Сочинение на тему Нанотехнологии в нашей жизни
- Опубликовано: 16.09.2020
- Предмет: Наука
- Темы: Технологии
Нанотехнологии в обороне: разрабатываемые приложения
Институт солдатских нанотехнологий (ISN) занимается разработкой и использованием нанотехнологий, чтобы помочь солдатам выжить в боевых условиях. Разрабатывается нано-боевой костюм, который может быть таким же тонким, как спандекс, и содержать мониторы здоровья и коммуникационное оборудование. Наноматериалы также могут обеспечить прочность, которая намного превосходит доступные в настоящее время материалы, обеспечивая гораздо более эффективную защиту от пуль. Эти костюмы в стиле комбинезонов могут даже реагировать и останавливать биологические и химические атаки. Эта защита и эти устройства будут объединены в один костюм, который будет более эффективным и легким, чем современные комплекты. Армейский центр военных солдат США опубликовал официальный документ, в котором обсуждается, как нанотехнологии могут быть использованы в «Инициативе будущего солдата».
Исследователи работали над самолетами, которые размахивали своими крыльями для высокоскоростного полета и расширяли свои крылья, чтобы обеспечить большую подъемную силу для взлета и посадки. К сожалению, петли, которые позволяют крыльям качаться, увеличивают вес, поэтому исследователи разрабатывают материалы, которым потребуется только электрическое напряжение, чтобы изменить форму крыльев самолетов и других конструкций. НАСА разработало композит из углеродных нанотрубок и полимеров, который изгибается при подаче напряжения.
Программа Mission Adaptive Rotor направлена на улучшение характеристик винтов вертолетов. Роторы, которые могут трансформироваться, будут работать дольше и предлагать улучшенную производительность. Эти улучшения частично связаны с уменьшением вибрации ротора. Улучшенные характеристики включают в себя увеличение веса, который может выдержать вертолет, и расширение его диапазона.
Изменение формы не ограничивается небесами. Автомобиль-трансформер, разрабатываемый DARPA, может путешествовать по дорогам, но также способен к вертикальному взлету и посадке. Корпус транспортного средства может трансформироваться, чтобы вырастить крылья или оттянуть их назад в зависимости от того, находится ли транспортное средство на земле или на высоте. Поскольку военный персонал перемещается в TX, он может использовать способность летать, чтобы обходить препятствия, преодолевать пересеченную местность и избегать наземных мин или засад, сохраняя при этом способность ездить по дорогам.
Нанотехнологии в лечении рака
Использование нанотехнологий в лечении рака предлагает некоторые захватывающие возможности, включая возможность уничтожения раковых опухолей с минимальным повреждением здоровых тканей и органов, а также обнаружение и удаление раковых клеток до того, как они сформируют опухоли.
Большинство усилий по улучшению лечения рака с помощью нанотехнологий находятся на стадии исследования или разработки. Однако усилия, направленные на то, чтобы эти процедуры стали реальностью, очень сфокусированы. Например, Альянс по нанотехнологиям в онкологии, созданный Национальным институтом рака США, содействует инновациям и сотрудничеству между исследователями, чтобы решить некоторые из основных проблем применения нанотехнологий при раке. Кроме того, в этой области работает много университетов и компаний по всему миру. Вполне возможно, что эти усилия приведут к тому, что за десять лет или около того рак будет почти полностью ликвидирован, точно так же, как вакцины почти полностью уничтожили оспу в прошлом веке.
Применение наночастиц в медицине
Применение полимерных мицеллярных наночастиц для доставки лекарств к опухолям. Использование наночастиц оксида железа с полимерным покрытием для разрушения скоплений бактерий, возможно, позволяет более эффективно лечить хронические бактериальные инфекции. Было показано, что изменение поверхности наночастиц, наполненных белком, влияет на способность наночастиц стимулировать иммунные реакции. Исследователи считают, что эти наночастицы могут использоваться в ингаляционных вакцинах.
Исследователи из Университета Райса продемонстрировали, что наночастицы оксида церия действуют как антиоксидант, удаляя свободные радикалы кислорода, которые присутствуют в кровотоке пациента после травматического повреждения. Наночастицы поглощают свободные радикалы кислорода и затем выделяют кислород в менее опасном состоянии, освобождая наночастицу для поглощения большего количества свободных радикалов. Исследователи разрабатывают способы использования углеродных наночастиц, называемых наноалмазами, в медицинских целях. Например, наноалмазы с прикрепленными белковыми молекулами могут быть использованы для увеличения роста костей вокруг зубных или суставных имплантатов. Исследователи тестируют использование химиотерапевтических препаратов, прикрепленных к наноалмазам, для лечения опухолей головного мозга. Другие исследователи тестируют использование химиотерапевтических препаратов, прикрепленных к наноалмазам, для лечения лейкемии.
Подробнее о нанотехнологиях в медицине.
Применение наночастиц в производстве и материалах
Керамические наночастицы карбида кремния, диспергированные в магнии, дают прочный и легкий материал. Синтетическая кожа, которая может использоваться в протезировании, была продемонстрирована как с возможностью самовосстановления, так и со способностью ощущать давление. Материал представляет собой композит из наночастиц никеля и полимера. Если материал удерживается вместе после разреза, он герметизируется примерно через 30 минут, что дает ему способность к самовосстановлению. Кроме того, электрическое сопротивление материала изменяется в зависимости от давления, придавая ему ощущение, как при прикосновении.
Силикатные наночастицы могут быть использованы для обеспечения барьера для газов (например, кислорода) или влаги в пластиковой пленке, используемой для упаковки. Это может замедлить процесс порчи или высыхания пищи. Наночастицы оксида цинка могут быть диспергированы в промышленных покрытиях для защиты дерева, пластика и текстиля от воздействия ультрафиолетовых лучей. Кристаллические наночастицы диоксида кремния могут использоваться для заполнения промежутков между углеродными волокнами, тем самым усиливая теннисные ракетки. Наночастицы серебра в ткани используются для уничтожения бактерий, делая одежду устойчивой к запахам.
Потребительские товары в сфере нанотехнологий
Nano уже вошла во многие продукты, которыми вы пользуетесь каждый день, от одежды до теннисных ракеток. На самом деле, если вы прогуливаетесь по дому, вы, вероятно, найдете десятки продуктов, изготовленных с использованием какой-то нанотехнологии. Нанопористому материалу, называемому аэрогелем, который является отличным изолятором, например, для изоляции стен вашего дома, потребуется всего около трети толщины, если вы используете этот материал вместо обычной изоляции.
Рюкзаки и портфели с гибкими солнечными элементами на основе наночастиц для зарядки мобильного телефона и других устройств в пути. Средства по уходу за кожей, которые используют наночастицы для доставки витаминов глубже в кожу. Солнцезащитные кремы, которые используют наночастицы для блокирования ультрафиолетовых лучей, не оставляя белых следов на коже. Литий-ионные аккумуляторы, в которых используются электроды на основе наночастиц для питания подключаемых электромобилей. Огнезащитный состав образуется путем покрытия пеноматериала, используемого в мебели, углеродными нановолокнами. Удочки, которые используют наночастицы кремнезема для заполнения промежутков между углеродными волокнами, укрепляя удилище без увеличения веса. Пьезоэлектрические волокна, которые могут позволить одежде генерировать электричество с помощью обычных движений. Обтягивающая одежда, выполненная из ткани, состоящей из протеинов, может растягиваться на 1500 процентов от своего первоначального размера. Наночастицы оксида титана как часть пленки, которая использует энергию света для уничтожения бактерий на поверхностях. Наночастицы оксида титана называют фотокатализаторами из-за их способности использовать энергию света для запуска химической реакции, которая убивает бактерии.
Применение наночастиц и окружающая среда
Исследователи используют фотокаталитические наночастицы оксида меди вольфрама для расщепления нефти до биоразлагаемых соединений. Наночастицы находятся в сетке, которая обеспечивает высокую площадь поверхности, при которой реакция активируется солнечным светом и может работать в воде, что делает их полезными для очистки от разливов нефти. Исследователи используют наночастицы золота, встроенные в пористый оксид марганца, в качестве катализатора комнатной температуры для разрушения летучих органических загрязнителей в воздухе. Наночастицы железа используются для очистки загрязнения четыреххлористого углерода в подземных водах. Наночастицы оксида железа используются для очистки мышьяка от водяных скважин.
Применение наночастиц в энергетике и электронике
Исследователи использовали наночастицы, называемые нанотетраподами, усыпанными наночастицами углерода, для разработки недорогих электродов для топливных элементов. Этот электрод может заменить дорогую платину, необходимую для катализаторов на топливных элементах. Исследователи из Georgia Tech, Токийского университета и Microsoft Research разработали метод печати прототипов печатных плат с использованием стандартных струйных принтеров. Чернила наночастиц серебра были использованы для формирования проводящих линий, необходимых в печатных платах. Комбинация наночастиц золота с органическими молекулами создает транзистор, известный как NOMFET (полевой транзистор с органической памятью из наночастиц). Этот транзистор необычен тем, что может функционировать подобно синапсам в нервной системе. Катализатор с использованием наночастиц платина-кобальт разрабатывается для топливных элементов, которые проявляют в 12 раз большую каталитическую активность, чем чистая платина. Чтобы достичь этой производительности, исследователи отжигают наночастицы, чтобы сформировать их в кристаллическую решетку, уменьшая расстояние между атомами платины на поверхности и повышая их реакционную способность. Исследователи продемонстрировали, что солнечный свет, сконцентрированный на наночастицах, может производить пар с высокой энергетической эффективностью. «Солнечное паровое устройство» предназначено для использования в районах развивающихся стран без электричества для таких применений, как очистка воды или дезинфекция стоматологических инструментов. Бессвинцовый припой, достаточно надежный для космических полетов и других высоконагруженных сред с использованием наночастиц меди. Наночастицы кремния, покрывающие аноды литий-ионных аккумуляторов, могут увеличить заряд аккумулятора и сократить время перезарядки.
Полупроводниковые наночастицы применяются в процессе низкотемпературной печати, который позволяет изготавливать недорогие солнечные элементы. Слой близко расположенных наночастиц палладия используется в датчике водорода. Когда водород поглощается, наночастицы палладия набухают, вызывая короткое замыкание между наночастицами. Эти шорты снижают сопротивление слоя палладия.
Цель этого эксперимента – получить представление о полностью настраиваемой программе LabVIEW и понять, как инженеры используют программу в своих интересах, чтобы создать собственную лабораторию, которая
Кибербезопасность или защита информационных технологий – это методы защиты компьютеров, сетей, программ и данных от несанкционированного доступа или атак, направленных на эксплуатацию. Существует четыре типа
Машиностроение – это дисциплина, связанная с применением знаний при решении реальных задач. Изучение методов калибровки считается одной из наиболее важных тем в области проектирования, поскольку