Нанотехнологии в современности

 

Нанотехнологии в строительстве.

Результаты использования в  строительстве достижений фундаментальных  исследований в области нанотехнологий уже сегодня выглядят впечатляюще. Это конструкционные композиционные материалы с уникальными прочностными характеристиками, новые виды арматурных сталей, уникальные нанопленки для покрытия светопрозрачных конструкций, самоочищающиеся и износостойкие покрытия, паропроницаемые и гибкие стекла. Например, основания зданий с саморегулирующей системой компенсации усадок грунтов, несущие конструкции зданий.

Между тем практическое использование  достижений фундаментальной науки  в области нанотехнологий для строительства является стратегическим направлением развития прикладной строительной науки.

 

Нанотехнологии в сельском хозяйстве.

В нашу эпоху все более ясным  становится, что превосходство будет  у тех стран, которые развивают  электронику, нанотехнологии и биотехнологии. У России есть значительные возможности, так как имеется существенный научный задел с советских времен по нанонауке. В нашу эпоху нанотехнологии великолепно управляют нанометровыми объектами и позволяют изготовать так называемые супермолекулы из крупных селективно связанных молекул.

Большие надежды в применении нанотехнологий обнаруживаются и в агропромышленном комплексе. Увеличение производства и  качества переработки сельскохозяйственного  сырья, увеличение ресурса работы спецтехники, повышения сроков хранения, получение высококачественной пищевой продукции и кормов – все эти задачи агробизнеса могут решить нанотехнологии.

 

Употребление нанотехнологий в  овощеводстве.

Мониторинг разработанных нанотехнологических  процессов и наноматериалов подтверждает, что применение нанопрепаратов в растениеводстве обеспечивает повышение устойчивости к неблагоприятным погодным условиям и увеличение выхода готовой продукции. Почти для всех технических и продовольственных культур – картофеля, зерновых, овощных, плодово-ягодных, хлопка и льна показатели урожая увеличились в 1,5-2 раза. Нанотехнологии уже активно внедряются при послеуборочной обработке подсолнечника, табака и картофеля, хранении яблок в регулируемых средах, озонировании воздушной среды.

В свете последних открытий нанотехнологий была изучена биологическая роль кремния в живых организмах и изучена биологическая активность органических соединений кремния – силатранов. Силатраны, являющиеся клеточным образованием и содержащие кремний, оказывают физиологическое действие на живые организмы на всех этапах эволюционного развития от микроорганизмов до человека. Применение кремнеорганических биостимуляторов в растениеводстве позволяет повысить холодостойкость, выносливость к жаре и засухе, помогает благополучно выйти из стрессовых погодных ситуаций (возвратные заморозки, резкие перепады температуры и т. д. ), усиливает защитные функции растений к болезням и вредителям. Препараты снимают угнетающее, седативное действие химических реагентов по защите растений при комплексных обработках.

Суперсовременное направление  нанобиотехнологии (нанотехнологии в  биологии) в растениеводстве –  это создание культурных растений, особенно устойчивых к насекомым  вредителям.

 

Нанотехнологии в животноводстве.

В животноводстве нанотехнологии целесообразно использовать в технологических процессах, где они дают вспомогательное превосходство. При формировании микроклимата в помещениях, где содержатся животные и птицы, их использование позволяет заменить энергоемкую приточно-вытяжную систему вентиляции электрохимической очисткой воздуха с обеспечением нормативных параметров микроклимата: температура, влажность, газовый состав, микробиообсемененность, запыленность, скорость движения воздуха, устранение запахов с сохранением тепловыделений животных.

 

Нанотехнологии в переработке  агропродукции.

Новая наноэлектротехнология комбинированной  сушки зерна основана на том, что  в нагретом зерне создается избыточное давление влаги при температуре  ниже температуры кипения воды. Вследствие этого ускоряется фильтрационный перенос влаги из зерновки на поверхность в капельножидком состоянии. С поверхности влага выпаривается горячим воздухом. Расход энергии на сушку зерна по сравнению с традиционной конвективной сокращается в 1, 3 раза и более, снижаются микроповреждения семян до 6%, их посевные качества улучшаются на 5%. Для низкотемпературной досушки и обеззараживания зерна дополнительно использовали озон, что уменьшило количество бактерий в 24 раза и снизило в 1, 5 раза энергозатраты.

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Прогноз развития нанотехнологий

 

Основной проблемой в наноиндустрии  на сегодняшний день является управляемый  механосинтез, т.е. составление молекул  из атомов с помощью механического  приближения до тех пор, пока не вступят  в действие соответствующие химические связи. Для обеспечения механосинтеза необходим наноманипулятор, способный захватывать отдельные атомы и молекулы и манипулировать ими в радиусе до 100 нм. Наноманипулятор должен управляться либо макрокомпьютером, либо нанокомпьютером, встроенным в робота-сборщика (ассемблера), управляющего манипулятором.

На сегодня подобные манипуляторы не существуют. Зондовая микроскопия, с помощью которой в настоящее  время производят перемещение отдельных  молекул и атомов, ограничена в  диапазоне действия, и сама процедура  сборки объектов из молекул из-за наличия интерфейса «человек – компьютер – манипулятор» не может быть автоматизирована на наноуровне.

Институтом Молекулярного Производства (IMM) разработан предварительный дизайн наноманипулятора с атомарной точностью.

На основе системы «нанокомпьютер – наноманипулятор» можно будет организовать сборочные автоматизированные комплексы, способные собирать любые макроскопические объекты по заранее снятой либо разработанной трехмерной сетке расположения атомов. Компания Xerox в настоящее время ведет интенсивные исследования в области нанотехнологий, что наводит на мысль о ее стремлении создать в будущем дубликаторы материи. Комплекс роботов (дизассемблеров) будет разбирать на атомы исходный объект, а другой комплекс (ассемблеры) будет создавать копию, идентичную, вплоть до отдельных атомов, оригиналу (эксперты прогнозируют это в 2020–2030 гг).

Станет возможным автоматическое строительство орбитальных систем, самособирающихся колоний на Луне и  Марсе, их освоение многозвенными роботами-амебами, производство подводных строений в мировом океане, на поверхности земли и в воздухе (эксперты прогнозируют это в 2050 гг.). Возможность самосборки может привести к решению глобальных вопросов человечества: проблемы нехватки пищи, жилья и энергии. Схематически прогресс нанотехнологий с 2003 по 2050 года представлен на дереве развития нанотехнологий.

Благодаря нанотехнологиям существенно  изменится конструирование машин  и механизмов – многие части упростятся вследствие новых технологий сборки, многие станут ненужными. Это позволит конструировать машины и механизмы, ранее недоступные человеку из-за отсутствия технологий сборки и конструирования. Эти механизмы будут состоять, по сути дела, из одной очень сложной детали.

С помощью механоэлектрических  нанопреобразователей можно будет преобразовывать любые виды энергии с большим КПД и создать эффективные устройства для получения электроэнергии из солнечного излучения с КПД около 90%.

Биотехнологии и компьютерная техника, вероятно, получат большее развитие благодаря нанотехнологиям. С развитием наномедицинских роботов станет возможным отдаление человеческой смерти на неопределенный срок. Также не будет проблем с перестройкой человеческого тела для качественного увеличения естественных способностей. Возможно также обеспечение организма энергией, независимо от того, употреблялось что-либо в пищу или нет.

Различные нейроинтерфейсы и импланты, разработанные на сегодняшнее время  будут значительно улучшены и  их биологическая совместимость  с нервными тканями человека станет еще более полной. Тогда настанет время «настоящей» виртуальной реальности и полноценного взаимодействия с компьютерами через нервную систему человека.

Таким образом, на основании прогнозов, нанотехнологии обещают радикальное  преобразование как современного производства и связанных с ним технологий, так и человеческой жизни в целом.

Заключение

 

Итак, раздел науки, занимающийся разработками нанотехнологий очень актуален сегодня. Как показало исследование, данный раздел науки дает большие перспективы человечеству, совершенно новую качественную ступень развития цивилизации. С помощью нанотехнологий человек в ближайшем будущем сможет проникнуть в самые мельчайшие клетки и организмы окружающего нас мира. Таким образом он сможет в корне изменить природу негативных явлений, таких как онкологические болезни, загрязнение окружающей среды и войны или вовсе искоренить их.

Сформировавшись исторически, к настоящему моменту, нанотехнология, завоевав теоретическую  область общественного сознания продолжает проникновение в его обыденный пласт. Уже сейчас в нанотехнологии получен ряд исключительно важных результатов, позволяющих надеяться на существенный прогресс в развитии многих других направлений науки и техники (медицина и биология, химия, экология, энергетика, механика и т. п.).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

1. Артюхов И.В. Применение нанотехнологий в медицине / И.В. Артюхов, В.Н. Кеменов, С.Б. Нестеров // XIII Международная студенческая школа-семинар «Новые информационные технологии». – М.: МГИЭМ, 2005.
2. Нестеров C.Б.. Нанотехнология. Современное состояние и перспективы. "Новые информационные технологии". Тезисы докладов XII Международной студенческой школы-семинара-М.: МГИЭМ, 2004, 421 с.
3. Малинецкий Г. Г. Нанотехнологии. От алхимии к химии и дальше// Интеграл. Ю.Д. Семчиков. "Дендримеры - новый класс полимеров". 2001г.,  284с.
4. Михайлов Л.А. Концепции современного естествознания. Под редакцией Л. А. Михайлова. Учебник для вузов. Издательство: Питер, 2008 г., 336 стр.
5. Рыбалкина М. «Нанотехнологии для всех». М.: УРСС. 2005. 444с.
6. Третьякова Ю.Д. Нанотехнологии. Азбука для всех. 2-е изд. М..Физматлит. 2010., 368с.
7. http://www.gradusnik.ru/
8. http://www.nanonewsnet.ru/