Презентация на тему: ""Нанотехнологии". Всё о наномире"

"Нанотехнологии". Всё о наномире - Скачать презентации бесплатно ☑ Презентации по предметам на school-textbook.com
Смотреть онлайн
Поделиться с друзьями:
Cкачать презентацию: "Нанотехнологии". Всё о наномире

Презентация ""Нанотехнологии". Всё о наномире" онлайн бесплатно или скачать на сайте электронных школьных учебников/презентаций school-textbook.com

Нанотехноло́гия<br>«Если бы меня спросили, какая область науки может обеспечить нам прорыв в будущее
1 слайд

Нанотехноло́гия
«Если бы меня спросили, какая область науки может обеспечить нам прорыв в будущее, я бы назвал нанотехнологии». Р. Фейнман
Выполнила:
Валерия Корниенко
Педагог доп. образования
ГБУ ДО «Детский технопарк «Кванториум»
Г. Волгоград

Само понятие «нанотехнология» ввёл в 1974 году японский учёный Норё Танигути, описывая построение ве
2 слайд

Само понятие «нанотехнология» ввёл в 1974 году японский учёный Норё Танигути, описывая построение вещей из отдельных атомов. Кто-то говорит о происхождении приставки «нано» от латинского «nanus» — карлик, говоря о маленьком размере частиц; кто-то указывает на то, что «нано» от греческого слова – «nanos», означающего одну миллиардную часть чего-либо.

Нанотехнологии — это технологии, дающие возможность работать с маленькими объектами, измеряемых в на
3 слайд

Нанотехнологии — это технологии, дающие возможность работать с маленькими объектами, измеряемых в нанометрах, а «нанонаука» — это область изучения маленьких частиц, называемых «наночастицами» и свойств этих частиц («нановеществ» и «наноматериалов»). 

Где можно применять наноматериалы? <br>
4 слайд

Где можно применять наноматериалы?

В быту:<br> Наноплёнки для автомобильных стёкол для защиты от пыли и грязи.<br>Лечебная косметика и
5 слайд

В быту:
 Наноплёнки для автомобильных стёкол для защиты от пыли и грязи.
Лечебная косметика и одежда.
В промышленности:
Использование наноматериалов в строительстве.
Нанороботостроение.
Военная индустрия:
 Создание военной техники с использованием нановеществ.
Создание секретных и невидимых объектов.
Создание сверхпрочных металлов для оборудования и техники.
Наносистемы связи и наноодежда для военных.

Сельское хозяйство:<br>Применение нановеществ для очистки воды.<br>Появление экологически чистого то
6 слайд

Сельское хозяйство:
Применение нановеществ для очистки воды.
Появление экологически чистого топлива.
Предполагается, что вместо холодильников будут «минифабрики пищевых продуктов». Они смогут изготовить любой продукт по заказу.
Медицина:
Молекулярная хирургия и нанороботы-врачи, которые смогут «жить» внутри человеческого организма, удаляя болезни.
Нанокапсулы с витаминами и нанолекарства.
Наноинструменты и медицинские наномашины.
Компьютерная техника Скоро мощный компьютер можно будет клеить на стену в виде плаката

По сути наноструктура — это очень маленький фрагмент твёрдого тела<br>Частицы размерами от 1 до 100 
7 слайд

По сути наноструктура — это очень маленький фрагмент твёрдого тела
Частицы размерами от 1 до 100 нанометров обычно называют «наночастицами»

Объекты микромира, хотя бы один из размеров которых не превышает 100 нм, принято относить к НАНОСТРУ
8 слайд

Объекты микромира, хотя бы один из размеров которых не превышает 100 нм, принято относить к НАНОСТРУКТУРАМ.
объемные трехмерные (3D) структуры, их называют нанокластерами (cluster— скопление, гроздь);
плоские двумерные (2D) объектыB— это нанопленки;
линейные одномерные (1D) структуры — нано- нити и нанопроволоки (nanowires);
нульмерные (0D) объекты — наноточки, или квантовые точки.
пористые структуры — нанотрубки, наношарики, и нанопористые материалы (цеолиты)
дендримеры — ветвистые структуры.

1) 3D частицы<br>Среди подобных структур широкое применение нашли наночастицы серебра, которые имеют
9 слайд

1) 3D частицы
Среди подобных структур широкое применение нашли наночастицы серебра, которые имеют феноменальную бактерицидную и антивирусную активность. Установлено, что наночастицы серебра в тысячи раз эффектив- нее борются с бактериями и вирусами, чем ионы серебра.
Ион – это один атом, лишённый электрона, из-за чего он всегда очень активный, заряженный. Наночастица – это несколько тысяч атомов, объединённых в маленькие кристаллы, они уравновешены. Из их природы возникают и отличия в их активности и безопасности для человека.

1) 2D частицы (нанопленки)<br>Примером наноплёнки является графен. Графен — это одиночный слой, обра
10 слайд

1) 2D частицы (нанопленки)
Примером наноплёнки является графен. Графен — это одиночный слой, образующий структуру графита. Графит представляет собой стопку ли- стов графена. Графены в графите очень слабо связаны между собой и могут скользить относительно друг друга. Поэтому если провести графитом по бу- 25маге, то некоторое количество слоёв графена останется на бумаге.
Графен — наноплёнка толщиной в 1 атом

3) НАНОВОЛОКНА И НАНОПРОВОЛОКИ (ОДНОМЕРНЫЕ 1D)<br>Нанопроволока — это монокристалл, в котором практи
11 слайд

3) НАНОВОЛОКНА И НАНОПРОВОЛОКИ (ОДНОМЕРНЫЕ 1D)
Нанопроволока — это монокристалл, в котором практически отсутствуют дефекты и микротрещины. Удивительным свойством нанопроволок являетсянеспособность их к пластической деформации, в отличии от обычного куска металла. Поэтому нанопроволоки не поддаются ковке. Нанопроволока в десятки раз прочнее обычных образцов проволоки. Размеры обычной проволоки во много раз больше расстояний между ато- мами, поэтому электроны свободно перемещаются во всех направлениях. В нанопроволоке электроны способны свободно двигаться лишь в одном на- правлении — вдоль проволоки, но не поперек, т.к. ее диаметр всего лишь в несколько раз превышает расстояние между атомами. Физики говорят, что в нанопроволоке электроны в поперечных направлениях локализованы, а в продольном — делокализованы.

4) НАНОТРУБКИ И НАНОШАРИКИ<br>Углеродную нанотрубку можно представить как тонкий и длинный цилиндр,
12 слайд

4) НАНОТРУБКИ И НАНОШАРИКИ
Углеродную нанотрубку можно представить как тонкий и длинный цилиндр, построенный из углеродной сетки или графитового листа. Обычно такие нанотрубки заканчиваются полусферической цилиндрические структуры различного диаметра: от одного до нескольких десятков нанометров и длиной до нескольких сантиметров.Наиболее устойчивы наношарики на основе углерода. С60, С70, С80 — это фуллерены. Также получены фуллерены с большим или меньшим числом атомов углерода. Наиболее известен фуллерен, состоя- щий из 60 атомов углерода. Он по своему строению очень напоминает футбольный мяч.

5) ЦЕОЛИТЫ (ПОРИСТЫЕ ОБЪЁМНЫЕ НАНОСТРУКТУРЫ)<br>Свойства цеолитов определяются наличием в их структу
13 слайд

5) ЦЕОЛИТЫ (ПОРИСТЫЕ ОБЪЁМНЫЕ НАНОСТРУКТУРЫ)
Свойства цеолитов определяются наличием в их структуре множества каналов и полостей, в которых могут размещаться посторонние ионы или нейтральные молекулы. Благодаря этому они давно используются во многих промышленных процессах, однако только в последние два десятилетия разработаны технологии направленного синтеза цеолитов с заданными на- нометровыми размерами каналов и полостей. Это открыло путь к созданию целых классов высокоселективных катализаторов для нефтехимической отрасли промышленности.

6) ДЕНДРИМЕРЫ<br>Д Е Н Д Р И М Е Р Ы — нанообъекты размером от одного до 10 нм, образующиеся при сое
14 слайд

6) ДЕНДРИМЕРЫ
Д Е Н Д Р И М Е Р Ы — нанообъекты размером от одного до 10 нм, образующиеся при соединении молекул, обладающих ветвящейся структурой. Внутри дендримера могут образовываться полости, заполненные веществом, в присутствии которого дендримеры были образованы. Поэтому дендример может стать прекрасной нанокапсулой с лекарством, если он образован в жидкости, которая содержит это лекарство. С помощью дендримера можно доставлять такие нанокапсулы с лекарствами только больным клеткам. Здоровые клетки при этом не будут подвергаться действию лекарства.

7) КВАНТОВЫЕ ТОЧКИ (0-МЕРНЫЕ 0D)<br>Квантовые точки обладают одним удивительным свойством: они могут
15 слайд

7) КВАНТОВЫЕ ТОЧКИ (0-МЕРНЫЕ 0D)
Квантовые точки обладают одним удивительным свойством: они могут излучать различные цвета в зависимости от их размера. Бутылочки на рисунке (см. ниже) заполнены растворами наночастиц разных размеров. Бутылочки, расположенные от нас справа, заполнены наночастицами маленьких разме- ров, левые — крупными, а средние бутылочки — частицами промежуточных размеров. Можно заставить эти суспензии светиться, облучая их невидимым для глаза светом ультрафиолетового диапазона. Частота света, испускаемого этими частицами, уменьшается с увеличением размера этих частиц.

Вопрос: Как связана энергия света и длина волны? У какого света больше частота: у красного или фиоле
16 слайд

Вопрос: Как связана энергия света и длина волны? У какого света больше частота: у красного или фиолетового

17 слайд

Видно, что баночки, заполненные растворами наночастиц меньшего размера, испускают свет ближе к фиоле
18 слайд

Видно, что баночки, заполненные растворами наночастиц меньшего размера, испускают свет ближе к фиолетовому цвету в спектре видимого света, а большими — к красному. Оказалось, что об этой способности наночастиц светиться по-разному в зависимости от их размеров знали ещё сотни лет назад, изготовляя цветные витражи в католических храмах. Мастера добавляли в жидкое стекло крохотные частички серебра разного размера. Конечно, средневековые мастера не представляли, что пользуются нанотехнологиями. Цвет витражного стекла зависел от размера наночастиц, что приводило к удивительной цветовой гамме этих витражей.

19 слайд

Такие наночастицы, свечение которых зависит от их размера, называют КВАНТОВЫМИ ТОЧКАМИ, или ИСКУССТВ
20 слайд

Такие наночастицы, свечение которых зависит от их размера, называют КВАНТОВЫМИ ТОЧКАМИ, или ИСКУССТВЕННЫМИ АТОМАМИ. В отличие от настоящих атомов, внутреннюю структуру которых и спектр мы изменить не в состоянии, параметры квантовых точек зависят от их создателя — нанотехнолога.

21 слайд

22 слайд

23 слайд

24 слайд

Наномасштаб<br>Толщина одного человеческого волоска составляет огромную величину — 100.000 нм<br><br
25 слайд

Наномасштаб
Толщина одного человеческого волоска составляет огромную величину — 100.000 нм

Наименьший предмет, который может разглядеть человек невооруженным глазом — 10.000 нм

2. Уникальные свойства наноматериалов<br>Феноменальная прочность. <br>Уникальные свойства наноматери
26 слайд

2. Уникальные свойства наноматериалов
Феноменальная прочность.
Уникальные свойства наноматериалов обусловлены свойствами наночастиц, входящих в состав этих наноматериалов. Мы уже знаем, что некоторые наноматериалы обладают феноменальной прочностью.
ПРОЧНОСТЬ — это свойство твёрдых тел сопротивляться разрушению и пластической деформации под действием внешних нагрузок.

На рисунке представлена структура обычного кристаллического вещества.

27 слайд

Локальные несовершенства (дефекты) в строении кристаллов присущи всем металлам. Эти нарушения идеаль
28 слайд

Локальные несовершенства (дефекты) в строении кристаллов присущи всем металлам. Эти нарушения идеальной структуры твердых тел оказывают существенное влияние на их физические, химические, технологические и эксплуатационные свойства.
    Дефекты кристаллического строения удобно классифицировать по их геометрической форме и размерам:
    1) точечные (нульмерные) малы во всех трех измерениях, их размеры не больше нескольких атомных диаметров - это вакансии, межузельные атомы, примесные атомы;
    2) линейные (одномерные) малы в двух направлениях, а в третьем направлении они соизмеримы с длиной кристалла - это дислокации, цепочки вакансий и межузельных атомов; 
    3) поверхностные (двумерные) малы только в одном направлении и имеют плоскую форму - это границы зерен, блоков и двойников, границы доменов;
    4) объемные (трехмерные) имеют во всех трех измерениях относительно большие размеры - это поры, трещины;

Виды точечных дефектов <br>
29 слайд

Виды точечных дефектов

Рис. 1 - Дефекты кристаллической решетки:<br>а - вакансия; б - дислоцированный(внедрившийся) атом;<b
30 слайд

Рис. 1 - Дефекты кристаллической решетки:
а - вакансия; б - дислоцированный(внедрившийся) атом;

Ответ:<br>Обычное кристаллическое вещество представляет собой совокупность монокристаллов (зёрен), р
31 слайд

Ответ:
Обычное кристаллическое вещество представляет собой совокупность монокристаллов (зёрен), различной формы, разделённых микротрещинами. При деформации микротрещины начинают двигаться, сталкиваться друг с другом, и наконец, когда образуется из нескольких микротрещин одна боль- шая, образец материала разрушается.Вещества, построенные на основе нанокристаллов, лишены этого недостатка. И поэтому могут обладать феноменальной прочностью. Так, прочность образцов металлов, полученных из наночастиц, превосходит обычные металлы в 5-6 раз.

Антибактериальный эффект. <br>В настоящее время создано большое количество наноматериалов на основе
32 слайд

Антибактериальный эффект.
В настоящее время создано большое количество наноматериалов на основе наночастиц серебра. Сейчас выпускаются зубные щётки и зубные пасты с наночастицами серебра, эффективно защищающие от различных инфекций. Также небольшие концентрации наночастиц серебра добавляют в некоторые кремы из серии «элитной» косметики для предотвращения их порчи во время использования. Добавки на основе серебряных наночастиц применяются в качестве антиаллергенного консерванта в кремах, шампунях, косметических средствах для макияжа и т.д. При их использовании наблюдается также противовоспалительный и заживляющий эффект.Ткани, содержащие наночастицы серебра, обладают дезинфицирующими свойствами. Такие ткани незаменимы для медицинских халатов, постельного белья, используются при изготовлении носков.Наночастицы способны долго сохранять бактерицидные свойства после нанесения на многие твердые поверхности (стекло, дерево, бумага, керамика, оксиды металлов и др.). Это позволяет создать высокоэффективные дезинфицирующие аэрозоли длительного срока действия для бытового применения.

Почему серебро обладает бактерицидными свойствами?<br>
33 слайд

Почему серебро обладает бактерицидными свойствами?

Механизм действия серебра на микробную клетку заключается в том, что ионы серебра поглощаются клеточ
34 слайд

Механизм действия серебра на микробную клетку заключается в том, что ионы серебра поглощаются клеточной оболочкой микроба, в результате чего его клетка остается жизнеспособной, но при этом нарушаются некоторые ее функции

какую проблему должны будут решить учёные, прежде чем начнут вводить наночастицы в лечебных целях в
35 слайд

какую проблему должны будут решить учёные, прежде чем начнут вводить наночастицы в лечебных целях в организм человека?

36 слайд

Способность поглощать электромагнитное излучение.<br> Наночастицы оксида цинка также обладают рядом
37 слайд

Способность поглощать электромагнитное излучение.
Наночастицы оксида цинка также обладают рядом уникальных свойств (в том числе и бактерицидных), среди которых особый интерес вызывает:
•способность поглощать широкий спектр электромагнитного излучения, включая ультрафиолетовое, инфракрасное, микроволновое и радиочастотное
Такие частицы могут служить, например, для защиты против УФ-лучей, придавая новые функции пластмассам, краскам, синтетическим волокнам и т.д. Эти частицы также можно использовать для приготовления солнцезащитных кремов, мазей и других препаратов, так как они не раздражают кожу.Способность наночастиц оксида цинка к рассеянию электромагнитных волн может использоваться в тканях одежды для придания ей свойств невидимости в инфракрасном диапазоне за счет поглощения излучаемого человеческим телом тепла. Это позволяет изготавливать камуфляжи, невидимые в широком диапазоне частот — от радио до ультрафиолета. Такая одежда просто незаменима в военных или антитеррористических операциях, поскольку позволяет вплотную подойти к противнику без риска быть замеченным приборами ночного видения.

Способность оставаться чистыми.<br> Известно, что листья лотоса остаются чистыми, даже если цветок р
38 слайд

Способность оставаться чистыми.
Известно, что листья лотоса остаются чистыми, даже если цветок растёт в очень мутной и грязной воде. На Востоке лотос является символом чистоты и считается, что сам Будда родился в цветке лотоса.Самоочищение поверхности от частиц грязи называют поэтому «эффектом лотоса». Связано это с тем, что листья и цветки практически не смачиваются водой. Капли воды скатываются с них, не оставляя следа и смывают всю грязь. Даже каплям клея и мёда не удаётся удержаться на поверхности лотоса. Поэтому листья лотоса невозможно склеить. Выяснилось, что вся поверхность листьев и цветов лотоса покрыта микропупырышками высотой около 10 мкм. А сами микропупырышки усеяны нановорсинками ещё меньшего размера.

39 слайд

40 слайд

41 слайд

42 слайд

Такая пупырчато-ворсинистая поверхность листьев лотоса значительно уменьшает их смачиваемость. На др
43 слайд

Такая пупырчато-ворсинистая поверхность листьев лотоса значительно уменьшает их смачиваемость. На других растениях подобных пупырышков обнаружено не было. Нанотехнологии позволяют создавать поверхности, аналогичные листу лотоса. Такую поверхность называют нанотравой.

Капля воды не может проникнуть между нанотравинками, так как этому мешает высокое поверхностное натя
44 слайд

Капля воды не может проникнуть между нанотравинками, так как этому мешает высокое поверхностное натяжение воды. Поэтому капля будто парит над нанотравинками, между которыми находятся пузырьки воздуха.

В результате вода не смачивает такую поверхность, и частицы грязи, оказавшиеся на поверхности, покры
45 слайд

В результате вода не смачивает такую поверхность, и частицы грязи, оказавшиеся на поверхности, покрытой такой нанотравой, либо просто сва- ливаются с неё, либо смываются скатывающимися каплями воды. Таким об- разом, нанотрава делает поверхность абсолютно несмачиваемой и поэтому абсолютно чистой. Уже производят самоочищающиеся ветровые стёкла ав- томобиля. Такие стёкла не нуждаются в «дворниках». Есть в продаже посто- янно чистые колёсные диски для автомобилей. Уже сейчас можно покрасить дом снаружи краской, к которой грязь не прилипнет. Разработана специаль- ная жидкость, для покрытия стекол и кузова автомобиля, которая обеспечит их идеальную чистоту в течение года.

46 слайд

Наноустройства или как их ещё называют молекулярные машины под- разделяются на 2 больших класса. Асс
47 слайд

Наноустройства или как их ещё называют молекулярные машины под- разделяются на 2 больших класса. Ассемблеры и дезассемблеры.
Ассемблеры — это сборщики. Их задача по командам нанокомпьютера, пользуясь своими манипуляторами, системой связи собирать в заданном порядке молекулы и атомы. Этот процесс называется механохимией.
Дезассемблер — это механизм-исследователь, разбирающий любую структуру на атомы и передающий ассемблеру информацию об ее истинном строении.

48 слайд

Ассемблер (наноассемблер) – молекулярный механизм, созданный с помощью нанотехнологий, способный сос
49 слайд

Ассемблер (наноассемблер) – молекулярный механизм, созданный с помощью нанотехнологий, способный составлять из отдельных атомов заданные наноструктуры.
Одна из наиболее важных задач нанотехнологии и наноробототехники – создание робота размерами с бактерию или меньше, способного «строить» из атомов различные объекты, предварительно заданные человеком, а также строить самого себя из тех же атомов – т.е. «размножаться» (реплицироваться), как это делают настоящие бактерии. 

молекулярные машины, которые могут быть запрограммированы на создание молекулярной структуры любой с
50 слайд

молекулярные машины, которые могут быть запрограммированы на создание молекулярной структуры любой сложности из более простых химических соединений или отдельных атомом или молекул). Эти устройства должны захватывать элементарные частицы и соединять их между собой в соответствии с заданным алгоритмом. Стоит отметить, что подобные системы существуют и в природе. В качестве примера работы ассемблеров можно привести, например, механизм синтеза белка рибосомой в клетке человека.

51 слайд

Эрик Дрекслер, пионер нанотехнологии, назвал подобные машины «ассемблерами», т.е. сборщиками. Соотве
52 слайд

Эрик Дрекслер, пионер нанотехнологии, назвал подобные машины «ассемблерами», т.е. сборщиками. Соответственно, подобный робот должен быть изготовлен из частей с атомарной точностью. Сделать это можно будет с помощью управляемого механосинтеза — формирования химических связей за счет механического приближения электронных оболочек атомов друг к другу.
Ассемблеры могут быть простые и сложные. Простая система состоит из руки робота и контроллера, который обрабатывает входящие сигналы (Ральф Меркле, 1996). Другая – более сложная – состоит из приблизительно 100 молекулярных «заводов», производящих части наномашин (редукторы, моторы, дифференциалы, подшипники, и др.). Архитектура такого репликатора предполагает наличие транспортировочных конвейеров и манипуляторов для крупноузловой сборки. 

Например, с помощью атомно-силового микроскопа можно не только видеть отдельные молекулы и даже атом
53 слайд

Например, с помощью атомно-силового микроскопа можно не только видеть отдельные молекулы и даже атомы на поверхности материалов, но и поштучно перемещать их произвольным образом. Исследователи из одной лаборатории даже сделали мультфильм, нарисованный самыми настоящими молекулами. Конечно, такие технологии создаются вовсе не для того, чтобы заниматься атомарной мультипликацией — манипулирование единичными атомами позволяет создать носители информации с невообразимой ёмкостью.

Кадр из мультфильма A boy and his atom, нарисованного атомами с помощью атомно-силового микроскопа.
54 слайд

Кадр из мультфильма A boy and his atom, нарисованного атомами с помощью атомно-силового микроскопа. Иллюстрация: IBM

Антиподами ассемблеров являются дизассемблеры Их функциональное предназначение заключается в том, чт
55 слайд

Антиподами ассемблеров являются дизассемблеры Их функциональное предназначение заключается в том, что бы разобрать молекулярную систему на отдельные атомы для дальнейшей передачи их ассемблеру. Обеспечив точное размещение каждого атома, ассемблеры смогут производить продукт с высоким показателем идентичности, вплоть до каждого атома.

К числу самых интересных задач нанотехнологии относится создание наномоторов — устройств, способных
56 слайд

К числу самых интересных задач нанотехнологии относится создание наномоторов — устройств, способных превращать тепловую, электрическую или световую энергию в движение. Такие двигатели существуют и в природе — с их помощью перемещаются некоторые бактерии. К клетке бактерии прикреплен миниатюрный жгутик, колебания которого и приводят микроорганизм в движение.

Простейший искусственный наномотор работает под действием разности температур. Он представляет собой
57 слайд

Простейший искусственный наномотор работает под действием разности температур. Он представляет собой длинную цилиндрическую нанотрубку , на которую надета более короткая полая нанотрубка. Обе нанотрубки собраны из атомов углерода. Вторая трубка может перемещаться относительно первой под действием разницы температур — от более теплого края первой трубки к более холодному.

К движущейся нанотрубке можно прикрепить «груз» и тем самым пере- мещать грузы в микромире. Движение
58 слайд

К движущейся нанотрубке можно прикрепить «груз» и тем самым пере- мещать грузы в микромире. Движение в данной системе осуществляется за счет колебаний атомов в первой (неподвижной) нанотрубке.
Тепловой наномотор на основе углеродных нанотрубок

Группа физиков из Кембриджского университета в Италии вырастила на покрытой титаном медной подложке
59 слайд

Группа физиков из Кембриджского университета в Италии вырастила на покрытой титаном медной подложке рекордно плотный «лес» из вертикально стоящих углеродных нанотрубок. Такие структуры, напоминающие плотные щетки, ученые предполагают использовать при производстве электродов, а также для изготовления радиаторов.

Тепловой наномотор на основе углеродных нанотрубок

Исследователи использовали медные пластины, которые покрыли слоем титана с небольшим добавлением коб
60 слайд

Исследователи использовали медные пластины, которые покрыли слоем титана с небольшим добавлением кобальта и молибдена. Добавка этих двух элементов позволила ускорить рост углеродных нанотрубок без нагрева до высоких температур: с технологической точки зрения это приближает экспериментальную методику к промышленному производству микроэлектроники. Кроме того, особый интерес представляет выращивание именно на проводнике, а не на изоляторе, поскольку нанотрубки на поверхности металлов рассматриваются как перспективный материал для микроэлектронных устройств.

Аккумуляторы с такими «волосатыми» электродами устанавливаются на электромобили, которые уже сейчас
61 слайд

Аккумуляторы с такими «волосатыми» электродами устанавливаются на электромобили, которые уже сейчас могут без подзарядки проезжать до 400 км.

Какие минусы есть у батареек?<br>
62 слайд

Какие минусы есть у батареек?

63 слайд

Недостаток обычных батареек состоит в том, что они в течение нескольких лет хранения на складе почти
64 слайд

Недостаток обычных батареек состоит в том, что они в течение нескольких лет хранения на складе почти полностью разряжаются, даже если не работают. Происходит это потому, что даже у не работающих батареек электроды и электролит всегда соприкасаются между собой. Поэтому постепенно меняется ионный состав электролита и поверхность электродов, что и вызывает падение энергоёмкости батареек.

Чтобы избежать контакта электролита с электродами при хранении батарейки, их поверхность можно защит
65 слайд

Чтобы избежать контакта электролита с электродами при хранении батарейки, их поверхность можно защитить нановолосками, не смачиваемыми водой, имитирующими эффект лотоса. Показанные на рисунке зелёным нановолоски не дают голубому раствору коснуться показанных красным пластин электродов

Если мы хотим пользоваться батарейкой, нужно подать небольшое напряжение на нановолоски, они становя
66 слайд

Если мы хотим пользоваться батарейкой, нужно подать небольшое напряжение на нановолоски, они становятся смачиваемыми, то есть гидрофильными, в результате чего электролит заполняет всё пространство между электродами, делая батарейку работоспособной.

67 слайд

Электролиты— это вещества, водные растворы или расплавы которых проводят электрический ток. <br>Соли
68 слайд

Электролиты— это вещества, водные растворы или расплавы которых проводят электрический ток.
Соли: NaCl, KNO3, AlCl3
Сильные кислоты: HClO4, HClO3, HCl, HNO3, H2SO4, HBr, HI
Щелочи: NaOH, KOH, CsOH, RbOH,Sr(OH)2, LiOH и тд

Электрод — это металлический илИ неметаллический стержень с нанесённым на него покрытием, предназнач
69 слайд

Электрод — это металлический илИ неметаллический стержень с нанесённым на него покрытием, предназначенный для подведения тока к сварочной дуге.
(Проводник электрического тока)

70 слайд

Методы получения наночастиц<br>1. Инструменты нанотехнологий<br>Для того, чтобы получать нанострукту
71 слайд

Методы получения наночастиц
1. Инструменты нанотехнологий
Для того, чтобы получать наноструктуры, наноустройства нужно «держать в руках», видеть объекты наномира, а также добавлять, удалять, перемещать, как наноструктуры, так и отдельные атомы. Это можно сделать с помощью специальных инструментов.
ИНСТРУМЕНТЫ НАНОТЕХНОЛОГИЙ — это устройства, позволяющие работать с нанообъектами. Таких устройств довольно много. Познакомимся с некоторыми из них.

Сравнение оптического и электронного микроскопов (him.1septem<br>
72 слайд

Сравнение оптического и электронного микроскопов (him.1septem

Как Вам уже известно, нанообъекты имеют размеры от 0,1 до 100 нм. В то же время длина волны видимого
73 слайд

Как Вам уже известно, нанообъекты имеют размеры от 0,1 до 100 нм. В то же время длина волны видимого света более 300 нм. Поэтому их нельзя разглядеть в обычный световой микроскоп. Чтобы получить изображение на- нообъектов, можно использовать электронный микроскоп, где вместо светового луча нанообъект подвергается действию пучка движущихся электронов.Увеличение электронного микроскопа может в сотни раз превышать увеличение светового микроскопа. Так, например, в электронном микроскопе выглядит блоха:

Размер блохи составляет около 1 мм, а размер волоска в тысячу раз меньше. Разглядеть волоски блохи с
74 слайд

Размер блохи составляет около 1 мм, а размер волоска в тысячу раз меньше. Разглядеть волоски блохи с помощью светового микроскопа невозможно

Основные методы получения наноструктур<br>Все методы получения наноструктур можно разделить на две б
75 слайд

Основные методы получения наноструктур
Все методы получения наноструктур можно разделить на две большие группы:
• диспергационные методы, или методы получения наночастиц путем измельчения вещества;
• конденсационные методы, или методы «выращивания» наночастиц из отдельных атомов.

Диспергационные методы <br>Диспергационные методы («сверху вниз») являются простым способом получени
76 слайд

Диспергационные методы
Диспергационные методы («сверху вниз») являются простым способом получения наночастиц путём измельчения вещества. Данный метод широко используется в производстве материалов для микроэлектроники.
он заключается в уменьшении размеров объектов до наночастиц в пределах возможностей промышленного оборудования и используемого материала.

При использовании диспергационного метода по окончании действия прибора обычно происходит срастание
77 слайд

При использовании диспергационного метода по окончании действия прибора обычно происходит срастание и укрупнение полученных наночастиц, вплоть до воссоздания исходного монокристалла. Для предотвращения этого нежелательного эффекта в систему добавляется стабилизатор, представляющий собой молекулярный раствор белков, полимеров или поверхностно активных веществ (ПАВ). На определенной стадии кристаллизации стабилизатор вступает в действие: его молекулы облепляют растущую наночастицу со всех сторон, предотвращая её дальнейший рост. Изменяя состав и концентрацию стабилизатора, можно получать наночастицы любого размера.

Нанопокрытия<br>Нанопокрытия  — покрытия толщиной от 1 до 100 нм. В зависимости от вещества обладают
78 слайд

Нанопокрытия
Нанопокрытия  — покрытия толщиной от 1 до 100 нм. В зависимости от вещества обладают следующими свойствами:
Al2O3 - Гидрофобность
Ti и Ni - износостойкость режущего инструмента
Cu - используется в лазерной технике из-за высокой отражающей способности
Ta и Cr - наносятся на орудия (толщина порядка 100 нм)

На данный момент, использование нанопокрытий в повседневной жизни становится распространённым. <br>П
79 слайд

На данный момент, использование нанопокрытий в повседневной жизни становится распространённым.
Пленочные нанопокрытия используются в автохимии (отталкивают влагу, грязь и брызги, масляную пленку, прилипших насекомых и тд).
В домашнем быту (защищают кожу, текстиль, пластик, стёкла, керамику от грязи, влаги, жирных субстанций).
В промышленности (защищают и очищают бетон, камень, медь, алюминий, оконные стекла зданий).

Основные свойства нанопокрытий<br>1) Гидрофобность(водоотталкивание)<br>2) Самоочищение<br>3) Защитн
80 слайд

Основные свойства нанопокрытий
1) Гидрофобность(водоотталкивание)
2) Самоочищение
3) Защитные свойства
4) Эксплуатационные свойства (износостойкость,антикоррозионные свойства и др.)
5) Эстетические свойства

Эффект лотоса<br>Эффект лотоса демонстрирует самоочищение поверхности : поверхность модифицирована т
81 слайд

Эффект лотоса
Эффект лотоса демонстрирует самоочищение поверхности : поверхность модифицирована таким образом, что капля воды катится по ней, собирая грязь, тогда как на гладкой поверхности, наоборот, капля воды, сползая, оставляет грязь на месте.

Существуют также противопожарные покрытия для древесины которые при взаимодействии покрытия с огнем
82 слайд

Существуют также противопожарные покрытия для древесины которые при взаимодействии покрытия с огнем образуется слой пены, который защищает древесину от огня.
В авиации используются покрытия состоящие из таких наночастиц, которые проникают даже в самые маленькие микротрещины и углубления, делая поверхность гладкой. Такое покрытие препятствует образованию завихрений воздуха, которые создают дополнительное аэродинамическое сопротивление. Это позволяет экономить немалые средства

Образование защитного слоя<br>Наночастицы, после нанесения их на поверхность, самоорганизующихся в т
83 слайд

Образование защитного слоя
Наночастицы, после нанесения их на поверхность, самоорганизующихся в тончайшую пленку и прочно сцепляются с обработанной поверхностью. Приблизительно через сутки формирование покрытия окончательно завершается и оно полностью проявляет свои антиприлипающие свойства. В результате нанесения нанопленки энергия поверхности настолько снижается, что жидкость и грязь не смогут на ней удержаться и просто скатываются по ней. На вид и на ощупь поверхность остаётся прежней, ее воздухопроницаемость также не изменяется.

Принцип работы покрытия<br>Капля воды, попав на нанопокрытие, не может проникнуть между наночастица,
84 слайд

Принцип работы покрытия
Капля воды, попав на нанопокрытие, не может проникнуть между наночастица, так как этому мешает высокое поверхностное натяжение жидкости. Ведь для того, чтобы проникнуть между наночастицами, капле надо увеличить ее поверхность , а для этого необходимы дополнительные энергетические затраты. Поэтому капля «парит на пуантах», между которыми находятся пузырьки воздуха.

Нанопокрытия в автопромышленности<br>Нанопокрытия для автомобильного стекла (на левом рисунке обрабо
85 слайд

Нанопокрытия в автопромышленности
Нанопокрытия для автомобильного стекла (на левом рисунке обработана левая половина лобового стекла, на правом — права)

Отзывы по презентациям на сайте school-textbook.com ""Нанотехнологии". Всё о наномире" (0)
Оставить отзыв
Прокомментировать

Путеводитель по миру знаний. Тем, кто хочет учиться.

Свяжитесь с нами