Козырева Л.В. Ресурсосберегающие нанотехнологии на предприятиях технического сервиса - файл n1.doc

Козырева Л.В. Ресурсосберегающие нанотехнологии на предприятиях технического сервиса
скачать (14049.6 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc16465kb.19.11.2010 19:06скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9
Министерство образования и науки Российской Федерации

Тверской государственный технический университет
Л.В. Козырева
РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ

НА ПРЕДПРИЯТИЯХ

ТЕХНИЧЕСКОГО СЕРВИСА

Монография
Издание первое

Тверь 2010

УДК 620.9:66:541.6:629.3-022.532

ББК 31.19:35:30.82
Козырева, Л.В. Ресурсосберегающие нанотехнологии на предприятиях технического сервиса: монография / Л.В. Козырева. Тверь: ТГТУ, 2010. 188 с.

Исследуются основные направления развития нанотехнологии в области создания наноматериалов методом химического газофазного осаждения металлоорганических соединений и углеводородов.

Представлены результаты изучения термодинамики процессов получения наноструктур, молекулярно-кинетической модели формирования наноразмерных пленок, обоснование выбора исходных реагентов, технологических режимов, оборудования для создания наноматериалов с заданными физико-механическими свойствами.

Рассмотрены вопросы теории и практики применения полимерных нанокомпозитов при изготовлении и восстановлении деталей машин в условиях предприятий технического сервиса.

Предназначена для инженеров, конструкторов машиностроительных и ремонтных предприятий, студентов, аспирантов инженерных специальностей, научных работников и преподавателей вузов.

Рецензенты: зав. кафедрой «Геология, переработка торфа и сапропеля» Тверского государственного технического университета, доктор технических наук Суворов В.И.; зав. кафедрой «Детали машин и подъемно-транспортирующие машины» Московского государственного агроинженерного университета им. В.П. Горячкина, доктор технических наук, профессор Казанцев С.П.; зав. кафедрой «Органическая химия» Тверского государственного университета, доктор химических наук, профессор Ворончихина Л.И.
ISBN 978-5-7995-0531-8 © Тверской государственный

технический университет, 2010

© Козырева Л.В., 2010


ВВЕДЕНИЕ
За последние годы во многих отраслях промышленности и сельского хозяйства наблюдается сокращение парка машин, увеличение физического и морального износа техники. Это приводит к нарушениям технологических процессов на предприятиях, сокращению производства продукции при повышении ее себестоимости. Положение усугубляется тем, что темпы пополнения техники (в среднем менее 1% в год) значительно уступают темпам ее списания (4–6% в год). Увеличивается продолжительность простоев машин вследствие технических неисправностей. В сложившихся условиях поддержание техники в исправном состоянии необходимо обеспечивать ее ремонтом. Однако доля ремонта машин и оборудования на специализированных предприятиях не превышает 7% от необходимого объема. Затраты на ремонт и обслуживание техники растут и составляют более 60 млрд. руб. в год.

При острейшем дефиците машин и оборудования в условиях экономического и технологического кризисов, характеризующих современное состояние отечественных предприятий всех отраслей, большое значение приобретают меры, направленные на прекращение спада инженерно-технического обеспечения и поиск путей поэтапного развития инженерно-технической сферы производств. Основная роль в этом процессе отводится освоению методов высокоэффективного использования имеющегося парка машин и оборудования, ремонта и модернизации машин, реализация которых на предприятиях технического сервиса невозможна без использования научных достижений в области нанотехнологий [1, 2, 3].

Нанотехнология – это совокупность методов и приемов, обеспечивающих возможность контролируемым образом создавать и модифицировать объекты, включающие хотя бы в одном измерении компоненты с размерами менее 100 нм и в результате этого получившие принципиально новые качества, позволяющие осуществлять их интеграцию в полноценно функционирующие системы большего масштаба.

Становление нанотехнологий как перспективного научного направления было стимулировано разработкой полупроводниковых наноструктур, выращиваемых методами молекулярно-пучковой и металлоорганической эпитаксии, и созданием на их основе принципиально новых приборов и устройств электроники и оптоэлектроники, широко используемых сейчас в системах хранения, передачи и обработки информации, а также исследованиями в области генной инженерии и материаловедения (поверхностное упрочнение, фуллерены, катализаторы, мембраны).

Мощным толчком к развитию нанотехнологий послужило открытие в 80-х годах ХХ века туннельной микроскопии, идеи которой легли в основу разработки широкого спектра современных зондовых методов диагностики материалов на наноуровне (10-9 м), а также ряда технологических приемов.

Выдающиеся открытия последних лет в области физики низкоразмерных систем и структур (целочисленный и дробный квантовые эффекты Холла, квазичастицы с дробным зарядом и др.) позволяют сделать вывод о том, что дальнейшие фундаментальные исследования в этом направлении приведут к развитию новых представлений о природе веществ и в обозримом будущем к выводу нанотехнологий и методов наноконструирования на качественно новый уровень [4, 5].

Нанотехнологии характеризуются междисциплинарным характером развития. Происходит конвергенция неорганических, органических и биологических объектов, что позволяет создавать принципиально новые материалы, микромеханизмы, биокомпьютеры, интеллектуальные материалы, новые типы медицинских технологий.

По оценкам экспертов, предполагаемый мировой рынок нанотехнологий к 2015 году достигнет 1–2 трлн. долларов США. Рост объема использования нанотехнологий будет происходить в несколько этапов с первоначальным доминированием производства высокотехнологичных продуктов прежде всего для легкой, косметической, фармакологической промышленности и машиностроения. Именно сейчас начинается раздел мирового рынка в наноиндустрии, завершение этого процесса прогнозируется к 2015 г.

Анализ проводимых в Российской Федерации работ дает основания полагать, что наиболее перспективными направлениями развития нанотехнологий в краткосрочной перспективе (практическое использование в ближайшие три–десять лет) являются:

методы и аппараты для исследования свойств наночастиц и наноструктур с пространственным разрешением на атомном уровне с использованием синхротронного излучения и нейтронных пучков;

наноматериалы: нанотрубки, фуллерены, нанопорошки;

защитные и функциональные покрытия (в том числе лаки, краски) для строительства, машиностроения, авиакосмической техники, материалы для средств индивидуальной защиты;

наноматериалы и наноустройства для вооружения и военной техники;

наноматериалы оптоэлектроники, включая светодиоды, солнечные и фотоэлектрические преобразователи;

композиционные материалы с нанонаполнителями: сверхпластичные полимеры, сверхтвердая керамика, полимеры с точными формами, оптические, магнитные, проводящие материалы;

наноструктурированные материалы, в том числе алмазные с особыми физическими свойствами: сверхпроводящие, радиопоглощающие, радиационностойкие, оптические, размеростабильные, магнитные, полупроводниковые и т.д.;

углеродные наноматериалы для инструментов манипулирования, обработки и сборки на наноуровне с целью создания электроннооптических устройств, а также для использования в медицине;

наномембраны, нанофильтры, катализаторы, нанодатчики и наносенсоры, включая био- и химические датчики для систем очистки жидких и газовых сред [5, 6, 7].

Некоторые из перечисленных направлений развития нанотехнологий, прежде всего создание различных видов наноматериалов с заданными физико-механическими и эксплуатационными свойствами, могут успешно применяться в процессах изготовления, восстановления, упрочнения деталей машин и оборудования, реализуемых на предприятиях технического сервиса.

Особый интерес представляют полимерные нанокомпозиты (ПНК) – композиционные материалы на основе полимерной матрицы, модифицированные или наполненные наноразмерными структурами: наночастицами, нанотрубками, нановолокнами, нанопленками, нанесенными на макронаполнители, и т.д. Благодаря разнообразию возможных вариантов сочетания компонентов ПНК можно добиться целого ряда преимуществ по сравнению с традиционными композитами, в том числе повышения механической прочности, улучшения электрических свойств, теплостойкости и химостойкости, снижения металлоемкости изделий за счет применения полимерных, керамических и углеродных наноструктур, ресурсосбережения (достижение необходимых физико-механических характеристик материала при минимальных затратах энергии и реагентов), уменьшения массогабаритных характеристик изделий и ряда других.

Получение композитов с заданными свойствами сопряжено с необходимостью проведения комплекса научно-исследовательских работ: анализа термодинамики и кинетики химических реакций; выбора оптимальных исходных реагентов, оборудования, технологических режимов создания наноматериалов; определения количественного и качественного состава ПНК для конкретных деталей с учетом условий их эксплуатации.

В данной монографии предпринята попытка анализа и обобщения наработанных результатов в области получения наноматериалов методом химического газофазного осаждения и их применения в процессах изготовления и восстановления деталей машин в условиях предприятий технического сервиса.

ГЛАВА 1
ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ НАНОТЕХНОЛОГИЙ

И НАНОМАТЕРИАЛОВ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ

ТЕХНИЧЕСКОГО СЕРВИСА

  1   2   3   4   5   6   7   8   9


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