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

71530. Детали машин общего машиностроения 50 KB
  Задачей курса является научить студента конструировать и рассчитывать детали машин с учётом реальнодействующих сил собирать из этих деталей механизмы и машины. Всякая машина состоит из сборочных единицы и деталей. Всякий механизм состоит из соединительных деталей и соединений.
71531. История педагогики: Курс лекций 1.2 MB
  Цели воспитания он связывал с формированием человека-патриота главными качествами которого должны быть высокая нравственность любовь к науке знаниям трудолюбие бескорыстное служение Родине. Зарождение воспитания школы и педагогической мысли...
71532. ИСТОРИЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ 947 KB
  Специалист по автоматизации должен обладать поистине энциклопедическими знаниями. Современные методы проектирования рабочих машин и механизмов электромеханика силовых приводов электроника и схемотехнические решения систем управления микропроцессорные и компьютерные средства...
71533. ИСТОРИЯ ОБРАЗОВАНИЯ И ПЕДАГОГИЧЕСКОЙ МЫСЛИ 559.5 KB
  Помочь студентам осознать Историю образования и педагогической мысли как часть гражданской истории, отразившую тысячелетний сложный и противоречивый опыт человечества в организации воспитания подрастающего поколения. Подготовить их к правильному пониманию в предстоящем...
71534. ИСТОРИЯ АРХИТЕКТУРЫ. КРАТКИЙ ОБЗОР 95.5 KB
  Понятие «архитектура» происходит от греческого слова «архитектор» - главный строитель. Архитектура – каменная летопись; это часть материальной культуры человечества, которая информирует нас о жизни людей давно минувших эпох. Архитектура – «застывшая музыка».
71535. ИСТОРИЯ ГОСУДАРСТВЕННОГО УПРАВЛЕНИЯ В РОССИИ: КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ 240 KB
  Складывание централизованного государства и государственное управление в России в конце XV XVIII вв. Внутренние и внешние функции Российского государства. Концепции происхождения и становления государства. Образование Древнерусского государства его важнейшие функции.
71536. Обеспечение радиационной безопасности населения 107 KB
  Одним из главных медико-санитарных мероприятий по обеспечению радиационной безопасности населения является регламентация радиационных воздействий от различных источников ионизирующих излучений. Для всех категорий облучаемых лиц в том числе населения определены следующие классы нормативов...
71537. The History of the English Language 711 KB
  The History of the English Language has been reconstructed on the basis of written records of different periods. The earliest written texts in English are dated in the 7th century. The earliest records in other Germanic languages go back to the 3rd or 4th centuries A.D.
71538. Введение в историю экономики 1.1 MB
  Предмет истории экономики и его эволюция Историко-экономическая наука оформилась как самостоятельная ветвь системы экономических наук в XIX в. Однако на данном этапе под основным назначением истории экономики понималась ее иллюстративная роль.