Интелигентни материали - изследвания, нанотехнологии Popnano EN

За да поставите материал в този раздел, моля, попълнете този формуляр.

  • Свободни работни места Добавяне на свободно място
  • CV Изпратете CV

Автор: Обуденов Александър

Съвременната наука успешно напредва в създаването на различни "наноматериали". Учените не само синтезират нови вещества, но и задават желаните свойства за тях (например чрез манипулиране на размера на наночастиците в композитите). Основната задача при прилагането на такива въпроси е в процеса на излагане на външната среда да се наблюдава не просто реакция, дължаща се на свойството на дадено вещество, а желана промяна, която има много конкретно практическо значение.

Бързото развитие на нанотехнологиите позволява на изследователите да получават наистина "умни материали", които се използват в различни области на човешката дейност.

Много интересен пример за "интелигентен материал" е "изпотяваща се стомана": стомана, която благодарение на своята капилярно пореста структура може да пропуска течност, която се отделя на повърхността на продуктите под формата на капчици или пари. Причината за създаването на такава иновация беше, че възникна въпросът за защита на стоманените конструкции от излагане на критични температури. За предотвратяване на механична деформация е разработена пореста стоманена структура със съдържащи се в нея медни наночастици. Както знаете, точката на топене на тези метали е различна. Веднага щом материалът бъде изложен на критична температура, медните частици стават течни и изпъкват, като по този начин отвеждат излишната топлина, което предотвратява деформирането на структурата. След охлаждане медта отново се озовава в порите на стоманената рамка.

Днес, благодарение на създаването на композитни материали на базата на диелектрични и магнитни наночастици,при излагане на електрически и магнитни полета стана възможно да се манипулира вискозитета на течната материя.

Ориз. 1 Ферофлуид под въздействието на променящо се магнитно поле

Под въздействието на полета се нарушава хаотичното подреждане на частиците вътре в течността, което води до промяна на физичните свойства на веществото. Промяната в свойствата на веществото е пряко свързана с явлението, наречено "поляризация". Способността на заряда да променя своята пространствена ориентация под въздействието на външно поле е принципът на работата на "умната течност".

Фигура 2. Феноменът на поляризация на примера на атом

Феноменът на поляризацията може да се обясни с помощта на илюстрация. Нафиг. 2представлява модела на атома. Вижда се, че формата на атома преди удара на полето (вляво) и след удара (вдясно) е различна. Както знаете, еднаквите заряди се привличат, а еднаквите заряди отблъскват. Следователно, създавайки поле, ние по този начин принуждаваме положително зареденото ядро ​​да се измести в областта на отрицателния потенциал, а отрицателният електрон в областта на положителния потенциал на друг атом. Така се постига пространствената ориентация на зарядите.

В много научно-фантастични филми супергероите носят съвпадащи супер костюми, които съдържат широк набор от различни способности. Един от тези имоти вече е реализиран днес. На снимката виждате първите образци на "костюма невидимка".

Фиг.3. костюм невидимка

Биометричните материали са вещества, които по своите свойства и конфигурация на молекули и атоми ни напомнят на вещества, създадени от живата природа. Основата на такива вещества са изкуствени протеини. Подобно на естествените, те са изградени от аминокиселини, но не се синтезират от рибозомата, която е неразделна част от живата клетка ие отговорен за производството на протеин, но изкуствено. Освен това, ако естествените протеини имат последователност от двадесет различни аминокиселини, тогава изкуствените протеини могат да бъдат ограничени до една от повтарящите се молекули. Така се получават белтъчни аналози -полиаминокиселини, които са изградени на базата на един елемент. Изкуствено създадените материали могат да се комбинират помежду си, да прикрепят към тях други молекули - фотоактивни, луминисцентни, като по този начин се получават вещества с нови свойства.

Биометричните материали, създадени в изкуствени условия, подобно на естествените им колеги, са в състояние да покажат "разумност" на ефекта на слабо дразнене. Това може да бъде радиация, електрически ток, излагане на вредни вещества. При повишаване на температурата с половин градус биометричният сензор променя цвета си, след което се връща в първоначалното си състояние. Освен това протеин с луминесцентни молекули може да излъчва светлина в присъствието на амонячни пари или друга химическа съставка в помещението. Голям плюс е, че такива вещества имат много висока чувствителност и реагират на много леки промени.

Също така от особен интерес сабиоразградимитематериали, сред които много интересен е опаковъчният биоматериал, способен бързо да се разложи на естествени компоненти след определено време, като по този начин не замърсява околната среда.

Епохата на информационните технологии позволява днес да се създават устройства, които са несравними по размер с тези, олицетворяващи науката от близкото минало. Стремежът към намаляване и овластяване на иновативните изобретения доведе до създаването на малки частици, които са многофункционални устройства с активиран микрочип. НаДнес науката успя да разработи и активно внедри проект в различни сфери на човешкия живот, който се нарича „умен прах“. Всяка прашинка е сравнима по размер с размера на обикновено оризово зърно. Въпреки техния мащаб, в частиците се въвеждат микропроцесори, приемащи и предавателни устройства. Устройствата са способни да анализират, обработват и предават информация. Освен това всяка такава прашинка има собствено количество памет, около 200 байта. За съвместната работа на частиците е разработен специален софтуер. Един пример за използването на тази технология може да бъде получаването на триизмерна картина на микроклимата в затворена среда. Всеки сензор анализира температурата, влажността и други параметри, след което прехвърля цялата информация към компютъра, която се записва на дисплея, изображението се получава в три измерения.