Recomandat pentru publicare de către Institutul de Metalurgie și Știința Materialelor (IMET) numit după. A.A. Baikov RAS (laborator de chimie fizică și tehnologie de acoperire - șef de laborator V.I. Kalita, doctor în științe tehnice, profesor) și Universitatea de Inginerie și Economie din Sankt Petersburg (departamentul de inginerie și științe tehnice - șef de departament V.K. Fedyukin, doctor în tehnică Științe, profesor, membru corespondent al Academiei Internaționale liceu) ca manual pentru studenții care studiază în domenii tehnologice de formare în cadrul cursului „Tehnologii și materiale moderne în industrii”.
A primit ștampila UMO pentru PPO Nr. 04-01 (Aprobat de Asociația Educațională și Metodologică pentru Învățământul Pedagogic Profesional ca suport didactic pentru studenții din învățământul superior institutii de invatamant).
Progresul științific și tehnologic în domeniu tehnologie avansata- în știința materialelor, electronică, micromecanică, medicină și alte domenii ale activității umane este asociată cu rezultatele cercetării fundamentale și aplicate, proiectare și uz practic structuri, materiale și dispozitive ale căror elemente au dimensiuni în domeniul nanometric (1 nm = 10-9 m), precum și dezvoltarea tehnologiilor pentru fabricarea lor (nanotehnologii) și metode de diagnosticare. Obiectele nanotehnologiei în știința materialelor sunt materiale dispersate, filme și materiale nanocristaline.
Scopul manualului este de a familiariza studenții și specialiștii cu o nouă direcție eficientă în dezvoltarea științei și tehnologiei în domeniul nanomaterialelor și nanotehnologiilor, în special, sinteza materialelor structurale nanocristaline cu proprietăți unice și exemple de utilizare a acestora în industrie. .
Manualul examinează bazele teoretice și tehnologice, problemele și perspectivele nanoștiinței și nanoindustriei. Sunt propuse definiții ale conceptelor de bază ale nanoștiinței. Datele despre nanomateriale și nanostructuri sunt sistematizate și este dată clasificarea acestora. Sunt descrise metode de cercetare și construcție a nanostructurilor. Este prezentată o analiză a metodelor de sinteză a materialelor nanostructurate și o serie de exemple de aplicare a acestora în tehnologii tradiționale și noi din diverse industrii. Sunt luate în considerare caracteristicile modificărilor proprietăților fizice, mecanice și tehnologice ale nanomaterialelor structurale și funcționale.
Manualul a fost elaborat pentru studenții instituțiilor de învățământ superior care studiază în diverse specialități, care studiază cursuri de știința materialelor și tehnologia materialelor structurale. Poate fi util studenților absolvenți, specialiștilor și cercetătorilor implicați în problemele nanomaterialelor și nanotehnologiilor.
Structura tutorialului:
Introducere.
Capitolul 1. Fundamentele și aspectele dezvoltării științei nanomaterialelor și nanotehnologiilor.
Capitolul 2. Nanomateriale și nanostructuri.
Capitolul 3. Metode de studiu și proiectare a nanostructurilor.
Capitolul 4. Tehnologii pentru obținerea materialelor nanostructurate și fabricarea nanoproduselor.
Capitolul 5. Proprietăţile mecanice ale nanomaterialelor.
Concluzie.
Lista bibliografică.
Lista de termeni.
Anexă: Expoziție specializată de nanotehnologii și nanomateriale.
Link bibliografic
Zabelin S.F., Alymova M.I. ŞTIINŢA MATERIALELOR ŞI TEHNOLOGIA MATERIALELOR NANOSTRUCTURATE (MANUAL DE PREDARE) // International Journal of Experimental Education. – 2015. – Nr. 1. – P. 65-66;URL: http://expeducation.ru/ru/article/view?id=6342 (data accesului: 17/09/2019). Vă aducem în atenție reviste apărute la editura „Academia de Științe ale Naturii” Acasă > Document
MINISTERUL EDUCAȚIEI ȘI ȘTIINȚEI AL FEDERATIEI RUSE
superior învăţământul profesional
„Academia de Stat a Textilelor Ivanovo”
Departamentul de Fizică și Nanotehnologie
| AM APROBAT Prorector pentru Afaceri Academice V.V. Lyubimtsev „______”______2011 |
||
| Știința materialelor nanomaterialelor și nanosistemelor |
||
| Cod, direcție de pregătire | 152200 Nanoinginerie |
|
| Profil de antrenament | Nanomateriale |
|
| Buclă, cod | Matematice și științe naturale (B.3.1-3a) |
|
| Semestre | ||
| Calificare de absolvent (grad) | burlac |
|
| Forma de studiu | cu normă întreagă |
|
| Facultate | industria modei |
|
Ivanovo 2011
Ca urmare a studierii disciplinei „Știința materialelor nanomaterialelor și nanosistemelor”, studenții trebuie să: stiu: - proprietăți și domenii de aplicare ale pulberii nanodispersate, materialelor solide, lichide și asemănătoare gelului nanostructurate fullerene, elemente și obiecte de dimensiuni nano, nanosisteme (heterostructuri); Fundamentele nanotehnologiei pentru producerea de nanomateriale; Fundamentele nanotehnologiei pentru producerea de straturi și acoperiri nanostructurate și de întărire în gradient, protectoare și funcționale; elementele de bază procese tehnologice sinteza materialelor compozite; a fi capabil să: - selectează nanostructurile și metodele de producere a acestora pentru implementarea nanoobiectelor cu caracteristici specificate pentru cerințe specifice de conversie a semnalelor electrice, optice, magnetice, termice și mecanice; - utilizați concepte și definiții de bază atunci când dezvoltați cunoștințe aprofundate în domeniul nanoingineriei; - analiza caracteristicilor nanoproduselor și nanotehnologiilor; întocmește diagrame echipamente tehnologiceși instrumente pentru procese nanotehnologice. propriu: - abilități în rezolvarea problemelor de formare a cunoștințelor în domeniul nanoingineriei. Program de lucru Disciplina oferă următoarele tipuri de lucrări academice:
| Tipul muncii educaționale | Total ore/credite | Numărul semestrului |
|
| Lecții la clasă (total) | |||
| Inclusiv: | |||
| Cursuri practice (seminarii) | |||
| Muncă independentă(Total) | |||
| Pregătire pentru orele practice (seminarii) | |||
| Studiul problemelor teoretice ridicate la auto-studiu | |||
| Pregătirea pentru test | |||
| Vedere certificare intermediară(examen test) | |||
| Intensitatea totală a muncii: ore unități de credit | |||
Istoria apariției nanomaterialelor, dinamica dezvoltării și implementării lor în practică.
Concepte de bază și clasificare a materialelor nanostructurate.
Caracteristicile proprietăților și principalele tipuri de sisteme nanodimensionate.
Procese tehnologice pentru producerea, prelucrarea și modificarea nanomaterialelor și a produselor pe baza acestora.
| Șeful departamentului | A.K. Izgorodin |
| Profesor-dezvoltator |
Departamentul de Nanotehnologie, Știința Materialelor și Mecanică a fost creat în decembrie 2011 pe baza a două departamente ale Institutului de Fizică și Tehnologie TSU și are rădăcini istorice adânci. Originile departamentului au fost oameni de știință de talie mondială, profesorii M.A. Crystal, G.F. Lepin și E.A. Mamontov, care a adus o contribuție imensă la știința științei materialelor fizice și a creat fundația bazei de cercetare pentru știința materialelor la universitate. Secțiunea „Mecanică”; departamentul de bază „Nanomateriale” (Moscova, Institutul Central de Cercetare din Chermet numit după I.P. Bardin), centrul științific și educațional „Știința materialelor fizice și nanotehnologie”; Peste 20 de laboratoare educaționale și de cercetare moderne, bine echipate, de microscopie electronică, laser, forță atomică, testare fizică și mecanică, analiză prin difracție de raze X, metalografie și emisie acustică etc., dintre care trei sunt acreditate în sistemele Rostechnadzor. și laboratoare analitice (SAAL); Școala Internațională „Știința Materialelor Fizice” Cooperare cu școli științifice de top din Rusia și străinătate, inclusiv universități din Germania (Freiberg), Japonia (Osako, Kyoto), Australia (Melbourne), etc. Toți studenții seniori sunt angajați în lucrări de cercetare fructuoase și devin anual câștigători și laureați ai competițiilor lucrări științificeși proiecte de absolvire. Aproape 100% dintre absolvenții departamentului sunt angajați, dintre care 80% lucrează în specialitatea lor în centrul de cercetare și departamentul de testare în laborator al PJSC AVTOVAZ, laboratoarele Centrului Regional de Inovare și Tehnologie Samara, precum și în organizații de experți. Șef interimar al Departamentului profesor, doctor în științe tehnice KlevtsovGhenadi Vsevolodovici Domenii de formareDiplomă de licență: Diplomă de master: (profil „Ingineria materialelor avansate și diagnosticarea comportării materialelor în produse”) Studii postuniversitare: (profilul „Fizica materiei condensate”) – 22.06.01 Tehnologii ale materialelor (profil „Știința metalelor și tratarea termică a metalelor și aliajelor”) Goluri program educațional 22/04/01 Știința materialelor și tehnologia materialelor (Ingineria materialelor avansate și diagnosticarea comportării materialelor în produse): C 1. Pregătirea absolvenților pentru lucrări de cercetare în domeniul științei materialelor moderne. Ts2. Pregătirea absolvenților să creeze noi materiale, să le studieze proprietățile și să dezvolte tehnologie pentru producția lor. C3. Pregătirea absolvenților pentru proiectarea materialelor cu proprietăți specificate. C 4. Pregătirea absolvenților pentru activități de producție și tehnologice care asigură implementarea noilor dezvoltări de înaltă tehnologie care sunt solicitate la nivel global. DisciplineProfesorii departamentului „Nanotehnologii, știința materialelor și mecanică” predau cursuri la următoarele discipline: - Rezistența materialelor; – Teoria mașinilor și mecanismelor; - Piese de mașină; - Stiinta Materialelor; – Tehnologia materialelor structurale; – Nanotehnologii în producție și ecologie; – Bazele fizico-chimice ale nanotehnologiei; – Știința materialelor nanomaterialelor și nanosistemelor; – Fizica materiei condensate; – Echilibre de fază și formarea structurii; – Știința materialelor fizice; – Rezistența aliajelor și compozitelor; – Noi tehnologii și materiale; – Metode de întărire a materialelor structurale; – Metode de cercetare nedistructive etc. Model de nanotuburi de carbon Sfârșitul unui an și începutul următorului este un moment special în care omenirea este vizitată de dorința de a analiza trecutul și de a se gândi la ceea ce urmează. Și la începutul noului an, vrem să trecem în revistă cele mai importante 10 realizări în nanotehnologie de la începutul dezvoltării acesteia legate de știința materialelor. Așa își începe publicarea J. Wood, unul dintre editorii săi, în numărul post-Anul Nou al revistei Materials Today, întrebându-se ce evenimente din ultimii 50 de ani au determinat dinamica înaltă de astăzi în dezvoltarea științei materialelor. Wood identifică 10 evenimente (fără a include descoperirea supraconductivității la temperatură înaltă, care este, evident, un eveniment de mai multă semnificație pentru fizicieni decât pentru oamenii de știință din materiale). La primul loc– „International Technology Roadmap for Semiconductors” (ITRS), nu o descoperire științifică, ci, de fapt, un document (revizuire analitică) întocmit de un mare grup internațional de experți (în 1994, peste 400 de tehnologi au fost implicați în elaborarea Hartă, iar în 2007 - deja peste 1.200 de specialiști din industrie, din laboratoare naționale și organizații academice). Combinând știința, tehnologia și economia, Harta stabilește obiective realizabile într-o anumită perioadă de timp și cele mai bune căi pentru a le atinge. Raportul final (în 2007 conținea 18 capitole și 1000 de pagini de text) este rezultatul consensului dintre majoritatea experților, la care sa ajuns în urma unor discuții îndelungate. Organizatorii ruși ai nanocercetării s-au confruntat cu o problemă similară atunci când au ales ținta nanodezvoltării. Ei încearcă în scurt timp să „inventareze” ceea ce este deja „nano-existent” în Rusia și, apelând la consilii de experți create în grabă, să găsească direcția optimă de dezvoltare. Familiarizarea cu conținutul raportului ITRS și experiența în organizarea acestor studii ar fi, în mod evident, de ajutor.
Orez. 1. Cercetarea semiconductorilor bazată pe ITRS Locul doi– microscopia de scanare cu tunel – nu provoacă nicio surpriză, deoarece această invenție (1981) a servit drept imbold pentru nanocercetări și nanotehnologie. Locul al treilea– efectul magnetoresistenței gigantice în structurile multistrat din materiale magnetice și nemagnetice (1988); pe baza acestuia au fost create capete de citire pentru hard disk-uri, care sunt echipate cu toate computerele personale de astăzi. Locul patru– lasere și LED-uri cu semiconductor GaAs (prima dezvoltare datează din 1962), principalele componente ale sistemelor de telecomunicații, playere CD și DVD, imprimante laser. Locul cinci– din nou nu se aplică descoperire științifică, și la un eveniment organizat cu competență în 2000 pentru a promova promițători masive cercetare științifică- așa-zisul „Inițiativa Națională de Nanotehnologie” SUA. Știința din întreaga lume datorează acum mult pasionaților acestei inițiative – președintele de atunci B. Clinton și Dr. M. Roco de la Fundația Națională pentru Știință din SUA. Finanțarea globală pentru nanocercetare în 2007 a depășit 12 miliarde USD programe științifice lansat în 60 (!) țări din întreaga lume. Apropo, poziția unor oameni de știință ruși care sunt nemulțumiți de „nanoblizzard” este puțin neclară [de exemplu, 2], deoarece acest viscol a forțat guvernul rusîn cele din urmă apelează la știință.
Orez. 2. Bicicleta armata cu nanofibre Locul șase– materiale plastice armate cu fibre de carbon. Materialele compozite - ușoare și puternice - au transformat multe industrii: producția de avioane, tehnologie spațială, transport, materiale de ambalare, echipamente sportive. Locul șapte– materiale pentru bateriile litiu-ion. Este greu de imaginat că recent ne-am descurcat fără laptopuri și telefoane mobile. Această „revoluție mobilă” nu ar fi fost posibilă fără o tranziție de la bateriile reîncărcabile care utilizează electroliți apos la baterii cu ioni de litiu mai dense energetic (catod - LiCoO__2__ sau LiFeO__4__, anod - carbon). Locul opt– nanotuburi de carbon (1991), descoperirea lor a fost precedată de descoperirea nu mai puțin senzațională a fulerenelor C__60__ în 1985. Astăzi, proprietățile uimitoare, unice și promițătoare ale nanostructurilor de carbon se află în centrul celor mai populare publicații. Cu toate acestea, există încă multe întrebări cu privire la metodele pentru sinteza lor în masă cu proprietăți uniforme, metodele de purificare și tehnologiile pentru includerea lor în nanodispozitive.
Orez. 3. Metamaterial care absoarbe radiația electromagnetică Locul nouă– materiale pentru litografie imprimată moale. Procesele litografice sunt esențiale pentru producția de dispozitive și circuite microelectronice de astăzi, medii de stocare și alte produse, fără nicio alternativă la vedere în viitorul apropiat. Litografia de imprimare moale folosește o ștampilă elastică din polidimetiloxisilan care poate fi utilizată în mod repetat. Metoda poate fi utilizată pe substraturi plate, curbe și flexibile, cu rezoluții de până la 30 nm atinse până în prezent. Materialele au jucat întotdeauna un rol vital în dezvoltarea civilizației. Oamenii de știință spun că istoria omenirii poate fi descrisă ca o schimbare a materialelor folosite. Epocile istoriei civilizației au fost denumite după materiale: Epoca de piatră, bronz și fier. Poate că epoca actuală va fi numită secolul materialelor compozite. În țările dezvoltate, știința materialelor este clasată printre cele trei domenii de cunoaștere cu cea mai mare prioritate, alături de tehnologia de informațieși biotehnologie. Fiecare ramură a tehnologiei, pe măsură ce se dezvoltă, impune cerințe din ce în ce mai diverse și mai mari asupra materialelor. De exemplu, materiale de construcție pentru sateliți și nave spațiale, pe lângă temperatură (temperaturi înalte și ultra-scăzute) și rezistență termociclică, trebuie să aibă etanșeitate în condiții de vid absolut, rezistență la vibrații, accelerații mari (de zeci de mii de ori mai mari decât accelerația gravitației), bombardament cu meteoriți, prelungit expunerea la plasmă, radiații, imponderabilitate etc. .d. Doar materialele compozite constând din mai multe componente cu proprietăți radical diferite pot satisface astfel de cerințe contradictorii. Compozit intermetalic stratificat cu rezistență crescută la căldură Fibră compozită cu supraconductivitate Material compozit rezistent la uzură, întărit la dispersie Dezvoltarea nanotehnologiei (una dintre ramurile științei materialelor moderne), conform previziunilor majorității experților, va determina forma secolului XXI. Acest lucru este confirmat de premiul din ultimii 15 ani de patru Premiile Nobelîn domeniul chimiei și fizicii: pentru descoperirea de noi forme de carbon - fulerene (1996) și grafen (2010), pentru dezvoltări în domeniul tehnologiei semiconductoarelor și al circuitelor integrate (2000), senzorilor optici cu semiconductori (2009). Rusia este pe locul doi în lume în ceea ce privește investițiile în nanotehnologie, pe locul doi după Statele Unite (în 2011, investițiile s-au ridicat la aproximativ 2 miliarde de dolari). În prezent, știința se confruntă cu un adevărat boom al materialelor noi. În acest sens, oamenii de știință din materiale sunt solicitați în multe industrii: energie nucleară, medicină, producție de petrol, auto, aviație, spațiu, apărare, industrii energetice, industria sportului de elită, institute de cercetare, companii inovatoare care produc produse de înaltă tehnologie. Piese și componente ale aeronavei Sukhoi Superjet 100 din materiale compozite Afișaje flexibile pe bază de grafen Echipament sportiv modern realizat din materiale compozite Oamenii de știință în materie de materiale sunt implicați în dezvoltarea, cercetarea și modificarea materialelor de natură organică și anorganică în diverse scopuri; procesele de producere a acestora, formarea structurii, transformarea în etapele de producție, prelucrare și exploatare; probleme de fiabilitate și eficiență a materialelor; modelarea computerizată a comportării pieselor şi ansamblurilor în timpul tipuri variate Se încarcă; să ofere suport tehnic diferitelor departamente de producție în chestiuni legate de materiale pentru fabricarea unităților și componentelor echipamentelor și să participe la selecția și evaluarea potențialilor furnizori ai companiei. Absolvenții direcției „Știința materialelor” a Universității Tehnice de Stat din Volgograd sunt solicitați și lucrează în companii și întreprinderi mari: filiala JSC SUAL VgAZ-SUAL, LLC LUKOIL - Volgogradneftepererabotka, JSC VNIKTIneftekhimoborudovanie, JSC Volgogradnefemash, JSC Central Designeza Bureauvod JSC Neftemash, JSC Neftemash „, JSC VMK „Octombrie roșie”, JSC „Uzina de țevi Volzhsky”, JSC „TK „Neftekhimgaz”, JSC „Expertiza”, LLC „Volgogradnefteproekt”, JSC „Kaustik”, LLC „Konstanta-2” și multe altele. Pregătirea de licențe și masterate certificate se realizează în cadrul direcției „Știința Materialelor și Tehnologia Materialelor” la Introduceti cuvintele cheie. CLOPOTULSunt cei care citesc aceasta stire inaintea ta. Abonați-vă pentru a primi articole noi. |
