Материалы. Материаловедение. Наноматериалы (Нанотехнологии - см.621.3.049.76)

В книге представлена основная информация, характеризующая современное состояние нанотехнологии. Особое внимание уделено истории развития науки о нанотехнологиях, применению достижений нанотехнологий в различных областях промышленности, а также проблемам и перспективам развития нанотехнологий.

В книге в легкой и непринужденной форме рассказывается о совсем непростых и серьезных вещах о рисках нанотехнологий. Серая слизь и боевые нанороботы вот всё, что знает рядовой потребитель об угрозах, связанных с нанотехнологиями. Но это лишь капля в море. Велик разрыв между миром «нано» и миром «макро», по этому понять характер угроз, исходящих от этого мира, очень сложно. Но именно от этого понимания зависит, насколько человек сможет овладеть нанотехнологиями, научиться безопасно обращаться с наноматериалами, контролировать распространение нанопродуктов, не допускать использования результатов научно технического прогресса во вред себе и окружающей среде.

Представлены традиционные технологии минеральных вяжущих (гипсовых, известковых и гидравлических) и способы их модифицирования. Показана возможность увеличения прочности и некоторых других основных показателей качества конечных изделий на основе минеральных вяжущих путем введения в них добавок (в т.ч. наноструктурных) различного назначения. Представлены результаты исследований состава и структуры продуктов твердения наномодифицированных вяжущих различными физико-химическими методами. Указаны возможные направления усовершенствования существующих технологий наномодифицирования.

Нанохимия - быстро развивающаяся область науки, направленная на получение и изучение физико-химических свойств частиц вещества, имеющих размеры в несколько нанометров, и материалов на их основе. Подобные частицы обладают высокой реакционной способностью в широком интервале температур и размерной зависимостью свойств. Исследования в области нанохимии открывают перспективы для синтеза химических веществ и функциональных материалов с принципиально новыми и необычными свойствами. Настоящее пособие может рассматриваться как введение в область нанохимии и служить для студентов определенным указателем и справочным руководством в обширном мире наносистем, наноструктур и наноматериалов. Специальные разделы посвящены способам получения и свойствам наночастиц металлов и оксидов металлов, углерода, нанокомпозитам и искусственным метаматериалам. В пособии приведены четыре примера получения наноматериалов, которые могут быть использованы при постановке отдельных лабораторных работ.

В книге в популярной форме рассказывается о междисциплинарном комплексе технологий, объединенных термином «нано». Одинаково просто рассказано как о «несложных» нанотехнологиях, связанных с вполне понятными на бытовом уровне эффектами, так и о технологиях квантовых, а равно технологиях, построенных на понимании и использовании механизма жизни. Легко и доступно рассказано о множестве возможных практических применений различных наноэффектов, т. е. тех технологий, которые нашли, или в ближайшем (а может и отдаленном) будущем найдут свое применение в различных секторах экономики и человеческой деятельности. Среди таких секторов энергетика, космонавтика, медицина и множество других.

В книге систематизированы нанообъекты, методы их получения и исследования, описаны магистральные направления развития науки о наноструктурах и важнейшие сферы применения нанопродуктов: электроника, аэрокосмическая техника, медицина и здравоохранение, оборона и национальная безопасность, потребительские товары. Обсуждаются морально-этические проблемы и социально-экономические последствия нанореволюции.

Достижения нанотехнологий основаны на принципиально новых научных знаниях о природе строения материалов, и, соответственно, принципиально новых технологиях и принципах конструирования. В данной работе собраны наиболее яркие (по мнению автора) публикации последних лет /1-20/ о наиболее значимых достижениях в области нанотехнологий и наноэлектроники и перспективах их развития. В ряде случаев публикации приведены практически без купюр, чтобы не исказить мнение авторов по наиболее важным их идеям и утверждениям. Автор взял на себя лишь труд отобрать из буквально «моря информации» материалы, соприкасающиеся с направлениями технических дисциплин ПГУТИ, скомпоновать и представить эти материалы в форме лекций для студентов телекоммуникационных специальностей. Цель данной работы – в популярной форме познакомить студентов ПГУТИ с новейшими достижениями науки и техники в рамках изучаемых ими дисциплин.

В учебном пособии изложены основы и особенности применения зондовой микроскопии для исследований биологических объектов. Приведены сведения о живых объектах исследования, направления применения нанобиотехнологии и наномедицины.

Содержит теоретические основы науки о нанотехнологии, наноинженерии, наноматериалах и комплекс заданий для аудиторной работы по практике перевода и изучению терминологии.

В основе учебного пособия лежит идея взаимосвязанного и одновременного развития группы речевых навыков (чтения, говорения, аудирования), необходимых в профессиональном общении будущих специалистов в области наноинженерии. Центральной темой текстового материала пособия является наноинженерия – технологии разработки наноматериалов, их свойства и применение. Использовано множество заданий творческого и дискуссионного характера, а также задания, направленные на анализ конкретных ситуаций будущими специалистами, что создает интерес и мотивированность при изучении иностранного языка. Профессиональный и языковой компоненты учебного пособия органически взаимосвязаны, а новый учебный материал детально прорабатывается в предтекстовых и послетекстовых упражнениях и закрепляется в творческих заданиях, ориентированных на решение профессиональных задач. Цель учебного пособия – подготовить студентов к чтению оригинальной литературы по специальности и ведению беседы на темы, предусмотренные программой языковой подготовки бакалавров по направлению «Наноинженерия». При подготовке учебного пособия были использованы материалы по нанотехнологии, представленные в открытом доступе в Интернете. Большинство материалов были переработаны и адаптированы авторами учебника. На их основе составлены поурочные словари и глоссарий.

Мы живем в эпоху нанотехнологий. Мы уже больше десяти лет прожили в эпохе нанотехнологий. Не знаете? Не верите? Сомневаетесь? Цель этой книги — дать знание, вселить веру, развеять сомнения. Взглянем на нанотехнологии непредвзято и увидим, что они есть не что иное, как новая синтетическая наукоемкая дисциплина, в рамках которой произошло долгожданное объединение физических, химических и биологических знаний. Вглядимся в окружающий мир, в нас самих — и увидим множество нанообъектов, составляющих материальную основу бытия. Посетим промышленные предприятия — и обнаружим разнообразные нанотехнологии. И наконец заглянем в будущее и представим, как нанотехнологии изменят нашу жизнь.

Приведено описание строения и свойств основных видов используемых в композиционных материалах волокнистых армирующих наполнителей, рассмотрены структурные особенности наноматериалов и перспективы их применения в нанокомпозитах. Рассмотрены общие закономерности строения композиционных наноматериалов, их виды и свойства, тенденции развития производства нанокомпозитов и их области применения. Приведены методики испытаний для исследования механических и адгезионных свойств композиционных наноматериалов.

Книга представляет собой обзор исследований, посвященных вопросам применения наноструктурированных материалов в целях ранней диагностики опасных болезней, адресной доставки лекарств к пораженным тканям и органам, разработок принципиально новых методов терапии и хирургии, создания молекулярных инструментов и нанохирургии, протезирования, трансплантации и регенерации тканей и решения других биомедицинских задач. Авторский коллектив объединил ученых США, Великобритании, Индии и Кореи.

В данном учебном пособии рассмотрены потенциальные и реальные экологические риски, возникающие при взаимодействии наноматериалов с окружающей средой. Анализ проведен на основании экспериментального изучения миграции и путей попадания наноматериалов в экосистему (атмосфера, гидросфера, литосфера), физико-химических свойств наноразмерных золей, а также исследований в области токсикологии и экотоксикологии наноматериалов при их взаимодействии с растениями, почвой, беспозвоночными и млекопитающими. Отдельное внимание уделено вопросам поступления, миграции и выведения наночастиц из организма человека. Сформулированы некоторые общие выводы и перечислены перспективные направления исследований в области экологии наноматериалов.

Ежеквартальный научно-технический и производственный журнал «Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты)» публикует: материалы о прогрессивном оборудовании и инструментах для металло- и деревообработки, слесарно-монтажных, строительных и малярных работах, о достижениях в области их разработки и авангардных технологиях производства, а также о проблемах экономики и организации производства, подготовки специалистов и повышения их квалификации; результаты научных исследований докторов и кандидатов наук, аспирантов, магистров техники и технологии по следующим научным направлениям: 05.02.07 – Технология и оборудование механической и физико-технической обработки, 05.02.08 – Технология машиностроения, 05.16.01 – Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов, 05.16.09 – Материаловедение (машиностроение). Научно-технический и производственный журнал «Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты)» вошел в индекс цитирования Emerging Sources Citation Index (ESCI) базы Web of Science.

Содержит материалы X Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых с элементами научной школы «Новые технологии и материалы легкой промышленности», в которых отражены новые направления работ.

Учебное пособие освещает актуальные проблемы развития, обработки, создания и исследования конструкционных и функциональных материалов на металлической основе.

Ежеквартальный научно-технический и производственный журнал «Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты)» публикует: материалы о прогрессивном оборудовании и инструментах для металло- и деревообработки, слесарно-монтажных, строительных и малярных работах, о достижениях в области их разработки и авангардных технологиях производства, а также о проблемах экономики и организации производства, подготовки специалистов и повышения их квалификации; результаты научных исследований докторов и кандидатов наук, аспирантов, магистров техники и технологии по следующим научным направлениям: 05.02.07 – Технология и оборудование механической и физико-технической обработки, 05.02.08 – Технология машиностроения, 05.16.01 – Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов, 05.16.09 – Материаловедение (машиностроение). Научно-технический и производственный журнал «Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты)» вошел в индекс цитирования Emerging Sources Citation Index (ESCI) базы Web of Science.

В журнале публикуются оригинальные экспериментальные и теоретические статьи и обзоры по наиболее актуальным проблемам физики твердого тела, материаловедения, технике эксперимента, конденсированных сред, наноструктур, изучению поверхностей тонких пленок и межфазных границ раздела. Особое внимание уделяется использованию современных методов анализа. Приоритетными являются статьи и обзоры, посвященные получению и диагностике новых наноматериалов.

Настоящий учебник является одним из наиболее полных современных учебных изданий по материаловедению. В нем систематизированы фундаментальные сведения о строении и физико-химических свойствах, фазовых превращениях и физических процессах широкого спектра материалов, в том числе наноструктурированных, рассмотрены методы исследования их структуры и свойств. Широко проиллюстрированы возможности применения наноструктур для решения разнообразных технических задач. Приведенные в приложении к учебнику тестовые задания с вариативными ответами предназначены для промежуточного и итогового контроля, повышения эффективности усвоения изучаемого материала.

В журнале публикуются оригинальные экспериментальные и теоретические статьи и обзоры по наиболее актуальным проблемам физики твердого тела, материаловедения, технике эксперимента, конденсированных сред, наноструктур, изучению поверхностей тонких пленок и межфазных границ раздела. Особое внимание уделяется использованию современных методов анализа. Приоритетными являются статьи и обзоры, посвященные получению и диагностике новых наноматериалов.

В учебнике изложены базовые физико-химических принципы создания активных материалов в виде монокристаллов, поликристаллических образцов, керамики, тонких пленок и других видов нанокристаллических материалов.

В учебном пособии излагаются физические и технологические основы наноэлектроники, в том числе принципы функционирования и характеристики наноэлектронных устройств на базе квантово-размерных структур: резонансно-туннельных, одноэлектронных и спинтронных приборов. Рассматриваются особенности квантовых компьютеров, электронных устройств на сверхпроводниках, а также приборов нанобиоэлектроники. Каждая глава снабжена контрольными вопросами и заданиями для самоподготовки.

Рассматриваются строение и свойства медицинской хлопчатобумажной марли, описываются методы ее модификации с помощью потока холодной плазмы пониженного давления и коллоидного раствора наночастиц серебра с использованием плазменной установки. Описываются методы диагностики для исследования характеристик материала. Предлагается технологический процесс модификации медицинской марли с использованием коллоидного раствора наночастиц серебра и плазменной технологии.

Содержат перечень изучаемых тем и разделов, набор заданий и упражнений.

Изложены основы следующих технологий: модификация материалов пучками заряженных частиц; синтез и модификация нанопористых материалов; синтез и модификация нанокомпозиционных материалов. Даны контрольные вопросы и задания для практических занятий.

Представлены тезисы победителей I тура XXIII Менделеевского конкурса научно исследовательских работ студентов-химиков по номинациям: « Исследования по химии» и исследования по химической технологии», принявшим участие в работе XXIII Менделеевской конференции молодых ученых.

В сборнике представлены статьи авторов, которые включают од-но направление: новые текстильные и композитные материалы в техническом текстиле и их применение в промышленности.

Изложены теоретические основы конструирования и функционирования энантиоселективных химических и биологических сенсоров, приведены примеры их практического применения. Рассмотрены возможности сенсоров в решении задач химии, биологии, медицины, фармацевтического анализа. Большое внимание уделено новым направлениям в конструировании и применении энантиоселективных сенсоров — использованию углеродных и композитных материалов на основе фуллеренов, графена и нанотрубок, наночастиц металлов, ионных жидкостей, биоматериалов, полимеров, самоорганизующихся и мультиэлектродных систем типа «электронный язык», детектированию оптически чистых соединений в биологических жидкостях и лекарственных средствах.

Рассмотрено современное состояние науки и техники в области проектирования и производства композиционных текстильных материалов специального и технического назначения, их классификация и области применения. Проанализированы способы модификации текстильных материалов, в том числе плазменная модификация. Рассмотрены классификация конструкционных композиционных материалов и технология их получения. Показаны возможности применения композитов на основе текстильных материалов в различных отраслях промышленности.

Содержит тексты и задания для углубленного изучения профессионально-ориентированного английского языка в междисциплинарной области «умных материалов», которая охватывает такие направления, как химические технологии, нанотехнологии, материаловедение.

Рассмотрены новые способы интенсификации процессов выделения ценных экстрактивных веществ из различных видов коры на примерах лиственных и хвойных пород деревьев, произрастающих в Сибири. Использованы результаты оригинальных работ авторов монографии и литературные данные последних лет. Представлены данные о химическом составе продуктов, о перспективных процессах комплексной переработки древесной коры в ценные химические вещества и сорбционные материалы и об использовании продуктов переработки древесной коры. Значительное внимание уделено проблеме выделения биологически активных веществ из различных видов коры, а также актуальным направлениям работ по получению из коры дубильных веществ, пищевых красителей, антиоксидантов, витаминного концентрата, выделению тритерпеноида бетулина и синтезу на его основе ряда ценных биологически активных препаратов.

Рассматриваются материалы, используемые для производства медицинских инструментов, их номенклатура и классификация. Предназначено для обучающихся по направлению 12.03.04 «Биотехнические системы и технологии», профиль «Инженерное дело в медико-биологической практике» и направления 12.04.04 «Биотехнические системы и технологии», программа «Медико-биологические аппараты, системы и комплексы».

В данном сборнике статей представлены материалы VI международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Новые технологии и материалы легкой промышленности» в котором отражены новые направления работ студентов и молодых ученых в области легкой промышленности.

Графен называют новым технологическим прорывом, который можно применить везде. Графен тоньше и прочнее алмаза, он может проводить электричество гораздо лучше меди и кремния. Открытие графена называют одним из самых удивительных событий в физике XXI века. Двое ученых, выходцев из России, создали чудо-материал буквально на коленке и получили за его открытие Нобелевскую премию по физике в 2010 году. С этого времени графен предопределяет развитие многих инновационных сфер научной и промышленной деятельности: это решение проблем чистой воды, загрязнения окружающей среды и изменения климата; перспектива создания полноценных конечностей, органов и даже нервов; экологичные источники энергии; гибкие дисплеи смартфонов и сверхтонкая одежда, выдерживающая низкие температуры; быстрые компьютеры и легкие прозрачные самолеты...

Рассмотрены основные понятия и определения, история развития нанотехнологий, их потенциал и перспективы развития. Представлена классификация наноматериалов, рассмотрены их структурные особенности, размерные эффекты и свойства нанообъектов. Приведены основные подходы и технологии получения наноматериалов, методы исследования наноразмерных структур, рассмотрены особенности диагностики и проблемы метрологии в области нанотехнологий.

Основное внимание уделено главным аспектам нанотехнологий, среди которых: терминология, взаимосвязь размерных эффектов и области применимости нанотехнологий, классификация и основные группы данной отрасли деятельности, масштабирование процессов с целью промышленной реализации. Рассмотрен ряд нанотехнологий, промышленно освоенных в России.

В сборнике статей представлены материалы IX Международной научно-практической конференции с элементами научной школы для студентов и молодых ученых «Новые технологии и материалы легкой промышленности», где отражены новые направления работ.

Рассмотрены наиболее перспективные направления, представлены разработки новейших конструктивных материалов для различных отраслей промышленности.

В учебном пособии, подготовленном учеными Южного федерального университета, содержится краткая история развития нанотехнологий и 14 оригинальных проектных работ, иллюстрирующих важнейшие понятия нанотехнологии.

Систематизированы и обобщены данные о влиянии термических, радиационных, деформационных и коррозионных воздействий на структуру и свойства консолидированных наноматериалов на основе металлов, сплавов и тугоплавких соединений. Описаны основные теоретические подходы к моделированию стабильности наноструктур в экстремальных условиях. Приводятся сведения об использовании наноматериалов и перспективах их применения в установках атомной и авиационно-космической техники, общего и химического машиностроения, системах энергетики, устройствах электроники, а также в медицине и биологии.

В сборнике представлены труды Третьего Международного междисциплинарного молодежного симпозиума «Физика бессвинцовых пьезоактивных и родственных материалов (Анализ современного состояния и перспективы развития)», посвященного проблемам разработки, создания, исследования и перспективам практического применения бессвинцовых пьезоактивных и родственных материалов, проходившего в г. Туапсе 2-6 сентября 2014 г.

This tutorial discusses some aspects of synthesis and practical application of smart materials - the objects of cutting edge fundamental and applied research. Various types of smart materials are discussed, such as polymer composites, liquid crystal systems, target drug delivery systems, and etc. This tutorial is originally composed in English.

В учебном пособии описаны основные понятия в области нанонауки, дана классификация наноматериалов и методов их получения, представлены методы синтеза наноразмерных оксидных наноматериалов, рассмотрены основные нанотехнологии, позволяющие формировать структурированные наноматериалы. Представлено соотнесение терминов и определений на русском и английском языках, что будет полезно молодым ученым и исследователям для корректного понимания англоязычных авторов и написания рукописей на английском языке.

Дана характеристика мирового и российского рынков синтетических каучуков базового и специального назначения, рассмотрены инновационные направления развития промышленности синтетических каучуков в мире и России. В конце каждой главы даны контрольные вопросы и список литературы.

В пособии с позиции системного подхода представлены современные инновационные технологии наукоемких машиностроительных производств. Рассмотрены вопросы создания наукоемкого механосборочного машиностроительного производства, его структура и инфраструктура, логистика, способы управления производством, персоналом, знаниями, применения инновационных материалов и технологий, тенденции развития.

Учебное пособие разработано в соответствии с федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования. Изложены современные методы получения и исследования наноматериалов и наносистем. Представлены основные направления применения наноструктур и наносистем.

В пособии рассматриваются основные процессы лазерной, ионной, плазменной, электроэрозионной, ультразвуковой обработки, происходящие в твердом теле при электронном воздействии. Приведены технологические процессы улучшения характеристик изделий при различных технологических обработках. Изложена феноменологическая модель изменения физических и механических свойств материалов под действием концентрированных потоков энергии.

Рассмотрены основные лабораторные работы по материаловедению новых конструкционных материалов. Основное внимание уделено изучению наиболее значимых и наиболее современных технологий, получивших распространение только в последние годы, в числе которых технологии материалов с уникальными свойствами, например технологии с эффектом памяти формы, с особыми тепловыми и упругими формами, технологии объёмных наноматериалов и др.

Рассмотрены различные методы получения ультрадисперсных (нано-) материалов — механические, физические, химические, биологические. Обобщены современные представления об электрических, магнитных, тепловых, оптических, диффузионных, химических и механических свойствах наноматериалов. Подчеркнута и продемонстрирована зависимость этих свойств от структуры материала и геометрических размеров наночастиц. Значительное внимание уделено вопросам хранения и транспортировки наноматериалов.