Применение нанотехнологий в автомобилестроении (стр. 8 из 10)

Идею же создания специальных приборов, способных проникнуть в глубину материи до границ наномира, выдвинул выдающийся американский инженер-электрик и изобретатель, физик, философ сербского происхождения Никола Тесла. Именно он предсказал создание электронного микроскопа.

Наноструктурные материалы могут найти самые разнообразные применения в автомобильной промышленности, прежде всего, в производстве лаков, легких конструкций, новых приводных устройств, амортизаторов и т. п.

Важнейшими свойствами наноструктур, отличающими их от обычных материалов, являются повышенная диффузионная и миграционная способность атомов, молекул веществ и электронов по поверхности твердых наноструктур, а для жидких наноструктур - ускоренная диффузия внутри них, повышенная прочность изолированных твердых наноструктур и способность твердых наноструктур к самоорганизации и самосборке.

Автопромышленность стала одной из первых отраслей, где быстро поняли выгоду нанотехнологий. В автомобиле сложно изобрести что-то принципиально новое; его основные элементы десятилетиями остаются все теми же — кузов, двигатель, подвеска, тормозная система, электрооборудование... приходится лишь совершенствовать каждый компонент. Концепт-кары ведущих мировых автодизайнеров поражают футуристичностью форм и технических решений. А воплощение в жизнь смелых идей уже невозможно без применения нанотехнологий.

Автомобильная промышленность проявляет большой интерес к нанотехнологиям, обеспечивающими новые возможности значительного уменьшения веса, улучшения эксплуатационных качеств, внешнего вида и пригодности к переработке для вторичного использования. Также исследуются новые направления использования нанокомпозитных материалов. Автопром лидирует в нанореволюции. Новый компаунд фторполимера с нанотрубками применяется при изготовлении уплотнительных колец для топливной системы автомобилей.

Осознание стратегической важности нанотехнологий привело к тому, что в разных странах на уровне правительств и крупнейших фирм созданы и успешно выполняются программы работ по нанотехнологиям. В России фундаментальные исследования по нанотехнологии проводятся по нескольким программам. Наиболее крупные из них: программа “Физика наноструктур”, руководимая академиком Ж.И. Алферовым, и “Перспективные технологии и устройства в микро- и наноэлектронике”, руководимая академиком К.А. Валиевым. По последним данным, о состоянии российской наноиндустрии можно сказать следующее: достигнуты высокие результаты в области создания нанотехнологических приборов и установок.

Благодаря прорыву в области производства микроскопов современные ученые могут манипулировать атомами и располагать их так, как им заблагорассудится. Нанотехнологии и наноустройства являются закономерным шагом на пути совершенствования технических систем. Нанотехнология станет основой новой промышленной революции, которая приведет к созданию устройств в 100 раз более прочных, чем сталь и не уступающих по сложности человеческим клеткам. Уже создаются и будут создаваться устройства, функциональные возможности которых определяются необычными свойствами новейших материалов. Благодаря обработке на атомарном уровне, привычные материалы будут обладать улучшенными свойствами, постепенно становясь все легче, прочнее и меньше по объему.

Нанотехнологии - это не просто отдельная часть знаний, это масштабная, всесторонняя область исследований. Возросшие требования к образованию, потребность в новых методах и концепциях обучения потребует от будущих учителей новаторства и активности. Перед философами, экономистами и политологами встанет множество новых вопросов, требующих нетрадиционных решений в условиях нанотехнического прогресса. Искусство шествует вслед за прогрессом, не желая оставаться “за бортом” и стремясь всегда адекватно отражать окружающую нас действительность. Таким образом, перспективы развития науки и техники также определяют пути искусства.

Приложения.

Задача 1.

Частицы с массой m и энергией E движутся слева на потенциальный барьер. Найти: а) коэффициент отражения R этого барьера при

; б) эффективную глубину проникновения частиц в область x>0, при , т.е. расстояние от границы барьера до точки, где плотность вероятности нахождения частицы уменьшается в e раз.

Дано:	СИ	Решение:
m E		При x<0 решение уравнения Шредингера(рис.) имеет вид: , где , а коэффициенты и являются комплексными амплитудами падающей и отраженной волн соответственно. Отношение квадрата модуля амплитуды отраженной волны к квадрату модуля амплитуды падающей волны определяет коэффициент R, т.е. . При решение уравнения Шредингера в области x>0 должно иметь вид , где , = . При решение уравнения Шредингера в области x>0, уравнение имеет вид , где . Ответ: а) при ; б)
Найти: R=?

Задача 2.

Найти для электрона с энергией E вероятность D прохождения потенциального барьера, ширина которого равна 1 и высота

, если барьер имеет форму, показанную: а) рисунок 1; б) рисунок 2.

Дано:	СИ	Решение:
E		Рис. 1. Рис. 2. Для потенциала, изображенного на рисунке 1, при и поэтому: . Для потенциала, изображенного на рисунке 2, при . Точка определяется из условия , откуда получаем . . Ответ: а) ; б)
Найти: D=?

Задача 3.

Короткий импульс света с энергией E=7.5 Дж, в виду узкого, почти параллельного пучка падает на зеркальную пластинку с коэффициентом отражения p=0.60. Угол падения

Определить с помощью корпускулярных представлений импульс, переданный пластинке.

Дано:	СИ	Решение:
	Дж	Пусть N-число фотонов в импульсе света с полной энергией E. Полный импульс налетающих фотонов равен . Где n-единичный вектор в направлении движения налетающих фотонов. От зеркальной пластинки C с коэффициентом отражения p отразится фотонов. Их общий импульс определяется выражением , где -единичный вектор в направлении движения отраженных фотонов. Импульс, переданный пластине, равен . Модуль импульса, переданного пластине, равен , где -угол между векторами n и . . Подставляя в это выражение численные значения величин, находим . Ответ: =
Найти: =?	нН*с

Задача 4.