Карагусов В.И. Нанотехнологии в низкотемпературных, компрессорных и климатехнических системах - файл n1.doc

Карагусов В.И. Нанотехнологии в низкотемпературных, компрессорных и климатехнических системах
скачать (9807.3 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc17762kb.04.04.2011 19:03скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13


В.И. Карагусов


НАНОТЕХНОЛОГИИ В НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ,
КОМПРЕССОРНЫХ И КЛИМАТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ


Монография


Омск 2011
УДК 620.3:621.5

ББК 22.36

К 21
Рецензенты:

Ю.И. Матяш, д-р техн. наук, профессор Омского государственного университета путей сообщения;

В.И. Ляпин, канд. техн. наук, директор ООО СКБ «Термомеханика».

Карагусов В.И.

К 21 Нанотехнологии в низкотемпературных, компрессорных и климатехнических системах: монография / В.И. Карагусов. – Омск: Изд-во ОмГТУ. 2011. – 228 с.
Рассмотрено современное состояние нанотехнологий в применении к низкотемпературным, компрессорным и климатехническим системам в широком диапазоне параметров. Приведены технологии и уникальные свойства наноструктур, которые позволяют создавать перспективные системы с принципиально новыми техническими и потребительскими свойствами. Рассмотрена концепция «Нанодома» на современном уровне и в перспективе.

Предназначена для научных работников, инженеров, аспирантов и магистрантов, связанных с различными направлениями криогенной, холодильной, компрессорной и климатической техники.
УДК 620.3:621.5

ББК 22.36


ОГЛАВЛЕНИЕ





ОГЛАВЛЕНИЕ 3

ВВЕДЕНИЕ 4

НАНОСТРУКТУРЫ, НАНОЭЛЕМЕНТЫ И
НАНОТЕХНОЛОГИИ. 6


1.1. ВИДЫ НАНОСТРУКТУР. 6

1.2. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ, ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ, МЕХАНИЧЕСКИЕ,
ОПТИЧЕСКИЕ, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ, МАГНИТНЫЕ И ДРУГИЕ СВОЙСТВА НАНОСТРУКТУР. 29


1.3. НАНОТЕХНОЛОГИИ, ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОСТРУКТУР. 31

1.4. НАНОТЕХНОЛОГИИ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ. 56

1.5. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ НАНОСТРУКТУР, НАНОМАТЕРИАЛОВ И НАНОТЕХНОЛОГИЙ. 59

НАНОТЕХНОЛОГИИ В СИСТЕМАХ ОХЛАЖДЕНИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ. 69

2.1. НАНОСТРУКТУРЫ, НАНОМАТЕРИАЛЫ И НАНОТЕХНОЛОГИИ В ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ОХЛАДИТЕЛЯХ. 69

2.2. НАНОКРИОГЕННЫЕ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ, ВСТРОЕННЫЕ В ЭЛЕМЕНТЫ МИКРО- И ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ. 81

2.3. СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ С НАНОЗАЗОРАМИ. ЭМИССИОННЫЕ ОХЛАДИТЕЛИ. АКТИВНАЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ 118

2.4. НАНОПОГЛОТИТЕЛИ ЗАПАХОВ, ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ И ПЫЛИ В СИСТЕМАХ ОХЛАЖДЕНИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ. 138

НАНОТЕХНОЛОГИИ В КОМПРЕССОРНЫХ СИСТЕМАХ 141

НАНОТЕХНОЛОГИИ В СИСТЕМАХ ВЕНТИЛЯЦИИ. 153

НАНОТЕХНОЛОГИИ В СИСТЕМАХ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ, ОБОГРЕВА, ОТОПЛЕНИЯ, ОСВЕЩЕНИЯ И ВОДОСНАБЖЕНИЯ. 156

НАНОТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬНЫХ И ОТДЕЛОЧНЫХ МАТЕРИАЛАХ. 160

НАНОТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ АВТОМАТИКИ, УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ, КОМПРЕССОРНЫХ И КЛИМАТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. 165

КОНЦЕПЦИЯ «НАНОДОМА». 188

ПРИЛОЖЕНИЕ. 208

ЛИТЕРАТУРА. 212


ВВЕДЕНИЕ



Нанотехнология (от греч. "nanos" - одна миллиардная часть) – технология осуществления технических процессов на молекулярном уровне. Само понятие «нанотехника» было введено в 1974 году японцем Н. Танигучи [1]. Нанотехнология предлагает собирать отдельные части сверхточных приборов и целые молекулы из отдельных заданных атомов. Манипулирование отдельными атомами стало возможным после того, как в 1981 году Г. Биннинг и Х. Рорер, работники фирмы IBM, сконструировали туннельный электронный микроскоп [2]. С помощью этого прибора были сделаны первые образцы нанотранзисторов и электронных переключателей, состоящих из считанного числа атомов.

Если при уменьшении объема какого-либо вещества по одной, двум или трем координатам до размеров нанометрового масштаба возникает новое качество, или это качество возникает в композиции из таких объектов, то эти образования следует отнести к наноматериалам, а технологии их получения и дальнейшую работу с ними – к нанотехнологиям. Подавляющее большинство новых физических явлений на наномасштабах проистекает из волновой природы частиц (электронов и т.д.), поведение которых подчиняется законам квантовой механики.

Нанотехнология пересекается с различными научными и инженерными дисциплинами, ее единое определение дать трудно, и под ней понимают близкие, но все же отличающиеся области. Вот лишь некоторые:

В некоторых случаях к нанотехнологиям относят объекты, которые не имеют никакого отношения к наноразмерам. Например, в России наноспутниками называют спутники весом меньше 10 кг [3], а в США – меньше 100 кг.

Встречается классификация нанотехнологий с выделением трех направлений: «мокрого», «сухого» и компьютерного [4].

Под «мокрой» нанотехнологией понимают изучение биологических систем, которые существуют предпочтительно в водной среде и включают генетический материал, мембраны, ферменты (биокатализаторы) и другие компоненты клеток. Такие структуры нанометрового размера, как известно, возникли и развиваются в результате эволюции организмов.

«Сухая» нанотехнология берет начало от физической химии и науки о поверхностных явлениях, сосредоточена на получении структур из углерода (например, нанотрубки), кремния, различных металлов и неорганических материалов. Конечная ее цель – создание функциональных устройств, обладающих такой же способностью к самосборке, как и «мокрые» структуры, но без опоры на эволюцию.

Компьютерные нанотехнологии позволяют моделировать сложные молекулы и системы, вычислять их относительную устойчивость и предсказывать поведение. Для создания аналогов созданного природой за сотни миллионов лет требуется немалое время. Моделирование и расчеты позволяют резко – до нескольких десятилетий – сократить этот период.

Многие специалисты под нанотехнологиями понимают получение и использование материалов, частицы или слои которых измеряются несколькими нанометрами или десятками нанометров. При этом широко применяют такие термины, как наноматериалы, нанокристаллы, наноструктуры, наночастицы, нанокомпозиты.

Нанотехнологии принято подразделять на два направления – молекулярные нанотехнологии и технологии наноматериалов.

Наноструктурами принято называть структуры, один из размеров которых имеет величину меньше 100 нм, иногда меньше 1 мкм, наноэлементами – фуллерены, нанотрубки, графен, карбин и пр.

Так как в различных областях знаний термин «нанотехнологии» определяют по-разному, необходимо определиться с терминологией.

Так как предмет этой работы охватывает различные области науки и техники, следует использовать достаточно широкое толкование терминов.

Под термином «нанотехнологии» будем понимать технологии, в которых задействованы объекты с хотя бы одним размером менее 100 нм.

Под термином «системы охлаждения» будем понимать системы, понижающие температуру какого-либо объекта или отводящие от него теплоту.

Под термином «компрессорные системы» будем понимать системы, предназначенные для повышения давления газообразных сред.

Под термином «системы климатехники» будем понимать системы, обеспечивающие заданный микроклимат или комфортные условия в требуемых объемах пространства.

В приложении приведены ведущие фирмы, занимающиеся нанотехнологиями.

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации