его основе на самом деле имеет огромный потенциал. Особенно это касается гибридной наноэлектроники, в которой в цепях используются квантовые точки, расположенные на графеновой поверхности. Как уже известно, такие структуры можно достаточно легко производить с помощью традиционных литографических методов.
        Международной команде ученых из Университета Альберты (University of Alberta) и Национальной Лаборатории Хефей (Hefei National Laboratory) удалось создать программируемый графеновый логический массив на основе квантовых точек, который подойдет как для создания компьютерной RAM-памяти, так и для логических цепей будущих компьютеров.
        Самое интересное в графеновой наноэлектронике состоит в том, что для работы RAM-блока не нужно соединять отдельные ключи нанопроводниками – графеновый лист представляет собой полностью функциональное, цельное устройство.
        Устройство состоит из двух основных типов Z-образных графеновых нанолент-соединений, которые характеризуются либо полупроводниковыми, либо металлическими свойствами. Что интересно, свойства металл-полупроводник зависят от ширины графеновой ленты, а лента-зигзаг вообще имеет только явно выраженные металлические свойства. (Рис 2.1).
        При этом квантовая тока формируется при изменении энергетического состояния Z-ленты.
        Таким образом, при подаче внешнего напряжения на массив нанолент, разделенный между собой краевыми разделителями (они формируются на границе раздела графеновых лент разной структуры), может работать как массив RAM-памяти, т.к. наличие либо отсутствие квантовой точки на местах пересечения лент будет соответствовать логическому «0» или «1».
          Как говорит один из исследователей, время доступа к отдельной графеновой ячейке памяти будет меньше, чем в стандартных CMOS-чипах. Также графеновый аналог потребляет меньше энергии.
         Создано первое устройство на основе нанонити, способное сохранять данные в течение длительного времени и переключаться в 1000 раз быстрее современных аналогов твердотельной памяти.
         Как ни странно, но идеальными кандидатами для твердотельной памяти оказались достаточно экзотические материалы, способные переключать свое состояние с аморфного к кристаллическому. Такая «фазовая память» (phase-change memory) может обладать высокой плотностью хранения данных совместно с быстрым переключением материала между состояниями.
          Ученые смогли создать наноячейку на основе сплава германия и теллурида сурьмы, который достаточно распространен в производстве наноэлектронных компонентов.
          Ячейка нанопамяти представляет собой нить длиной 10 микрон и диаметром около 30 нанометров. При записи информации в нанонить-ячейку меняется ее электропроводность из-за смены фазы материала. Так, кристаллическая фаза соответствует логической «0», аморфная – «1». Из-за различной электропроводности материала в разных фазах  ученым и удалось использовать нанонить из германиевого сплава в качестве логической ячейки. (Рис 2.2)
         Переключить фазу материала ученые смогли с помощью короткого, но достаточно мощного электрического импульса, который нагревает материал до точки плавления, из-за чего атомы материала становятся «закреплены» в аморфном положении. После того, как подать импульс такой же продолжительности, но меньшей амплитуды, атомы возвращаются на место, формируя снова кристаллическую решетку.
        Время хранения данных таким образом в нанонити – около 10000 лет, время чтения/записи ячейки – 50 наносекунд, потребляемая мощность – 0,7 мВт
        Как говорят исследователи, память на основе нанонитей может со временем заменить flash-память, широко использующуюся сегодня в мире.
        Сейчас ученые работают над дальнейшей миниатюризацией нанопамяти для того, чтобы достичь максимально возможного «предела» для подобных устройств.
       Ученые разработали новый метод производства подобных наноструктур, благодаря которому они добились параллельного расположения нанонитей на многослойной подложке полупроводник-оксид-нитрид-оксид-полупроводник (SONOS).
       Благодаря нововведениям в производстве, исследователи уверены, что конечная стоимость чипов будет невысокой, так как для производства современной flash-памяти требуется большее количество производственных операций.
      Кремниевые нанонити изначально выращивались учеными на подложке оксид-нитрид-оксид. Принцип хранения памяти в      устройстве сравнительно прост: при подаче положительного потенциала на нанонить электроны туннелируются в подложку, заряжая ее. Отрицательный потенциал, наоборот, способствует возвращению электронов назад в нанонить. Таким образом реализованы два логических состояния – «1» и «0».
           Как позже показали тесты, устройство находится в состояниях «1» и «0» устойчиво, без промежуточных состояний.
          Также устройство отличается достаточно высокой стабильностью работы при повышенных температурах и простой интеграцией в технологический процесс по производству чипов памяти.
          Исследователи обнаружили, что ячейкой хранения информации размером в один бит может выступать отдельный атом. ( Рис 2.3).
Используя сканирующий туннельный микроскоп, ученые помещали атом железа, функционирующий  как самостоятельный магнит, на тонкую пленку нитрида меди. При этом за счет взаимодействия с окружающими  атом железа немагнитными атомами возникает  явление магнитной анизотропии: магнитный момент ориентируется  в определенном направлении.
         Направление магнитного момента можно использовать как значение бита: 0 или 1. Если однобитовую ячейку действительно удастся довести до размера одного атома, то объемы информации, которую могут хранить жесткие диски, возрастут в тысячи раз.
         Однако до работающего прототипа «атомной» памяти и тем более до коммерческой реализации еще далеко. Одной из проблем является то, что эксперимент проводился при температурах, близких к абсолютному нулю, которые в обычном компьютере, разумеется, недостижимы.
        Одновременно другая группа исследователей в IBM совершила другой прорыв в области нанотехнологий, который потенциально позволяет многократно уменьшить размеры процессора. Сотрудники цюрихской лаборатории IBM показали, что в качестве элементарного переключателя (элемента логического вентиля) может использоваться отдельная молекула, которая может переходить из состояния «включено» в состояние «выключено» без изменения формы.
        Исследователи из Rensselaer Polytechnic Institute (США) разработали метод компактизации пучков нанотрубок. Такие плотные пучки отлично проводят электрический ток и однажды могут заменить медные контакты в компьютерных чипах.
        Теоретические расчеты показали, что проводимость плотноупакованных углеродных нанотрубок может превосходить проводимость меди. Но обычные методы синтеза нанотрубок позволяют получать лишь реденькие «заросли».
         Команда ученых выяснила, что погружение вертикально выращенных пучков нанотрубок в органические растворители (например, изопропиловый спирт) и последующая сушка позволяют значительно увеличить плотность пучков.
         Такое явление объясняется так называемой капиллярной коалесцецией. Когда растворитель испаряется, капиллярные силы заставляют нанотрубки сближаться и связываться при помощи Ван-дер-ваальсовых взаимодействий.
         Плотность пучков нанотрубок увеличивается в 25 раз. На плотность и конечную форму пучка оказывают сильное влияние такие факторы, как высота, диаметр трубок и начальное расстояние между ними. (Рис 2.4).
         Такое значительное увеличение плотности не является пределом. Более того, для практического использования пучков в качестве замены меди, необходимо дальнейшее уплотнение.
         По словам ученых, уплотненные пучки нанотрубок могут стать основой трехмерных компьютерных чипов с новой архитектурой, в которой компоненты чипа размещаются в вертикальных стеках.
        Также успешно может использоваться большая площадь поверхности пучков нанотрубок. Это особенно важно при разработке электродов для суперконденсаторов и водородных топливных элементов, а также в любых ситуациях, где требуется высокая электро- и теплопроводность и хорошие механические характеристики. [1]
                                     2.2 Нанотехнолгии в электронике.
          Термин «наноэлектроника» логически связан с термином «микроэлектроника» и отражает переход современной полупроводниковой электроники от элементов с характерным размером в микронной и субмикронной области к элементам с размером в нанометровой области.
Этот  процесс развития технологии отражает эмпирический закон Мура, который  гласит, что количество транзисторов на кристалле удваивается каждые полтора-два года.
          Однако принципиально новая особенностью наноэлектроники связана с тем, что для элементов таких размеров начинают преобладать квантовые эффекты. Появляется новая номенклатура свойств, открываются новые заманчивые перспективы их использования.
          Если при переходе от микро- к наноэлектронике квантовые эффекты во многом являются паразитными, (например, работе классического транзистора при уменьшении размеров начинает мешать туннелирование носителей заряда), то электроника, использующая квантовые эффекты, — это уже основа новой, так называемой наногетероструктурной электроники.
         Мировое научное сообщество сейчас активно дискутирует на тему квантовых битов, квантовых компьютеров и квантовой криптографии. Это наиболее яркие примеры того принципиально нового, чего можно добиться в области наноэлектроники. Перечисленные вещи, вообще говоря, фантастические, и до сих пор многие сомневаются, удастся ли что-либо из этого реализовать.
         По самым же оптимистичным прогнозам, современные компьютеры будут выглядеть в сравнении с квантовыми как телега на фоне «Мерседеса», настолько принципиально сильным ожидается отличие в скорости вычислений и в используемой алгоритмической базе.
          Объём нынешнего рынка исследований и разработок в области микроэлектроники эксперты оценивают в два-три триллиона долларов.
Ожидается, что в ближайшие годы рынок, связанный  с нанотехнологией, достигнет одного триллиона долларов, и примерно треть  от этой цифры — изделия наноэлектроники. Сбудется ли этот прогноз, трудно сказать, но пока всё к тому сходится.
           В России ситуация с развитием наноэлектроники является неоднозначной. Микроэлектроника по сравнению с передним мировым фронтом в России развита достаточно слабо. Разработки в таких областях, как СВЧ, фотоприёмники, излучательные структуры, солнечные батареи, силовая электроника и сейчас на очень хорошем уровне.
          Потенциал у нас есть, необходимо создать условия для развития наноэлектроники И, к сожалению, за последние пятнадцать лет экономические реформы вместо ожидаемого рывка в этой области привели к потере позиций, сформированных во времена Советского Союза.
          Тогда наша страна была третьей микроэлектронной державой мира — отставая от Японии и США, конечно, но превосходя по уровню и номенклатуре другие страны. Нишу, которую занимал СССР, сейчас прочно занимают Южная Корея, Тайвань, Китай, небольшие страны Азии, такие как Сингапур, и европейские страны — Германия, Франция, Англия.
          В наноэлектронике Россия сохранила преимущества, которые были у Советского Союза. Это касается таких областей, как СВЧ-техника, инфракрасная техника, излучательные приборы на основе полупроводников. Россия является родиной одного из наиболее значимых электронных приборов — полупроводникового лазера, за который получил Нобелевскую премию академик Жорес Алферов.
          Во многих областях наноэлектроники стартовые позиции у России достаточно неплохие.
          На полупроводниковых наногетероструктурах с двумерным электронным газом основывается, например, сотовая связь. Здесь мы, к сожалению, не в лидерах, но сделанные ранее разработки в областях СВЧ, фотоприёмников, излучательных структур, солнечных батарей, силовой электроники и сейчас на очень хорошем уровне. Потенциал у нас есть, особенно если учитывать, что многие специалисты, уехавшие из России в тяжелые времена экономических реформ, весьма успешно работают в самых передовых областях наноэлектроники за рубежом.
           Необходимо только создать организационные и экономические условия, чтобы всё это развивалось и у нас. Насколько я понимаю последние административные новации в области нанотехнологий, правительственные структуры уже этим озабочены. Ближайшее будущее покажет, насколько всё это правильно, верно и обоснованно.
           Ещё один важный момент состоит в том, что Россия — большая, многонациональная страна, и уже поэтому ее наука обречена иметь особые задачи, поставленные силовыми ведомствами.
Военные действия ведутся сейчас преимущественно  с использованием всё более высокоточного  оружия. Космическая система наблюдения и связи важна для удержания  контроля на большой территории. [4]
    3. Нанотехнологии в оборонной и космической промышленности.
                      3.1 Нанотехнологии в оборонной промышленности.
          Освоение и внедрение нанотехнологий называют третьей научно-технической революцией. Благодаря такому прорыву человек сможет создавать новый мир по своему хотению, даже «конструировать» живую материю, основанную на саморегуляции. В будущем нанороботы будут способны к самовоспроизведению (невольно вспомнишь писателей-фантастов, которые предсказывали выход машин из-под контроля их создателей, что грозило уничтожением человечества). Однако все это дело отдаленного будущего.
           Практическое применение нанотехнологиям, как и всяким новинкам в науке, первыми ищут военные. Новая техника, уверены ученые в погонах, в корне изменит характер боевых действий — война станет быстрой и разрушительной.
           Первыми изобретателями нанооружия стали американцы. По данным Национальной нанотехнологической инициативы (ННИ) США, в 2006 году в Афганистане были испытаны системы слежения за передвижением войск союзников НАТО, чтобы координировать их действия. А эксперты Института глобального климата и экологии «Росгидромета» говорят, что нанооружие как разновидность климатического оружия могло быть испытано США еще во               Вьетнаме в начале 70-х годов прошлого века — тогда там искусственно вызывались муссонные дожди.
             В России первые наноразработки тоже были связаны с оружием, но долгое время они оставались теоретическими. В 90-е годы, когда сворачивались фундаментальные исследования, наноразработки были приостановлены.
              Недавно принятая государственная программа развития нанотехнологий предусматривает так называемый французский вариант внедрения — за счет создания государственных корпораций (в отличие от американского, где ставка сделана на частный бизнес).
              Мозговым и управляющим центром отечественных исследований в новой области станет корпорация «Роснанотех», которая по капитализации, как обещает первый вице-премьер Сергей Иванов, может превзойти «Газпром».
              Представители наноцентров Московского энергетического института и Российского научного центра «Курчатовский институт» не скрывают: вектор развития нанотехнологий — оборона. Среди других приоритетов охрана государственной границы, защита от техногенных катастроф.
              В США уже создан Институт солдатских нанотехнологий — для разработки вооружения и экипировки «солдата будущего». Это будет, собственно, уже не солдат в привычном сегодня понимании, а отдельный самостоятельный механизм. Например, форма одежды у него будет толщиной всего несколько миллиметров. Ее планируют создать на основе нановолокна из нанополиуретана. Последний по структуре очень напоминает паутину. Это, по сути дела, мягкая броня, защищающая солдата от неограниченного (!) количества пуль — в отличие от современных бронежилетов, где количество принятых пуль ограничено.
               Пульс, давление, температуру солдата считывают микроскопические датчики в костюме, данные передаются врачу, который находится в сотнях километров от места боевых действий. Тот дает «костюму» команду сделать необходимые инъекции. «Костюм» же предупредит солдата о химической или биологической атаке.
             Приказы универсальному солдату будут приходить, отображаясь на защитном стекле его шлема. Шлем заменит ему и бинокль, и прибор ночного видения. В рюкзаке за спиной солдата разместится аппаратура глобальной системы позиционирования, которая не позволит ему заблудиться даже в самой сложной местности.
              В США уже объявили о замене в будущем традиционных солдат нанороботами, среди которых большое место занимают именно микроскопические. Например, беспилотные летательные аппараты (БПЛА) разбросают тысячи мельчайших наносенсоров на территории противника, которые все об этом противнике расскажут.
             Другой пример: сброшенное с БПЛА облако микроскопических нанороботов само автоматически ищет цели, облепляет их, проникая в незащищенные места, и синхронно подрывается. Объемный взрыв сжигает системы управления, уничтожает все живое в защищенных бомбоубежищах. Объектом подрыва может быть и танковая колонна, и эскадрилья самолетов.
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.