LED телевизоры
Матрица светодиодов
Светодиодная матрица представляет собой определенное количество светодиодов, которые размещаются на одной площадке. Главные характеристики таких устройств это яркость и размеры. Большое количество применяемых диодов позволяет добиться высоких показателей освещения. Устанавливаются подобные матрицы чаще всего в специальных плафонах, которые могут использоваться в различных местах, например в салоне автомобиля, в его бардачке или в багажнике. (сигнальная лампа)
LED телевизоры – это телевизоры, принцип работы которых основывается на использовании светодиодов. Они дают возможность добиться хорошего качества изображения и позволяют экономить на электроэнергии. Благодаря небольшим размерам таких диодов, телевизионные экраны имеют значительно меньшую толщину, чем у традиционных моделей. Кроме того, подобные устройства характеризуются надежностью и достаточно большим сроком службы. Все телевизоры, изготовленные по этой технологии, имеют боковую подсветку экрана и подсветку за матрицей.
Как видим, несмотря на свою простоту, диоды нашли применение в самых разнообразных технических областях, и без их использования работа многих устройств весьма проблематична. Следует заметить, что диоды находят и новые сферы применения.
2. Мембранные фильтры для очистки воды
Вода – источник жизни. Вот почему каждый из нас заинтересован в том, чтобы вода в нашем доме была чистой, безвредной и безопасной. Достичь этого, впрочем, не так уж и просто: усложняют ситуацию плохая экология, старые водопроводные системы, а также ряд других факторов, которые отнюдь не делают воду чище и полезнее. Реальность такова, что вода, которая течет из нашего крана, становится источником наших проблем, поскольку в ней преобладает множество соединений.
Одним из наиболее эффективных методов очистки воды сегодня считается нанофильтрация. Нанофильтрация — это процесс фильтрации воды через полупроницаемую ультратонкую мембрану, которая задерживает различные растворенные загрязнители на молекулярном уровне. В основе метода очистки воды нанофильтрацией лежит использование принципа обратного осмоса, при котором в результате некоторых процессов жидкость разделяется на две неравные части, одна из которых представляет собой кристально чистую воду без примесей, а вторая — концентрированный солевой рассол. Для нанофильтрации воды в системах водоочистки используются специальные установки, в которых основным функциональными элементами является полупроницаемая мембрана и насос, необходимый для обратного осмоса.
В основе очистки воды методом нанофильтрации, в отличии от очистки воды с применением сильнокислотного катионита, лежит физический процесс, известный как обратный осмос. Если при осмосе вода, разделяемая на две части полупроницаемой перегородкой, равномерно распределяется и содержит одинаковое количество растворенных веществ, то при обратном осмосе дело обстоит иначе: вода при нанофильтрации разделяется на две неравные части, каждая из которых содержит разные доли растворенных веществ — меньшая часть будет представлять собой концентрированный солевой раствор, а большая — кристально чистую воду.
При нанофильтрации воды через полупроницаемую мембрану используется давление, которое позволяет обращать осмос и отделять растворенные вещества от чистой воды. В результате приложения давления молекулы воды продавливаются сквозь полупроницаемую мембрану, в то время как более крупные молекулы веществ с отличными от молекул воды свойствами остаются с обратной стороны мембраны.
Механизмом переноса молекул воды чрез полупроницаемую мембрану при нанофильтрации является активированная диффузия — процесс, при котором два смежных вещества под воздействием давления соединяются на молекулярном уровне, в результате при нанофильтрации молекулы воды проходят сквозь мембрану и отделяются от нее с обратной стороны.
Селективность полупроницаемых мембран, используемых для нанофильтрации воды, обуславливается особенностями их строения и составом, таким образом полупроницаемые мембраны для нанофильтрации воды пропускают только молекулы воды, некоторые органические молекулы, сходные по своим свойствам с молекулой воды, и некоторые одновалентные ионы. Таким образом, прошедшая нанофильтрацию вода может содержать некоторое количество растворенных веществ вроде натрия или хлора, чье в воде допустимо.
В основном метод очистки воды нанофильтрацией применяется для опреснения воды и удаления из нее всех растворенных примесей. Однако этот метод может применяться и, скажем, в локальных очистных сооружениях. Воду, прошедшую нанофильтрацию, не рекомендуется употреблять в пищу, так как из воды извлекаются все примеси, в том числе необходимые человеческому организму минеральные вещества и соли. Метод очистки воды нанофильтрацией чаще всего используется для получения чистой технической воды, которая будет использована в промышленности с различными целями. Так, например, нередко нанофильтрацию воды используют для очистки воды в котельных, где растворенные загрязнители способны нанести непоправимый вред котельному оборудованию.
Установки для нанофильтрации воды, используемые в локальных и прочих очистных системах, представляют собой достаточно сложные системы, основными функциональными элементами которых является селективная мембрана и насос, подающий воду в корпус фильтра для нанофильтрации воды. Эти два блока фильтры для нанофильтрации выполняют основную часть работы, позволяя на выходе получить кристально чистую воду.
Селективная мембрана установки для нанофильтрации воды представляет собой тонкую композитную пленку, состоящую из двух слоев. Первый слой мембраны для нанофильтрации представляет собой тонкий слой сплошного материала, который и участвует в активированной диффузии. Второй слой или подложка мембраны для нанофильтрации воды представляет собой более грубый пористый материал, который служит для укрепления активного слоя мембраны для нанофильтрации. Вода проходит через поры подложки мембраны для нанофильтрации.
Как и любой другой сложный фильтр для очистки воды, установки для нанофильтрации нуждаются в постоянном уходе и регулярном обслуживании. Причина этого кроется в засорении мембраны для нанофильтрации: во время активированной диффузии вода проходит сквозь мембрану, в то время как молекулы растворенных загрязнителей остаются на ее поверхности, препятствуя контакту воды с поверхностью мембраны для нанофильтрации. Засоренная мембрана для нанофильтрации поначалу играет роль двойного фильтра: через слой налипших частиц загрязнителя проходит только вода, однако с полным засорением мембраны для нанофильтрации возникает необходимость увеличения давления для нормальной диффузии воды сквозь мембрану для нанофильтрации, постоянное увеличение давление же способно привести к механическим повреждениям мембраны и выходу установки для нанофильтрации воды из строя.
Для предотвращения потери работоспособности установкой для нанофильтрации воды необходимо периодически промывать мембрану. Для промывки мембраны используется чистая вода, которая смывает слой частиц загрязнителя с поверхности мембраны для нанофильтрации воды , и выводит их через отверстие для слива солевого раствора, расположенного в первом блоке корпуса установки для нанофильтрации воды .
При эксплуатации установки для нанофильтрации воды обязательным считается соблюдать все правила эксплуатации установки. Мембрана, являющаяся основным функциональным элементом установки для нанофильтрации, отличается высокой чувствительностью к любым воздействиям внешней среды. Так, например, перепады давления в системе неизбежно приведут к механическому повреждению мембраны для нанофильтрации воды , что приведет к потере мембраной селективности и неэффективности работы установки для нанофильтрации воды .
Также мембраны для нанофильтрации чувствительны к действию некоторых химических элементов. К таким элементам, например, относится хлор, который при контакте с мембраной для нанофильтрации разъедает ее тонкий слой, что приводит к необходимости замены мембраны в связи с потерей работоспособности.
Механически повредить тонкий слой композитной мембраны для нанофильтрации могут также крупные частицы нерастворимых загрязнителей. Так, например, частицы ржавчины, песка или глины нанесут непоправимые повреждения мембране для нанофильтрации воды , что приведет к необходимости ремонта установки для нанофильтрации.
Для предотвращения механических и химических повреждений, вызываемых загрязнителями воды, рекомендуется перед установкой для нанофильтрации воды устанавливать сорбционные фильтры, которые эффективно удаляют из воды любые загрязнители, включая нерастворимые загрязнители и такие химически опасные для мембраны нанофильтрации элементы как хлор.
Различаются несколько основных типов установок для нанофильтрации в зависимости от тех или иных конструктивных особенностей устройства, что свойственно и установкам типа УДВ. Получить более подробную информацию об УДВ 1/1 можно здесь. Возвращаясь к нанофильтрации, существуют установки с одним и несколькими модулями. Под модулем установки для нанофильтрации воды обычно подразумевают один корпус с одной установленной мембраной. Установки для нанофильтрации с несколькими модулями используются в основном в тех областях промышленности, где принципиальное значение имеет чистота воды, то есть отсутствие в ней любых примесей и загрязнителей.
Установки для нанофильтрации воды используются в основном для полного обессоливания воды, то есть для получения технической воды, которая может быть использованы в промышленности для самых разнообразных нужд от промывки металлического оборудования, контакт с неочищенной водой которых приводит к их выходу из строя, до пищевой промышленности, где техническая вода используется для производства той или иной продукции. Широко распространены установки для нанофильтрации воды в химической промышленности, где зачастую чистота воды имеет решающее значение для тех или иных процессов. Зачастую установки для нанофильтрации используются в котельных и системах отопления, где неочищенная вода становится причиной возникновения накипи и значительно снижает эффективность работы системы. Не малое распространение имеют установки для нанофильтрации в системах водоснабжения различных медицинских учреждений, фармацевтических компаниях, нефтеперерабатывающей промышленности. В некоторых случаях установки для нанофильтрации воды используются для очистки опасных для окружающей среды сточных вод некоторых отраслей производства. Это связано с высокой степенью эффективности работы установок для нанофильтрации воды.
3. Углеродные нанотрубки
Изобретение относится к области очистки сильнозагрязненной органическими соединениями воды преимущественно в аварийных ситуациях, при авариях на нефтепромыслых, нефтеперерабатывающих предприятиях, трубопроводном транспорте, предприятиях химической промышленности, сопровождающихся мощными загрязнениями водного бассейна, и может быть использовано для создания промышленных стационарных или мобильных очистных установок. Сущность изобретения: способ очистки сильнозагрязненной воды осуществляют при перемешивании в присутствии волокнистого материала и адсорбента с последующей фильтрацией через перфорированное сито, причем в качестве волокнистого материала используют углеродные нанотрубки, а в качестве адсорбента - гранулированный поропласт при следующем соотношении компонентов.
К настоящему времени разработаны многочисленные способы и устройства для очистки воды от органических загрязнений с использованием природных и синтетических адсорберов, наиболее эффективными из которых считаются активированные угли и ионообменные смолы. Известно совместное использование для очистки воды, в том числе промышленной, адсорбентов различных типов (Патент США N 4913808, кл. B 01 D 27/02, 1990).
Указанные способа и устройства либо громоздки и многостадийны, либо не обеспечивают достаточной степени очистки и быстро теряют эффективность в условиях сильнозагрязненных (до 1000 - 2000 мг/л) нефтепродуктами вод, что характерно для аварийных ситуаций и обычных условий водообеспечения в нефтедобывающих районах России.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ очистки сточных вод (Патент РФ N 2063383, кл. C 02 F 1/28, Б.И. N 19, 1996) - прием совместного применения волокнистых и порошкообразных адсорбентов, который сочетает преимущества и уменьшает недостатки отдельных адсорбентов при определенных соотношениях между ними. Данный подход целесообразен в тех случаях, когда необходимо снизить стоимость адсорбента без ухудшения его показателей или требуется увеличить эффективность композиции выше эффективности каждого из компонентов в отдельности. При этом степень очистки сточных вод может быть увеличена в четыре и более раза по сравнению с отдельно взятыми компонентами при общем снижении времени контакта с адсорбентами. Так, смеси 35 - 90% оксида алюминия с 10 - 65% активированной целлюлозы обеспечивают очистку сточных вод от нефтепродуктов в 20 раз, а взятые по отдельности компоненты снижают содержание нефтепродуктов в 2 - 5 раз.
Однако предложенное техническое решение неэффективно для глубокой очистки сточных вод от нефтепродуктов, особенно при высокой их исходной концентрации.
Предлагаемое изобретение решает техническую задачу повышения эффективности очистки сильнозагрязненных вод.
Указанная техническая задача решается следующим образом. В способе очистки сильнозагрязненной воды с использованием волокнистого материала и адсорбента, где согласно изобретению в качестве волокнистого материала используют углеродные нанотрубки, а в качестве адсорбента - гранулированный поропласт при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углеродные нанотрубки - 5 - 30
Поропласт - 70 - 95
Способ осуществляют следующим образом. Сильнозагрязненную воду перемешивают с углеродными нанотрубками и поропластом в емкости с последующей фильтрацией через перфорированное сито.
Углеродные нанотрубки представляют собой продукт термокаталитического пиролиза углеводородного сырья на никелевом катализаторе.
Гранулированный поропласт представляет собой материал, полученный путем спекания измельченного поливинилхлорида.
Оптимальное соотношение в композиции углеродных нанотрубок и поропласта является 20: 80 мас.%. Минимальное количество нанотрубок является 5 мас.%, так как меньшее количество не обеспечивает более глубокую степень очистки сильнозагрязненных сточных вод. При концентрациях углеродных нанотрубок свыше 30 мас. % не обеспечивается достаточного синергизма для проведения глубокой очистки сильнозагрязненных стоков. Очистка сильнозагрязненной органическими соединениями воды предложенным способом описана примерами.
Пример 1. Модельную воду, содержащую 200 мг/л эмульгированных и водорастворимых нефтепродуктов, подавали в емкость, заполненную адсорбентами при соотношении поропласта и углеродных нанотрубок 95:5 (мас.%) и содержащую перемешивающее устройство. Композиция, состоящая из углеродных нанотрубок и поропласта, загружается в стакан 2 емкости 1 через люк 5. Сточная вода подается через патрубок 6, после чего включается перемешивающее устройство 3. Перемешивающее устройство вращается со скоростью 180 об/мин, причем очистку осуществляют в течение 30 мин. После чего открывают задвижку 9 патрубка 7 для спуска очищенной воды. Коэффициент очистки воды от нефтепродуктов составил 229,7.
Сравнение предлагаемого способа очистки воды от нефтепродуктов и прототипа показало, что заявляемый способ обеспечивает более высокую степень очистки от нефтепродуктов, чем способ по прототипу, и может быть использован для создания промышленных стационарных или мобильных очистных установок.
4. Плазменное напыление
Плазменная наплавка (Plasma transfer Arc, PTA) является современным способом нанесения износостойких покрытий на рабочую поверхность при изготовлении и восстановления изношенных деталей машин.
Плазмой называется высокотемпературный сильно ионизированный газ, состоящий из молекул, атомов, ионов, электронов, световых квантов и др. При дуговой ионизации газ пропускают через канал и создают дуговой разряд, тепловое влияние которого ионизирует газ, а электрическое поле создает направленную плазменную струю. Газ может ионизироваться также под действием электрического поля высокой частоты. Газ подается при давлении в 2 …3 атмосферы, возбуждается электрическая дуга силой 400 … 500 А и напряжением 120 … 160 В Ионизированный газ достигает температуры 10 … 18 тыс. С, а скорость потока - до 15000 м/сек. Плазменная струя образуется в специальных горелках - плазмотронах. Катодом является неплавящий вольфрамовый электрод.
В качестве плазмообразующих газов можно использовать аргон, гелий, азот, кислород, водород и воздух. Наилучшие результаты наплавки получаются с аргоном и гелием.
Достоинствами плазменной наплавки являются:
1. Высокая концентрация тепловой мощности и минимальная ширина зоны термического влияния.
2. Возможность получения толщины наплавляемого слоя от 0,1 мм до нескольких миллиметров.
3. Возможность наплавления различных износостойких материалов (медь, латунь, пластмасса) на стальную деталь.
4. Возможность выполнения плазменной закалки поверхности детали.
5. Относительно высокий КПД дуги (0.2 …0.45).
6. Малое (по сравнению с другими видами наплавки) перемешивание наплавляемого материала с основой, что позволяет достичь необходимых характеристик покрытий.
Поверхность детали необходимо готовить к наплавке более тщательно, чем при обычной электродуговой или газовой сварке, т. К. Посторонние включения уменьшают прочность наплавленного слоя. Для этого производится механическая обработка поверхности (проточка, шлифование, пескоструйная обработка), иногда обезжиривание. Мощность электрической дуги подбирают такой, чтобы сильно не нагревалась деталь, и чтобы основной металл был на грани расплавления.
5. Солнечные батареи
Группа ученых из Института солнечной энергетики Фраунгофера (Fraunhofer ISE), Soitec, CEA-Leti и Берлинского центра Геймгольца заявила о достижении нового рекорда КПД преобразования энергии солнечного света в электричество с помощью новой четырехкаскадной конструкции солнечного элемента. Новый рекорд эффективности при 297-кратной концентрации солнечного света был получен после трех лет интенсивных исследований. Данный рекорд означает, что 44,7% всей солнечной энергии, от УФ диапазона до ИК, преобразуется в электрическую энергию. Это достижение является важным шагом на пути к 50-процентной эффективности и дальнейшему уменьшению стоимости электричества, полученного из энергии Солнца.
Описанные солнечные элементы используются в фотогальванических электрогенерирующих установках с концентраторами (CPV), позволяющих более чем в 2 раза увеличить эффективность традиционных солнечных батарей за счет концентрации солнечного света на элементе. Многокаскадные солнечные элементы на основе соединений A3B5, изначально применяемые в космосе, являются сейчас самой перспективной наземной технологией для реализации высокой эффективности преобразования солнечного света в электричество. Такие многокаскадные элементы представляют собой многослойную структуру, где разные каскады сделаны из различных полупроводниковых соединений группы A3B5. Отдельные каскады поглощают разные диапазоны длин волн солнечного спектра.
Эта чрезвычайно эффективная технология применяется на солнечных электростанциях в регионах с высоким процентом прямого солнечного излучения. В настоящее время установки Soitec работают в 18 странах, включая Италию, Францию, ЮАР и Калифорнию.
6. Прозрачный эластичный органический светодиод
Группа исследователей из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе под руководством Цибина Пэя (Qibing Pei) разработали прозрачные, эластичные, легко растягиваемые органические светодиоды, передаёт «Компьюлента» со ссылкой на журнал Nature Photonics.
В материале, по толщине не превосходящем обычные обои, слой люминесцентного полимера размещён между двумя прозрачными эластичными электродами. Они состоят из сети серебряных нанонитей, заключённых в эластомер – гибкий и эластичный полимер. Во время испытаний материаловеды растягивали плёнки из органических светодиодов на 30% тысячу раз подряд, и всё равно материал продолжал работать с прежней эффективностью. Его работе не мешало даже 120-процентное растягивание.
Новые ультрарастяжимые экраны способны в одной физической ячейке иметь огромное количество пикселов, что отличает их от менее эластичных гибких аналогов. В то же время на них можно смотреть под любым углом без потери качества изображения.
После выключения такие дисплеи могут быть почти прозрачными, и не исключено, что в перспективе они приведут к появлению светящихся штор или штор-экранов, а также гибких настенных «обоев», демонстрирующих любой желаемый пейзаж. Наконец, на основе разработанных полимеров возможно создание растягиваемых или складных экранов для смартфонов.
Заключение
Нанотехнология – без сомнения самое передовое и многообещающее направление развития науки и техники на сегодняшний день. Возможности её поражают воображение, мощь – вселяет страх. Нанотехнология в корне изменит нашу жизнь. Появятся новые возможности, идеи, вопросы и ответы. Описанные технологии все же уже пройденный этап (хотя и открывающий большие дороги развития), и взоры ученых обращены к новым горизонтам. Уже сегодня имеются проекты по конструированию устройств, состоящих всего из одной молекулы. Речь идет о переключателях, шарикоподшипниках, приводах и даже целых двигателях для нанокронштейнов. Некоторые разработки ведутся в области самовоспроизводимых механизмов на базе человеческой молекулы ДНК.
Библиографический список
1. ФЗ № 261"Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации "
2. ФЗ №416-ФЗ "О водоснабжении и водоотведении"
3. ГОСТ 12.3.039-85 Система стандартов безопасности труда плазменная обработка металлов
4. СТАНДАРТ Е 2456-06 Терминология в нанотехнологии
5. Патент РФ №2159743 Способы очистки сильнозагрязненной воды
6. Свидиненко Ю. Нанотехнологии в нашей жизни / Свидиненко Ю. // Наука и жизнь.
7. Мамонтов Д. Наука. Десять в минус девятой/ Мамонтов Д.// Популярная механика. - 2009. - № 4.
8. Данные сайта http://korrespondent.ru.
9. Данные сайта http://www.price.od.ua
10. Научно-электронный портал Нано Инфо http://nano-info.ru/
11. Федеральный интернет портал http://www.portalnano.ru/
12. Электронный журнал НИАЦ "Н и Н"/ Популярно о нанотехнологиях // Популярные нанотехнологии Электронный журнал НАНО? Это просто!// РУСНАНО
13. Электронный журнал Нано Дайджест
14. Электронный журнал «Nano News Net»
15. Электронный журнал «Российские технологии»