Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Přednáška 10 využití NT.  Primární aplikace nanotechnologií  Další aspekty nanotechnologií.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Přednáška 10 využití NT.  Primární aplikace nanotechnologií  Další aspekty nanotechnologií."— Transkript prezentace:

1 Přednáška 10 využití NT

2  Primární aplikace nanotechnologií  Další aspekty nanotechnologií

3  Houževnaté materiály  Odolné materiály  Ochranné vrstvy  Magnetické senzory  Katalyzátory

4  3 základní aplikační oblasti ◦ Nanorobotika (NEMS)  Samostatný vývoj a sebereprodukce  „hudba budoucnosti“ ◦ Materiálové inženýrství  Nové materiály ovlivnění molekulární struktury  Letecký a vesmírný průmysl  Stavebnictví, medicína  Samoopravné materiály  Uhlíkatá vlákna ◦ Molekulární nanotechnologie  Chemie + mechanika  Molekulární stroje – nanomotory, manipulátory  Biotechnologie

5 Nanotechnologie v elektronice  Oblast počítačů a sítí ◦ Vysokokapacitní záznamová média ◦ Logické obvody  Telekomunikace  Vysokokapacitní akumulátory  Nanovrstvy  Palivové články  Snaha o snížení energetických ztrát

6 Aplikace v elektronice  Nanosenzory ◦ Vysoce citlivé ◦ Kombinace s biotechnologiemi ◦ Fyzikální chemické a biologické účely ◦ Přírodní nanosenzory  Komunikace mezi organismy  Molekulární senzory – otáčení za sluncem ◦ Umělé biosenzory  Malé, rychle reagující  Senzory virů či proteinů  Identifikace extrémně nízkých koncentrací  Detekce krevní glukózy  Nanotubulární uhlík

7 Aplikace v elektronice  Nanotranzistory a čipy ◦ Molekulární tranzistory ◦ Nanotrubičky ◦ Vysoká pracovní rychlost (frekvence) ◦ Problémy se sériovou výrobou ◦ Vývoj i na bázi Si

8 Aplikace v elektronice  Spintronika ◦ Manipulace se spinovými proudy ◦ Spin – vnitřní moment hybnosti ◦ Spin spjat s magnetismem  Magnetotronika ◦ Vektor magnetického momentu elektronu je rovnoběžný se spinem ◦ Spintronická zařízení – usměrnění toku elektřiny pomocí spinu

9 Aplikace v elektronice  Spintronika ◦ Orientace spinů v externím magnetickém poli ◦ Změna elektrického odporu způsobená magnetickým polem ◦ Vysokokapacitní pevné disky ◦ 3 kategorie  Počítačové prvky na bázi kovů  Spin jako nosič informace  Manipulace se spiny – kvantové počítače

10 Aplikace v materiálovém inženýrství  Povrchy s nanovrstvami ◦ Zvýšená energetická účinnost ◦ Lepší užitné vlastnosti ◦ Delší životní cyklus ◦ Antiadhezivní vrstvy ◦ Vrstvy s nízkým nebo vysokým třením ◦ Frikční materiály s extrémní tepelnou odolností

11 Aplikace v materiálovém inženýrství  Vrstvy s nízkým koeficientem tření ◦ Náhrada kuličkových ložisek kluznými ◦ Vysoká spolehlivost ◦ Porézní kovy + PTFE v nanodisperzi ◦ Celková tloušťka vrstev v řádu mikronů ◦ Nanostruktura

12 Aplikace v materiálovém inženýrství  Materiály s velmi malým elektrickým odporem ◦ 2x lepší vodivost než měď ◦ Založeno na nanotrubičkách  Nanokompozitní materiály ◦ Základní materiál vyztužený nanočásticemi ◦ Magnetické, optické a elektrické vlastnosti ◦ Mechanické, tepelné, chemické a biologické vlastnosti ◦ Polymerní nanokompozity  Vysoká tvarová a rozměrová stabilita

13 Aplikace v materiálovém inženýrství  Tenké filmy/vrstvy ◦ Ochranné filmy  Povrchová odolnost  Optické vlastnosti ◦ Tvrdé filmy ◦ Nanolitografie

14 Aplikace v materiálovém inženýrství  Samoopravné/replikující materiály ◦ Samo/sebereplikace  Inspirace v přírodě (např. brambor)  Foresight - nanotovárna ◦ Samoopravné materiály na bázi polymerů  Dokáže se sám automaticky opravit  Samoopravné laky v automobilovém průmyslu  Povlaky z nanočástic

15 Aplikace v materiálovém inženýrství  Samouspořádané materiály ◦ Self-assembly ◦ Samooprava materiálů ◦ Skutečnost samouspořádání materiálů ◦ Struktura materiálů ◦ 3 základní pojmy  Brownian uspořádání – neuspořádaný pohyb molekul – afinity vazebných poloh  Interakce, kdy se složky spontánně uspořádavají  Proces jímž se systém s neživou chemickou stavbou stává živým biologickým systémem

16 Aplikace v materiálovém inženýrství  Samouspořádané materiály ◦ První impuls v přírodě (proteiny, DNA) ◦ V současnosti  Slitiny  Plasty  Polovodiče ◦ Vodíkové vazby, Van der Waalsovy síly, hydrofilní a hydrofobní interakce, dipólové interakce ◦ Monovrstvy

17 Aplikace v biomedicíně/nanomedicíně  Přesně kontrolované nanosytémy pro léčbu  Sledování, opravování, stavba a kontrola člověka na molekulové úrovni ◦ Nanoroboti ◦ Sebereplikace ◦ Samooprava ◦ Bioimplantáty - biokompatibilita ◦ Cílená doprava léčiv ◦ Desinfekce ◦ Kontrastní látky ◦ Hypertermie

18 Elektromechanické systémy  MEMS ◦ Kromě vrstevnatých struktur i mechanické části ◦ 1 mikron – 1 mm  NEMS ◦ Velikost pod 1 mikron  Top-down ◦ Litografie  Bottom-up ◦ Nanochemie

19 Elektromechanické systémy  Aplikovatelnost ◦ Mechanické oblasti ◦ Informačně komunikační oblasti ◦ Chemické a biologické oblasti

20 MEMS  Akcelerometry  Tlakové, proudové a plynové senzory  Lineární a rotační členy  Převody, motory  Trysky  Čerpadla  Chemické senzory

21 MEMS  BioMEMS – biočipy  Optická komunikační technika – WDM  Optické přepínače

22 NEMS  Příprava oběma přístupy nanotechnologií  Nanozařízení  AFM hroty  Biologické motory (DNA)  Měření extrémně malých obsahů a sil

23 Další aplikace  Vojenský průmysl  Textilní průmysl ◦ NanoSonic – kovová pryž ◦ NanoSilver prádlo ◦ Nanospider – vlákna – Liberec

24  Nanotechonologie neznamenají jen přínos, ale i rizika  Dopady výroby, využití, likvidace, dopravy  Sledování životního prostředí ◦ Až paranoidní – velmi nízké koncentrace ◦ Etické otázky ◦ Politické otázky  Pronikání nanočástic buněčnými stěnami

25 Hrozba nanočástic  Nanočástice ve vzduchu, vodě, i půdě  Vliv nanostrukturních látek na životní prostředí  Rochester (NY, USA) ◦ Potkani – zauhlení mozku při vdechování uhlíkatých nanočástic ◦ 35 nm velké částice v čichovém laloku mozku ◦ Nanočástice se nedostávaly z krve, ale přes čichový nerv

26 Hrozba nanočástic  Vodní živočichové ◦ Perloočky ◦ Vystavení fullerenům ◦ Do 48 hodin poškození mozku podobné Alzheimerově chorobě  Toxické účinky velmi málo prozkoumané ◦ Zplodiny dieselových motorů  25 milionů těchto částic s každým nádechem ◦ Nelze filtrovat ◦ Prostup membránami

27 Zneužití nanočástic  Vojenské aplikace ◦ Sebereplikace ◦ Nanoroboti ◦ Nové materiály – nové zbraně

28 Etické a sociální aspekty  Financování VaV  Interakce společnosti a technologického vývoje  Možnosti sledovat vývoj  Vývoj lidských postojů a potřeb – směrování inovací  Sociální aspekty ◦ Zavedení nanotechonologií do společenského života ◦ Zdraví, konkurence, rozvoj trhů ◦ Pokusy o eliminaci vlivu na společenský život

29 Etické a sociální aspekty  Přepracování zákonů ◦ Ochrana životního prostředí ◦ Bezpečnost zaměstnanců ◦ Kontrola výzkumu  Přepracování mezinárodních dohod

30 Financování nanotechnologií  V současnosti nedostatečné ◦ Vývoj by mohl být rychlejší ◦ Nedostatečná infrastruktura ◦ Nedostatečný počet školících pracovišť ◦ Nedostatečný transfer do aplikační sféry

31 Pro dnešek vše


Stáhnout ppt "Přednáška 10 využití NT.  Primární aplikace nanotechnologií  Další aspekty nanotechnologií."

Podobné prezentace


Reklamy Google