Лекція 8. Перспективи розвитку технологічних процесів. Нові прогресивні технології. Нанотехнології

РИПОЇ

КЕРАМІКА

Це неорганічні діелектрики, які одержують спіканням порошків мінеральних речовин відформованих у вироби. Для неї властиві склотекстоліти, азботекстоліти –більш висока міцність, теплостійкість, застосовуються для панелей, крупних деталей, для друкованих схем, міжвиткової ізоляції та ін.

Кераміка

Кераміка – це неорганічні діелектрики, які одержують спіканням мінеральних речовин, попередньо відформованих у вироби.

Для неї властиві висока хімічна стійкість, теплостійкість, механічна міцність, не піддається тепловому і електричному старінню, невелика вартість.

До її складу входять в основному окисли або сполуки між ними.

До складу сировини входять різні мінеральні речовини: глинозем, каолін, глина, кварц, шпат та ін.

Кераміка поділяється на:електротехнічну, низькочастотку та радіотехнічну.

По призначенню:

1. Установочна (ізоляторна). 2.Конденсаторна. 3. П’єзоелектрична.

Установочна (ізоляторна) повинна мати високі електроізоляційні властивості.

Низькочастотна (електротехнічна) “К” – застосовується для виготовлення ізоляторів різних пристроїв, ліній зв’язку, високовольтних передач, а також установочних деталей, вимикачів, штепельні розетки, патрони, колодки.

Електрофарфор – найбільш поширена кераміка.

ρ = 10¹⁴ Ом∙ см.

Високочастотнакераміка – повинна мати ще й малі діелектричні утрати. Вона призначається для виготовлення ізоляторів (опорних, підвісних, прохідних в радіопристроях, антенних ізоляторів, лампових панелей та ін.).

Припої – спеціальні сплави, які застосовують при паянні. Мета одержати контакт з малим перехідним опором, або міцне сполучення. Вони повинні мати низьку t пл., добре розтікатись та змочувати метал.

Використовують м’ягкі (t пл. > 400⁰С, σ _т.≤ 7 кгс/мм²) або тверді (t пл. 500-800⁰С, σ_тек до 50 кгс/мм²).

До м’ягких припроїв належать сплави легкоплавких металів (Sn, Zn, Pb та ін.).

Найбільш поширені олов’яно-свинцеві припої, які забезпечують достатню міцність, корозійну стійкість, малий перехідний опір. Найбільш легкоплавким є сплав Рb- Sn. з 61% Sn. Його tпл. = 183⁰С. Марка П О С –61, П О С –50, П О С –40. Ці припої застосовують для пайки сталі, цинку, свинцю, струмопровідних деталейй із міді та латуні.

Для пайки деталей із Al та його сплавів, а також берилієвих бронз застосовують олов’яно-цинкові припої. ПОЦ-90 (199⁰С) (90% Sn), ПОЦ 70/

Для пайки монтажних з’єднань із Cu, Mo, W застосовують сплави Аg з Рb.

Рb- Ag.

ПСр3, ПСр2,5, (3 и 2,5% Аg) t пл. ≈ 300⁰С,

3%Аg +77% Рb 97% Pb.

Пайка твердими припоями проводиться газовим пальником, або з застосуванням індукційного нагріву. Утворюється спай підвищеної міцності. Для цього ( як припої) застосовують чисту мідь (МО), сплави Сu з Zn (латуні, припої ПМц). Сu- Zn- Ag (ПСр). Такі припої застосовують для пайки заліза, сірого чавуну, сталей, нікелевих та мідних сплавів.

ПМЦ –54 (54% Сu), ПСр 12, ПСр45 (12 та 45% Ag).

t пл. 880⁰С, tп.=800⁰С t_п.= 700⁰С.

ПСр45 45%Ag, 55% Сu.

 

 

План

1. Сучасні досягнення науки, рівень розвитку техніки.

2. Парадигми виробництва майбутнього. Основні напрямки розвитку сучасних техноло­гій.

3. Новітні прогресивні технології. Високі технології, їх ознаки. Галузі застосування високих технологій.

4. Космічні технології. Напрями досліджень у космічній технології.

5. Генна інженерія. Сутність генно-інженерних досліджень. Технології генної інженерії.

6. Біотехнології. Ефективність технологічних процесів, що ґрунтуються на використанні мікроорганізмів.

7. Екологічно орієнтовані технології та виробництва, їх характерис­тика.

8. Нанотехнології. Властивості наносистем. Напрямки розвитку нано-технологій. Позитивні та негативні сторони нанотехнологій.

 

Список використаних джерел:

1. Дичковська, О. В. Системи технологій промисловості [Текст] : навч. посіб. / О. В. Дичковська. – К. : Знання, 2007. – 270 с.

2. Збожна, О. М. Основы технологий [Текст] : учебн. пособ. / О. М. Збожна, 2001. – 385 с.

3. Маслов, В. П. Інформаційні системи і технології в економіці [Текст] : навч. посібн. / В. П. Маслов. – К. : Слово, 2003. – 264 c.

4. Остапчук, М. В. Системи технологій (за видами діяльності) [Текст] : навч. посібн. / М. В. Остапчук, А. І. Рибак. – К. : ЦНЛ, 2003. – 888 с.

5. Паничев, М. Г. Организация и технология отрасли [Текст] : учебн. пособ. / М. Г. Паничев, С. В. Мурадьян. – Ростов-на-Дону : Феникс, 2001. – 448 c.

6. Системы технологий [Текст] : учебн. пособ. / под ред. проф. П. Д. Дудка. - Харків : Бурун Книга, 2003. - 336 с.

 

 

Сучасні досягнення науки, рівень розвитку техніки і створення при-нципово нових її зразків забезпечують можливість розробки і широкого впровадження у виробництво найновіших технологій: електронно-про-меневих, плазмових, імпульсних, біологічних, радіаційних, мембранних, хімічних тощо. Такі технології дають можливість багаторазово підвищи-ти продуктивність праці, підняти ефективність використання ресурсів і знизити енерго- і матеріаломісткість виробництва.

У розвитку сучасних технологій і на перспективу серед великої їх різноманітності виділяють чотири основні напрями.

Перший напрям передбачає повсюдний перехід від періодичних до безперервних технологічних процесів.

Як відомо, періодичні процеси характеризуються надмірними ма-теріало-, енерго- і трудовитратами, простоями або періодичним зни-женням продуктивності обладнання, вони також погано пристосовані для комплексної автоматизації та застосування ЕОМ. Ось чому посту-пова ліквідація періодичних процесів із заміною їх безперервними – головна тенденція в удосконаленні технології сучасного промислово-го виробництва.

Характерними прикладами безперервних процесів є розливання сталі, видалення соку з цукрових буряків, варіння целюлози та напівце-люлози тощо.

Другим напрямом розвитку технологічних процесів є застосування замкнутих циркуляційних схем і перехід до безвідходної технології, яка забезпечує комплексне використання сировини.

Замкнені циркуляційні процеси і побудовані на них технологічні схеми надають змогу повторно використовувати сировину, допоміжні матеріали та енергію. Наприклад, відходи переробки термопластичних полімерів, брухт і стружка металів унаслідок повторної переплавки перетворюються на вихідні промислові матеріали; відходи деревооб­робної промисловості можуть стати як технологічною сировиною, так і основою для створення конструкційних матеріалів; відпрацьовані мас­тила після регенерації стають високоякісними.

Третім напрямом розвитку технологічних процесів є освоєння нових методів дії на речовини і матеріали, застосовуючи нейтронне та лазерне опромінювання, надвисокі температури і тиски, дію пла­зми тощо. Результатом цього може стати отримання нових матеріалів з наперед заданими властивостями, які раніше були недосяжними.

Четвертий напрям передбачає заміну багатостадійних і енерго-містких процесів одностадійними. Це один з шляхів створення малоо-пераційної технології, яка забезпечує економію ресурсів виробництва. До нових методів такої технології належить, наприклад, прогресивний спосіб видобування металу з руд, який виключає доменний процес.

Важливим питанням при вивченні даної теми є питання, пов’язані з розвитком сучасних прогресивних технологій, покликаних суттєво вплинути на ефективність багатьох галузей виробництва. До найбільш вагомих з них відносять технології, які характеризуються сукупністю основних ознак (наукомісткість, системність, фізичне і математичне моделювання з метою структурно-параметричної оптимізації, комп’ю­терне технологічне середовище і автоматизація всіх етапів розробки і реалізації, стійкість і надійність, екологічна чистота), при відповідному технічному і кадровому забезпеченні (прецизійне устаткування, осна­щення й інструмент, певний характер робочого технологічного середо­вища, система діагностики, комп’ютерна мережа управління і спеціалі­зована підготовка персонажа), гарантують отримання виробів з новим рівнем функціональних, естетичних і екологічних властивостей. Усі ці технології об’єктивно є складовими єдиного самостійного напряму в рамках новітніх наукових знань, суть яких більш повно відображається в понятті “високі технології”.

Високі технології(ВТ) (англ. НщН іесИпоІо§у, Иі§И іесп, Иі-іесИ) -найновіші та найпрогресивніші технології сучасності. Технології, ро­зроблені на основі новітніх наукових знань, за своїм технічним рівнем перевищують кращі вітчизняні та іноземні аналоги і спроможні забез­печити передові позиції на світовому ринку наукомісткої продукції.

Зверніть увагу на головну ознаку високих технологій, якою, безу-мовно, є робочий процес. Він домінує у всій технологічній системі та повинен відповідати найрізноманітнішим вимогам, але насамперед бу-ти потенційно здатним забезпечити досягнення нового рівня функціо-нальних властивостей виробу. Тут великі можливості мають ті стійкі та надійні робочі процеси, в яких ефективно використовуються фізичні, хімічні, електрохімічні та інші явища в поєднанні із спеціальними властивостями інструменту, технологічного середовища, наприклад, криогенне різання, дифузійне формоутворення виробів з алмазів тощо.

Поза сумнівом, істотною ознакою ВТ є автоматизація, що базу-ється на комп’ютерному управлінні всіма процесами проектування, ви-готовлення і складання, на фізичному, геометричному і математичному моделюванні, всебічному аналізі моделей процесу або його складових.

До високих технологій належать найбільш наукомісткі галузі про-мисловості, такі як: мікроелектроніка, інформаційні технології, обчис-лювальна техніка, програмування, робототехніка, нанотехнології, атом-на енергетика, космічна техніка, біотехнології, генна інженерія.

Далі зупиніться на розгляді деяких високих технологій, наприклад, космічних, генної інженерії, біотехнології та ін.

Системи космічних технологій.Досягнення космонавтики відк-рили перед людством великі можливості не тільки для наукового пі-знання навколишнього світу, але і для багатьох практичних завдань. Використання штучних супутників Землі для зв’язку, телебачення, мете-орології, картографії, навігації, сільського і лісового господарств, розві-дки рибних ресурсів міцно увійшло до повсякденної діяльності людства.

Використання космічного простору дозволяє зняти екологічні, сировинні й енергетичні обмеження у виробництві в умовах Землі. Безперервне вдосконалення космічних апаратів відкриває все нові та нові можливості їх застосування в науці та виробництві.

Одним з перспективних напрямів розвитку космонавтики є косміч-на технологія.

Змістом космічної технології є сукупність науково-технічних знань про реалізацію технологічних процесів в умовах космічного простору.

Передумовою розвитку космічної технології можна вважати ус-піхи, досягнуті в галузі космічної науки і техніки.

Неминучість виникнення космічної технології можна пояснити таким:

1. Космічний простір має унікальні властивості, такі як: тривала не-вагомість, глибокий вакуум, високі та низькі температури, потоки проникаючої радіації й ін. Вакуум, високі та наднизькі температури, могутня радіаційна техніка широко використовуються в земному виробництві. Проте необхідно відзначити, що використання цих екс-тремальних технологій у наземних умовах надзвичайно дороге і дуже часто лімітоване часом. Комплексні пристрої, реалізовуючи де-кілька чинників космічного простору, завжди є унікальними розро-бками.

2. Маса і габаритні розміри об’єктів, що виводяться в космос, обмежені зараз і будуть обмежені надалі технічними можливостями ракет-носіїв і їх впливом на екологію Землі. Проте є тенденція до укруп-нення об’єктів, які експлуатуватимуться в космосі. Наприклад, пе-рспективна міжнародна космічна станція “Альфа” повинна мати ма-су декілька сотень тонн. Створення таких об’єктів на орбіті вимагає організації складальних, монтажних, випробувальних і контрольних технологічних робіт, які можуть здійснюватися в незвичайних для Землі умовах.

3. Час безперервної експлуатації космічних об’єктів досягає вже за-раз десятків років, наприклад, російський орбітальний комплекс “Мир” експлуатується в даний час більше одинадцяти років. Таке тривале технічне використання об’єктів вимагає добре розвинутої та матеріально забезпеченої системи проведення регламентних, ре-монтних і відновлювальних робіт.

4. У процесі розвитку суспільства виникає необхідність винесення в космос, наприклад на орбіти штучних супутників Землі, частини те-хнологічних комплексів, що мають велике значення. Це – космічні системи зв’язку, метеорології, навігації, геодезії, вивчення природ-них ресурсів Землі, моніторингу її поверхні та ін.

Сьогодні у космічній технології сформувалися два актуальні напря-ми досліджень. Перший напрям – це дослідження і розробки техноло-гічних процесів на користь експлуатації космічних літальних апаратів, що реалізовуються безпосередньо в умовах польоту силами і засо-бами екіпажу. Цей напрям має назву “технологічна діяльність космо-навта” (ТДК).

Другий напрям – це дослідження і розробки з метою отримання речовин і матеріалів з використанням унікальних властивостей космі-чного простору, організація економічно виправданого їх промислово-го виготовлення, яке отримало назву “космічне виробництво”.

З огляду на загальну спрямованість прогресу космонавтики відк-риваються широкі можливості і для розвитку космічних технологій. Так, наприклад, на пілотованих космічних станціях уже тривалий час проводяться експерименти з метою одержання в космосі нових мате-ріалів і таких технологічних процесів, що принципово неможливі на

Землі (створення надчистих металів, багатокомпонентних напівпрові-дникових матеріалів, наприклад, композицій “кадмій – ртуть і телур”, спеціальних сплавів, вивчення процесів дифузії й кристалізації в умовах мікрогравітації). Причому це вдається виконувати не тільки за участі космонавтів, а і в автономному режимі польоту.

В умовах космічної мікрогравітації проведені експерименти з оде-ржання пінометалів, зокрема піноалюмінію. Причому характеристики пінометалів помітно відрізняються від земних, що дає змогу сподіватися на появу виробів з високою питомою стійкістю, гарними демпферними параметрами (властивостями, які зменшують коливання) і більш низь-кою теплопровідністю, ніж у звичайних металів.

В умовах мікрогравітації вдається також одержувати скло з особли-вими властивостями, які потрібні для створення волоконно-оптичних ліній зв’язку, а також високоактивовані лазерні та покращені фотохром-ні й магнітооптичні види скла. Можливе також створення двофазних композиційних оптичних матеріалів.

Вивчаючи дану тему, зверніть увагу на використання космічних технологій для дистанційного вивчення природних явищ і процесів, що відбуваються на земній кулі. Наприклад, використання системи метео-рологічних супутників, картографування та дистанційного зондування різноманітних районів Землі з космосу з метою розробки проектів раціонального використання земель, запобігання ерозії ґрунтів, осушен-ня заболочених угідь, обводнення полів, виявлення пасовищних угідь тощо.

Космічні технології стали надійними помічниками геологів. Супу-тникова інформація внаслідок свого багатоцільового характеру спро-можна стати основою, на базі якої можна проводити комплексні взаємо-узгоджені дослідження, що стосуються геології, сільського, лісового, водного господарств, стану навколишнього середовища. Кінцева ме-та таких досліджень – виявлення додаткових ресурсів, природно-еконо-мічного потенціалу й екосистеми певного регіону України, а також ви-рішення подібних проблем у масштабах планети.

У найближчому майбутньому слід чекати освоєння і реалізації в умовах космічного польоту складних технологічних процесів, пов’я-заних зі створенням унікальних матеріалів і виробництвом принципово нових приладів або апаратів для радіотехнічної, приладобудівної, аві-аційної, космічної та медичної промисловостей.

Генна інженерія.Іншим дуже перспективним напрямом у техно-логії вважають використання здійсненого у 1953 році Д. Д. Уотсоном і Ф. Х. Кріком відкриття структури дезоксирибонуклеїнової кислоти

(ДНК) та розшифрування у 1963 році М. Ніренбергом генетичного коду, що ознаменувалось виникненням нової генетичної, або генної інженерії, метою якої стало керування генетичною основою живих організмів шляхом введення або вилучення з ДНК специфічних генів.

Так була започаткована генна інженерія – спрямоване конструю-вання генетичних систем. З’явилася можливість створювати організми з потрібними людині ознаками, наприклад мікроорганізми, що мають рекордну продуктивність. Ними і стали продуценти антибіотиків або кормового білка з поліпшеним амінокислотним складом. Для рослин-ництва це означало одержання принципово нових гібридів з високою врожайністю і максимальною стійкістю до несприятливих чинників се-редовища. З’явилася можливість ліквідації спадкових дефектів у тва-рин і людини.

При розкритті даного питання зверніть увагу на прикладне вико-ристання генної інженерії, особливо на виникнення так званої генної індустрії ДНК – виробництва фізіологічно активних речовин білкової й іншої природи для медичних і сільськогосподарських потреб. Нині в активі нової галузі є низка унікальних досягнень, передусім, одержання промислових партій ефективного медичного препарату інтерферону – природного противірусного агента, що виробляється організмом у ві-дповідь на зараження вірусом. Цей лікарський препарат одержували до-недавна тільки з лейкоцитів донорської крові. Але для лікування людей, що страждають вірусними інфекціями, потрібно стільки інтерферону, що його виготовлення таким методом є неможливим.

Далі ознайомтесь з використанням досягнень генної інженерії у виробництві інсулінових препаратів, створенні та промисловому ви-користанні гормону росту (наприклад, для лікування опіків і кісткових переломів).

Дуже ефективне застосування ідей і методів клітинної інженерії в рослинництві. Річ у тім, що рослини мають чудову властивість: одна клі-тина у певних умовах може розвитися так, що починає давати біомасу. Традиційним методом з однієї рослини одержують 50–100 нових, а ґру-нтуючись на клітинній технології – до мільйона. Це дає змогу істотно прискорити селекційний процес і створювати нові високоврожайні та стійкі до хвороб і шкідників сорти. Застосовуючи методи клітинної тех-нології, вже вирощують женьшень й інші лікарські рослини, створюють міжвидові гібриди сільськогосподарських рослин, наприклад, карто-плі й томату, які неможливо одержати традиційним шляхом. Велике майбутнє обіцяє розшифрування і пересадка генів азотфіксації. Як відо-мо, цю здатність мають тільки мікроорганізми, що живуть у ґрунті, або

ті, що є в бульбах бобових рослин. Дуже привабливо підсилити процес азотфіксації або надати таких властивостей рослинам, що не мають по-дібної особливості, наприклад, соняшнику або буряку. Це дозволить швидко підвищити врожайність деяких сільськогосподарських культур.

Таким чином, можна зазначити, що генна інженерія – розділ мо-лекулярної генетики, що дозволяє створювати генетичні структури, здатні самовідтворюватись у клітинах, змінювати їх генетичну програ-му та здійснювати синтез сполук з певними заданими властивостями. Як наука вона виникла на основі досягнень біохімії, молекулярної біо-логії, мікробіології та інших наук.

Суть генних інженерних досліджень полягає в такому:

• одержання методом хімічного або ферментативного синтезу відпові-дного гена, фрагмента ДНК, на якому закодовано первинну структу-ру певного біополімера;

• одержання рекомбінатної ДНК шляхом введення та сполучення да-ного гена з векторною молекулою, здатною забезпечити реплікацію його в клітині реципієнта;

• введення рекомбінатних молекул ДНК у відповідне середовище;

• клонування генів – розмноження та відбір однорідного генетичного матеріалу, який забезпечує синтез необхідних речовин.

Генна інженерія створює основи пізнання шляхів і способів “конс-труювання” нових або спрямованої зміни існуючих організмів, сприяє розв’язку проблеми добування біологічно активних сполук, лікарських препаратів. Генна інженерія, разом з клітинною, є основою сучасної біотехнології.

Незважаючи на різні інструменти (електронні мікроскопи в нано-технологіях, ферменти в генній інженерії), у них одна спільна мета – “конструювання” нових речовин і рослин з новими властивостями з існуючих нативних речовин.

Біотехнології. Біотехнологічний процес – це технічне застосуван-ня біохімічних процесів, які відбуваються у живій клітині.

Більшість біохімічних реакцій в організмі є каталітичними. Проце-си в живих клітинах відбуваються не в оптимальних умовах, тобто за ві-дсутності високих температур, тисків тощо. Щоб біохімічні реакції в організмі відбувалися з більшою (необхідною) швидкістю, потрібні біологічні каталізатори. Такі каталізатори характеризуються високою активністю й ефективністю, великою швидкістю перетворень, порів-няно низькою температурою протікання процесів (20–40 °С) в умовах атмосферного тиску. Застосування у промислових масштабах принци-пів біологічного каталізу, який здійснюється природою, дає можли-вість абсолютно по-новому перебудувати цілі галузі промисловості.

При цьому нові промислові технології, що ґрунтуються на біокаталізі, стають практично безвідходними й екологічно чистими.

На сьогодні у промисловості біологічні процеси здійснюються в основному за допомогою мікроорганізмів. Унаслідок цього викорис­товується активність не ізольованих ферментів, а ферментів, які є у складі живих клітин мікроорганізмів.

Ефективність технологічних процесів, що ґрунтуються на вико­ристанні мікроорганізмів як технічних каталізаторів, досить висока. Наприклад, за добу з кожного 1 м³ апарата (біохімічного реактора) отримують 30 кг білків. Щоб одержати за добу таку саму кількість тваринних білків, потрібно утримувати 100 корів, а для виробництва та­кої маси рослинних білків необхідно було б 18 га посівів, наприклад, гороху.

Мікробіологічні процеси набувають поширення у виробництві лікарських препаратів, органічних кислот, спиртів, розчинників тощо.

Так у фармакології з’являється можливість з її допомогою створю­вати велику кількість нових, ще не існуючих ліків. У хімічній промис­ловості, за деякими оцінками, за рахунок застосування біотехнології можна виробляти значну частину всієї продукції. Вже нині за допо­могою біотехнологічних процесів одержують 10-12 % органічної си­ровини. Створення нових мікроорганізмів дозволить організувати ма­сштабне виробництво пластмас з природних цукрів, збагачувати руди цінних металів, перетворювати азот повітря у сполуки, що засвоювати­муться рослинами.

У сільськогосподарському виробництві перспективним є генети­чне поліпшення рослин, що значно підвищить врожайність. Згідно з прогнозами у найближчі 10-20 років за допомогою генної інженерії вироблятиметься понад тисячу найменувань різноманітних продуктів.

Розбудова сучасної біотехнології - яскравий приклад того, як ба­гато дають людству відкриття фундаментальних наук і теоретичні дос­лідження.

Нанотехнологія.Нанотехнологіями (рос. нанотехнологии, англ. папоІескпоІо§іе8, нім. Шпоіескпоіо&еп /рї) у широкому значенні слова прийнято називати міждисциплінарну галузь фундаментальної та при­кладної науки, в якій вивчаються закономірності фізичних і хімічних систем протяжністю порядку декількох нанометрів або часток наноме-тра (нанометр - це одна мільярдна частка метра або, що те ж саме, одна мільйонна частка міліметра (діаметр людської волосини становить бли­зько 80 тис. нанометрів)).

Вужче значення цього терміна прив’язує нанотехнології до розро-бки матеріалів, приладів й інших механічних і немеханічних пристроїв, в яких застосовуються подібні закономірності. Нанотехнології пов’язані з процесами, які протікають у просторових областях нанометрових розмірів.

Тобто нанотехнології можна позначити як технології, засновані на маніпуляції окремими атомами і молекулами для побудови струк-тур із наперед заданими властивостями.

Щоб краще зрозуміти сутність нанотехнологій, зупиніться на ро-згляді їх властивостей. Як відомо, властивості наносистем багато в чому відрізняються від властивостей крупніших об’єктів, що складають-ся з тих же самих атомів і молекул. Наприклад, наночастинки платини набагато ефективніше очищають автомобільні вихлопи від токсичних забруднювачів, ніж звичні платинові каталізатори. Одношарові та ба-гатошарові графітні циліндри нанометрової товщини, так звані вуглецеві нанотрубки, прекрасно проводять електрику та тому можуть стати замі-ною мідним дротам. Нанотрубки також дозволяють створювати компо-зитні матеріали виняткової міцності та принципово нові напівпровід-никові й оптоелектронні пристрої. На сучасному етапі нанотехнології використовують під час виробництва особливих сортів скла, на яких не осідає бруд (застосовується в автомобіле- і авіабудуванні), тощо.

Нанотехнології розвиваються за такими основними напрямами:

• створення матеріалів з ексклюзивними, наперед заданими властиво-стями шляхом оперування окремими молекулами;

• конструювання нанокомп’ютерів, які використовують замість зви-чайних мікросхем набори логічних елементів з окремих молекул;

• збирання нанороботів – систем, що саморозмножуються і призначені для будівництва на молекулярному рівні.

Далі розгляньте перспективи використання нанотехнологій у різних галузях промисловості, наприклад, гірничій промисловості, медицині, архітектурі, машинобудуванні та ін. Так, наприклад, застосування на-нотехнології у гірничій промисловості дозволить, по-перше, створю-вати нові види ресурсів, які можна буде використовувати, а по-друге – здешевити процеси їх видобутку і перероблення. Також можна буде перетворювати одні ресурси на інші. Однак найбільш вражаючим за-стосуванням нанотехнології в добувній промисловості стане освоєння автоматичними фабриками ресурсів Місяця.

Грандіозні перспективи нанотехнології в архітектурі. Розвиток ви-робництва нанотрубок і нанокомпозитів зробить реальними багатопове-рхові дороги і кілометрові хмарочоси. Матеріали, що самоочищаються, зроблять будь-яке місто чистішим, а тонкоплівкові сонячні батареї ско-ротять витрати на електроенергію. Електронний ніс почує щонайменші витоки газу, а оболонки трубопроводів, що самовідновлюються, звіль-нять місто від необхідності утримувати житлово-комунальні організації. Ультрагідрофобні покриття каналізаційних труб зроблять їх надслизь-кими, перешкоджаючи засміченню. Біодеградовані пластмаси зроблять огидні звалища надбанням історії.

Дешеві, легкі та міцні наноматеріали з часом витіснять більшість металів і пластмас. Так, наприклад, вуглецеві нанотрубки будуть у сто разів міцніші за сталь, вдесятеро легші за неї і в тисячі разів мати вищу електропровідність.

У медицині нанотехнології забезпечать прискорення розроблення нових ліків, створення нанопрепаратів і способів доставки лікарських засобів до уражених органів, нановипромінювачів для знищення злоя-кісних пухлин; наноматеріалів, необхідних при лікуванні опіків і ран; у стоматології та косметології. Широкі перспективи відкриваються і у сфері медичної техніки (розроблення засобів діагностики, проведення безболісних операцій, створення штучних органів). За прогнозами вче-них вже в найближчому майбутньому з’являться медичні пристрої ро-зміром з поштову марку. Їх досить буде накласти на рану і цей пристрій самостійно проведе аналіз крові, визначить, які медикаменти необхід-но використовувати і впорсне їх у кров.

Зверніть увагу на використання нанотехнологій у сільському гос-подарстві. Як свідчать численні дослідження, нанотехнології спроможні зробити революцію в сільському господарстві. Молекулярні роботи зда-тні будуть готувати їжу, замінивши сільськогосподарські рослини і тва-рин. Наприклад, теоретично можливо виробляти молоко безпосередньо з трави, минаючи проміжну ланку – корову. Таке “сільське господар-ство” не залежатиме від погодних умов і не потребуватиме важкої фізичної праці, а продуктивності його вистачить, щоб розв’язати про-довольчу проблему раз і назавжди.

Нанотехнології здатні також стабілізувати екологію планети. По-перше, за рахунок насичення екосфери молекулярними роботами-санітарами, що перетворюють відходи діяльності людини на початкову сировину, а по-друге, за рахунок переходу промисловості та сільського господарства на безвідходні нанотехнологічні методи.

Особливі надії на нанотехнології покладають фахівці у галузі електроніки та інформаційних технологій. Нанороботи здатні втілити в життя мрію фантастів про колонізацію інших планет – ці пристрої зможуть створити на них середовище, придатне для життя людини.

Ряд нанотехнологій використовується на практиці - наприклад, при виготовленні цифрових відеодисків (DVD).

Очікується, що вже 2025 року з’являться перші роботи, створені на основі нанотехнологій. Теоретично можливо, що вони зможуть констру­ювати з готових атомів будь-який предмет.

Вивчаючи дане питання, зверніть увагу на позитивні та негативні сторони нанотехнологій.

Позитивні сторони: нанотехнології дозволили розробити нанод-вигун, який працює на хімічному пальному; створити ротаксан - моле­кулярну машину, яка дозволяє “обійти” другий закон термодинаміки; створити нові, стійкі до забруднень та ушкоджень матеріали; наділити інтелектом найзвичніші предмети побуту.

Новітні технології обіцяють подолати нові й поки що невиліковні хвороби. Передбачається, що наночастинки використовуватимуться для доставки до потрібних органів корисних речовин і ліків.

За оцінками експертів, уже до 2010 року 50 % медикаментів ви­роблятимуться за допомогою нанотехнологій.

Люди носитимуть одяг, який змінює колір, обмінюватимуться ві­зитними картками з нанесеною на них відеорекламою, передаватимуть свої емоції за допомогою імплантатів, що відображають настрій.

Жінки милуватимуться собою у комп’ютеризованих дзеркалах, ко­трі коригуватимуть зображення до ідеального, а на своїх нігтях мати­муть манікюр із запрограмованим кольором і візерунками.

Світ майбутнього буде різнобарвним, насиченим життям. Він пере­йде на наступний рівень, де багато сучасних проблем будуть розв’язані.

Негативні сторони: у 1987 році американський вчений Ерік Дер-кслер висунув теорію “сірого слизу”. За його прогнозом у майбутньому з’являться нанороботи завбільшки з бактерію, здатні самостійно ком­понувати молекули в певних комбінаціях. Вихід таких систем з ладу -катастрофа. Самовідтворюючі роботи в разі програмного збою почнуть продукувати нові й нові організми, беручи за матеріал усю доступну біомасу. Внаслідок нанохаосу планету вкриє однорідний шар липких елементів.

Ще одна оцінка перспектив нанотехнологій, що шокує, полягає в тому, що використання нанороботів у медицині стане початком пере­ходу людини з еволюційно-біологічної форми Ното 8аріет у техно­логічну істоту, що саморозвивається - Иапо Заріет. Розумне життя на Землі завершить свій еволюційний етап і надалі розвиватиметься в наноформі за законами саморегуляції. Можливості нанороботів, а також недосконалість людського тіла приведуть до його радикальної “пере­будови”. Иапо Заріепз будуть набагато пристосованішими до життя.

У них не буде статі, статевого розмноження, інстинктів. Їм не потрібні будуть сьогоднішні технічні пристосування - частина з них буде інте­грована в їхні організми. Спільне у Иапо Заріет і людини лише одне -здатність мислити. У перспективі “людство”, що складеться з індивідів Иапо Заріет, інтегруючись на інформаційному рівні, зіллється в єдину особистість - Ме§ашріет, “плоть” яка може бути загалом не визначе­на у просторі.

Також проблемою є складність розроблення наноречовин, маєть­ся на увазі те, що їхній вплив залежатиме більше ніж просто від хімії. Одна тільки мікроскопічна величина наночастинок могла б дозволяти їм легше проникати й вражати людські органи. Речовини наномасшта-бу можуть мати надзвичайні властивості, котрі не узгоджуються з “про­писними” фізикою та хімією, - це може являти собою потенційну за­грозу.

Очікують, що нанотехнології приведуть до революційного зрушен­ня в технології, якісної зміни існуючих виробництв, підвищення точ­ності, надійності контролю і безпеки, а також значного зрушення в су­спільстві.