Основные понятия в области нанотехнологий, стандартизация нанообъектов и наноматериалов. Лекция 1

1. Нанотехнологии лекция 1

Основные понятия в области
нанотехнологий, стандартизация
нанообъектов и наноматериалов
Мансурова Ирина Алексеевна
к.т.н., доцент кафедры ХТПП,
1-521 а, служ. 742-715
[email protected]
https://vk.com/id367499806

2.

3.

Содержание курса
Введение
Основные понятия и определения в области нанотехнологий. Стандартизация
нанообъектов и наноматериалов.
История развития нанотехнологий. Инструменты нанотехнологий.
Отдельные представители наноматериалов
Отдельные представители наноматериалов: нанообъекты и
наноструктурированные материалы.
Способы получения наноматериалов
Подходы к классификации способов получения наноматериалов. Принципы
(типы) нанотехнологий: «сверху-вниз» (top-down approach), «снизу-вверх»
(bottom-up approach)
Применение нанотехнологий
Нанотехнологии в строительстве, сельском хозяйстве, медицине,
материаловедении, экологии.

4.

ФИО
Тестирование

5.

Введение (1 модуль)
Лекции:
Основные понятия и определения в области
нанотехнологий. Стандартизация нанообъектов
и наноматериалов.
История нанотехнологий.
Практические занятия:
Размерная шкала природных и синтетических объектов и
материалов. Фрактальные объекты.
Инструментарий нанотехнологий. Оптическая и электронная
микроскопия (ПЭМ, СЭМ, СЗМ).
Композиционные материалы. Структура и свойства.

6.

Основные понятия и определения в области Нанотехнологий
Технология (от др.-греч. τέχνη — искусство,
мастерство, умение; λόγος — «слово», «мысль», «смысл», «понятие») —
совокупность методов и инструментов для достижения
желаемого результата; в широком смысле — применение
научного знания для решения практических задач.
Технология включает в себя способы работы, её режим,
последовательность действий (Википедия).
Технология – это совокупность методов обработки,
изготовления, изменения состояния, свойств, формы
сырья, материала или полуфабриката, осуществляемых в
процессе производства продукции.

7.

Технологии производства
Технологии индустриального производства
Технологии агропромышленного производства
Лёгкая промышленность
Пищевая промышленность
Общественное питание и проч.
Сырье
Полуфабрикат 1
Полуфабрикат 2
….
Готовая
продукция

8.

9.

Технология производства газобетона:
1. Сборка и подготовка форм к заливке.
2. Растаривание, взвешивание ингредиентов газобетонного раствора (цемент,
известь, песок, вода, газообразователь).
3. Смешивание ингредиентов, взятых в определённом соотношении в смесителе.
4. Заливка готового раствора в предварительно подогретые до температуры 35-40
°С формы или в опалубку.
5. Выдержка газобетонного массива в течение 1 – 2,5 часа после заливки форм .
6. Резка газобетона.
7. Выдержка нарезанных блоков под теплоизолирующим колпаком в течение
нескольких часов.
8. Извлечение блоков из форм, складирование на поддон, упаковка продукции
для отправки на склад.
9. Очистка форм.
Соблюдение технологического режима – производство продукции с
конкретными характеристиками (механич, термич и т.д.), определенного
качества.

10.

Контроль качества сырья, п/ф, готовой продукции:
1. Идентификация сырья по ТТН и паспорту.
2. Анализ качества сырья (химический состав, влажность, дисперсность и
др.)
3. Анализ качества полуфабрикатов (химический состав, физические
характеристики, форма и размеры и др.).
4. Анализ качества готовой продукции.
ГОСТ, ТУ, Методики, Руководства, технологические карты
и др. НД

11.

Произведено в соответствии с утвержденными НД (слева).
В процессе производства - контроль сырья, п/ф, соблюдения технологических
режимов (справа).
Сертификация готовой продукции (внизу).

12.

размер крупный песок наполнители наполнители
кирпича щебень
для для обычных
(25 см)
шпатлевок, красок,
структурных эмалей
красок
оптимальный
размер
пигментов
(0,2 – 1 мкм)

13.

Нанотехнологии – это технологии производства
материалов и устройств с использованием объектов, размеры
которых находятся в пределах от 1 до 100 нанометров
(10−9 или 1/1.000.000.000 м)
Нанотехнологии — это технологии изучения
нанометровых объектов, и работы с нанообъектами, что
сравнимо с размерами отдельных молекул и атомов.
Нанотехнологии — это способы производства и
применения искусственно созданных объектов
нанометровых размеров.

14.

Р. Фейнман, 1959 г.
“При переходе к изучению самых маленьких объектов мы сталкиваемся со
многими разнообразными явлениями, создающими новые возможности.
Поведение отдельных атомов подчиняется законам квантовой механики и не
имеет аналогов в макроскопическом масштабе, поэтому “внизу” мы будем
постоянно наблюдать новые закономерности и эффекты, предполагающие
новые варианты использования”.

15.

Нанотехнологии:
- фундаментальные исследования и знания свойств и
особенностей поведения нанообъектов;
- совокупность разнообразных методов, методик и
технологий обработки, в том числе промышленных,
применяемых к объектам в наномасштабе;
- собственно результаты – нанопродукция.

16.

Развитие терминологии в области нанотехнологий и нанонауки
Нанотехнологии - новое междисциплинарное направление в развитии
науки и техники (медицина, фармацевтика, машиностроение,
материаловедение, электроника и т.д.).
Одна из первоочередных задач - разработка единой терминологии,
обеспечивающей эффективную коммуникацию («взаимопонимание»).
Терминология и связанные с ней вопросы:
стандартизации и классификации наноматериалов,
продукции наноиндустрии
развиваются в последние 15 – 25 лет на различных уровнях:
международный,
Европейский,
национальный (государственный),
отраслевой.
В.Г. Удовицкий. О терминологии, стандартизации и классификации в области
нанотехнологий и наноматериалов. ФІП ФИП PSE, 2008, т. 6, № 3-4, vol. 6, No. 3-4

17.

Работа ведется специально создаваемыми компетентными
организациями (группами, комитетами, институтами и пр.), в
частности:
Китай, декабрь 2003 г. создана объединенная рабочая группа по
стандартизации наноматериалов (United Working up for Nanomaterials
standardization). К декабрю 2004 г. было опубликовано уже 7 стандартов;
Британский институт стандартов (BSI), июнь 2004 г. создан комитет
по нанотехнологиям (NTI/1). К 2008 г разработано и опубликовано 6
терминологических стандартов и 3 руководящих НД;
Американский национальный институт стандартов (ANSI), август 2004 г.
создана Группа по стандартам для нанотехнологий (Nanotechnology
Standards Panel);
Европейский комитет по стандартизации (CEN), март 2004 г. создана
рабочая группа по нанотехнологиям (CEN/BTWG 166 ‘Nanotechnology’);

18.

Американская Международная организация, разрабатывающая стандарты
для материалов, продуктов, систем и услуг, ASTM (American Socity for Testing
and materials), январь 2005 г создан комитет Е56 для разработки стандартов
в области нанотехнологий.
К 2008 г. разработан и опубликован ряд стандартов, в том числе Е2456-06
“Терминология для нанотехнологий”
Международная организациия по стандартизации (International Organization
for Standardization, ISO), объединяющая 157 государств-членов, июнь 2005 г.
создан ТК по разработке стандартов для нанотехнологий (ISO TC 229 или
ИСО ТК 229) (29 активных участников, в т.ч. РФ).

19.

Рабочим группам ИСО/ТК 229 определены следующие задачи:
• разработка международных стандартов в области терминологии
и номенклатуры (описание, название нанообъектов);
разработка международных стандартов в сфере метрологии и
контрольно-измерительной аппаратуры (визуализация,
характеризация, измерение нанообъектов);
стандартизация в области методологии выполнения испытаний
(определение механических, физико-химических свойств
нанообъектов);
стандартизация в области безопасности нанотехнологий,
охраны окружающей среды и здоровья людей.

20.

РФ: «Программа разработки стандартов в наноиндустрии на 20102014 гг.», (Росстандарт, ОАО «Роснано», ФГУП «ВНИИМАШ» и пр).

21.

22.

23.

24.

25.

26.

Основные сферы применения нанотехнологий:
создание наноструктурированных катализаторов,
создание фармацевтических препаратов,
создание компонентов наноэлектроники,
создание многофункциональных материалов….