95034

Новые направления исследований и разработок

Реферат

Инновационные исследования

Ряд технологий, появившихся в начале 21 века, будут, по всей видимости, внедрены в коммерческие продукты. Станут реальностью новые более дешевые семейства сенсоров, которые могут быть более легко интегрированы в строительные и инфраструктурные конструкции. Подобно использованию видеокамер для физического наблюдения...

Русский

2015-09-19

39.5 KB

0 чел.

Новые направления исследований и разработок.

Сенсоры на основе нанотехнологий

Ряд технологий, появившихся в начале 21 века, будут, по всей видимости, внедрены в коммерческие продукты.

Станут реальностью новые более дешевые семейства сенсоров, которые могут быть более легко интегрированы в строительные и инфраструктурные конструкции. Подобно использованию видеокамер для физического наблюдения, химические и биологические сенсорные технологии начнут включаться в другие технологии наблюдения и передачи данных для совершенствования обнаружения возможной угрозы.

Многие из этих систем будут разработаны для контроля ряда представляющих интерес веществ и получения результатов в течение нескольких минут. Другие потенциальные области применения сенсоров на основе нанотехнологий включают использование их для подключения к системам контроля, системам управления средствами передвижения и оборудование для обеспечения безопасности дома, такое как датчики угарного газа и задымленности.

Будущие достижения в области создания необслуживаемых сенсоров и сенсорных платформ с большим сроком службы потребуют кардинальных улучшений управления электропитанием от аккумуляторов и емкости самих аккумуляторов, а также возможностей оперативного управления потоками газов и жидкостей в системах микроанализа.

В последующие 15 лет мы также станем свидетелями дальнейших все возрастающих достижений в области химической и биологической селективности и чувствительности для всех сенсорных платформ.

Энергетика на основе нанотехнологий

В течение последующих 15 лет многие усовершенствования в конструкциях электродов и архитектуре аккумуляторов будут, вероятно, интегрированы в серийно выпускаемые аккумуляторы. Такие технологии, как модернизированные электроды, использующие нанокомпозиты, видимо, в значительной степени проникнут на рынок. Также вероятно, что трехмерные (объемные) конструкции аккумуляторов, использующие наноструктуры, существенно вторгнутся в сферу производства коммерческих продуктов.

Успехи в применении наноматериалов и наноструктур для солнечных батарей, вероятно, позволят получить улучшенные гибкие формы солнечных батарей. Недавние работы по применению солнечных батарей, использующих квантовые точки и другие нанотехнологические подходы, показывают, что достижения нанотехнологии могут также повысить эффективность преобразования солнечной энергии до или, возможно, выше того уровня, который наблюдается в современных серийно производимых солнечных батареях.

Нанотехнология и нанобиотехнология

Будет достигнут ряд успехов, которые позволят осуществлять более быстрые, точные анализы и идентификацию биологических объектов. Развитие технологии сенсоров сделает возможным создание портативных устройств, которые будут способны делать некоторые виды биологических анализов в полевых условиях с минимальным участием человека.

Исследования в области наноструктурированных материалов и покрытий могут привести к прогрессу в протезировании, который обеспечит увеличенную площадь поверхности и биосовместимость для роста кости и уменьшения отторжения. Во многих отношениях способность организма переносить или даже принимать чужеродные материалы и устройства будет повышена за счет развития нанобиотехнологии. Ученым и врачам удастся специально формировать поверхностную структуру медицинских устройств в наномасштабе для улучшения приживления и облегчения желаемых биологических процессов (например, роста кости), при этом подавляя нежелательные процессы (например, инфекции).

Как упоминалось выше, развитие сенсоров с использованием нанотехнологий, интегральных схем и электронных устройств на основе нанотехнологий и устройств энергоснабжения с применением нанотехнологий сделают возможным улучшение пассивного и активного наблюдения и контроля пациентов. Некоторые из этих нанобиотехнологических устройств найдут применение для наблюдения за пациентами; другие смогут применяться для мониторинга здоровья и состояния организма военных и гурсонала групп реагирования на чрезвычайные ситуации.

Поскольку прогресс в использовании наноструктурированных материалов при доставке лекарств будет продолжаться, часть этих задач и принятие данных приложений будет зависеть от других исследований по взаимодействию наноматериалов с организмом и окружающей средой.

Нанотехнологическое производство

Значительный прогресс в производстве более сложных структур или компонентов устройств посредством молекулярного производства начнет выходить из лабораторий. Однако принимая во внимание трудности, связанные с этой областью, весьма маловероятно, что устройства с комбинированными функциями, произведенные методом молекулярного производства, станут серийно выпускаться в течение этого временного периода.

На протяжении этого периода будут достигнуты дальнейшие нарастающие успехи и в других видах производства наноструктур и функционализированных наноструктур, а также будет достигнуто расширение рынка для этих материалов по мере открытия их новых свойств. Однако наноразмерные устройства с высоким уровнем функциональности, полученные исключительно посредством использования методов молекулярного производства, не будутиметь большого значения.

Одна из областей, в которых может обнаружиться рост во временном интервале до 2020 г., — это совмещение молекулярного производства с более традиционным производством «сверху вниз». Отрасли, в которых это может иметь значительное влияние, будут включать интегрирование функционализированных наноструктур в традиционные устройства, такие как полупроводниковые интегральные схемы, или разработка новых композитных материалов и устройств с улучшенной функциональностью. Существующие примеры этого включают добавление углеродных нанотрубок в краситель для уменьшения накопления статического электричества, а также функционализированные наноструктуры в виде покрытий для линз» или функционализированные ткани для придания им устойчивости к носке или водоотталкивающих свойств.

Вероятно, что наноструктурированные материалы при появлении новых свойств будут все больше объединяться с макроскопическими устройствами и компонентами для обеспечения повышенной функциональности или улучшения свойств.

 Заключение

У нашей страны есть 5-7 лет стабильности, обеспеченной запасами сырья. Потом нанотехнологические разработки начнут массово выходить из лабораторий, и «сырьевая игла» покажет свое коварство. Либо мы сумеем за это время создать научную и промышленную базу принципиально новой экономики, осуществить нанотехнологический прорыв, либо экономики у страны не будет в принципе.

Прогресс согласного ведет, несогласного тащит, а тот, кто ему противится, гибнет под его колесами. Остановить грядущую нанореволюцию не под силу никому – в этой гонке задействованы абсолютно все. Можно игнорировать факты, но экономические и социальные последствия для государства, не имеющего собственной глобальной нанотехнологической программы, будут самые плачевные – от полного коллапса экономики до потери суверенитета. В целом же, развитие нанотехнологий, как национальной идеи, способно кардинально преобразовать общество и страну, и вывести их на новый виток развития, а от решения этой задачи напрямую зависит место России в глобальной экономике и политике.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

21717. Экономико-организационные проблемы разгрузки предприятий при дефиците мощности и прохождении максимумов нагрузки в энергосистеме 113.5 KB
  Экономикоорганизационные проблемы разгрузки предприятий при дефиците мощности и прохождении максимумов нагрузки в энергосистеме До настоящего времени работы по созданию экономически обоснованных рекомендаций по управлению электропотреблением промышленных предприятий практически не имели ни методической базы ни руководящих указаний позволяющих обеспечивать минимум экономических потерь от изменения режимов функционирования. Выполнение отмеченных условий связано с трудностями изза неопределенности а в отдельных случаях элементарного незнания...
21718. Задачи надёжности электроснабжения 203.5 KB
  Чтобы качественно сравнивать между собой события по степени их возможности нужно с каждым событием связать определенное число которое тем больше чем более возможно событие его вероятность. Найти вероятность исправной работы РП. Если вероятность одного события не изменяется от того произошло или не произошло другое событие то такие события называются независимыми и наоборот. Вероятность суммы n несовместных событий равна сумме вероятностей этих событий: где .
21719. Показатели надежности ЭМС 141 KB
  Вероятность безотказной работы ВБР– это вероятность того что при определенных условиях эксплуатации в заданном интервале времени не произойдет ни одного отказа. Кривые вероятности безотказной работы и вероятности отказов Вероятность отказа Qt– это вероятность того что при определенных условиях эксплуатации в заданном интервале времени произойдет хотя бы один отказ. Отказ и безотказная работа – события противоположенные и несовместимые 2 Частота отказов at– есть отношение отказавших изделий в единицу времени к первоначальному числу...
21720. Расчёт надежности при последовательном (основном) соединении элементов 225.5 KB
  С точки зрения надежности различают последовательные параллельные и системы со сложной структурой. Расчёт надежности при последовательном основном соединении элементов при таком соединении отказ технического изделия наступает при отказе одного из его узлов. Для повышения надежности систем и элементов применяют резервирование: Резервирование – это применение дополнительных средств иили возможностей с целью сохранения работоспособного состояния объекта при отказе одного или нескольких его элементов. Резервирование основано на...
21721. Модели отказов электроустановок 177.5 KB
  Вероятность безотказной работы такой системы определяется как вероятность безотказной работы всех элементов в течение времени t: где n – число элементов последовательно соединенной системы; –событие безотказной работы; – вероятность безотказной работы iго элемента. В случае невосстанавливаемых элементов вероятность отказа системы определяется как вероятность совпадения отказов или m элементов в течение расчётного времени. Если отказы одного элемента не зависят от отказов других элементов то формулы для оценки вероятности безотказной...
21722. МОДЕЛИ ОЦЕНКИ НАДЕЖНОСТИ ЭМС 117.5 KB
  Распределение экстремальных значений Пусть имеется случайная выборка объемом n взятая из бесконечной совокупности имеющей распределение Fx где х– непрерывная случайная величина.1 Так как разрушение материала связано с существованием наиболее слабой точки в работах по теории надежности рассматривается распределение экстремальных значений. Здесь будет рассмотрено распределение наименьших значений однако этот подход может быть использован и при выводе распределений наибольших значений. Функция распределения наименьших значений функция...
21723. Модели надёжности установок с восстановлением 310 KB
  Модели надёжности установок с восстановлением При экспоненциальном законе распределения времени восстановления и времени между отказами для расчёта показателей надёжности установки с восстановлением пригоден математический аппарат марковских случайных процессов. Дискретный случайный процесс называется марковском если все вероятностные характеристики будущего протекания этого процесса при зависят лишь от того в каком состоянии этот процесс находился в настоящий момент времени и не зависят от того каким образом этот процесс протекал до...
21724. Общие принципы определения ущерба от нарушений электроснабжения 80 KB
  Общие принципы определения ущерба от нарушений электроснабжения Проблема оценки ущерба от нарушений электроснабжения вызываемых отказами электрооборудования возникает как при проектировании так и при эксплуатации энергетических объектов. При проектировании потребность в характеристике ущерба ощущается как правило когда определяется экономическая эффективность капитальных вложений при выборе вариантов технических и организационнохозяйственных решений влияющих на степень надежности электроснабжения потребителей. При эксплуатации...
21725. Технико-экономическая оценка последствий от нарушений электроснабжения объектов производственных систем 240 KB
  Техникоэкономическая оценка последствий от нарушений электроснабжения объектов производственных систем 8.1 Модель поведения участка производства при нарушениях его электроснабжения По характеру последствий все отказы участков производственной системы можно разделить на три группы: 1 не обесценивающие производственную продукцию; 2 частично обесценивающие; 3 полностью обесценивающие. В этом случае длительность простоя производственного участка соответствует длительности нарушения электроснабжения . Большинство нарушений электроснабжения...