Нано технологии в жизни людей - презентация

1 «Нано технологии в жизни людей» Цель : изучить внедрение нано технологий в жизнь человека и показать их значимость в современном мире. Подготовила : АЛИНА ГОРОДЕЦКАЯ(10»а») Научные руководители: Учитель физики: Яковлева Инна Леонидовна Учитель информатики: Устиловская Ольга Ивановн а

2 1. Что такое нано технологии? Нано технологии это способы создания новых материалов, это возможность управлять ими и производить уникальную продукцию, которая будет обладать абсолютно новыми свойствами. Нано технология - совокупность процессов, позволяющих создавать материалы, устройства и технические системы, функционирование которых определяется нано структурой, т.е. её упорядоченными фрагментами размером от 1 до 100 нм (10-9 м; атомы, молекулы). Греческое слово "нанос" примерно означает "гном". При уменьшении размера частиц до нм и менее, свойства материалов (механические, каталитические и т.д.) существенно изменяются. В связи с данным определением возникает естественный вопрос: каким же образом можно манипулировать веществом на уровне атомов и молекул? Попробуем разобраться в этом, а так же раскрыть суть нано науки, рассмотреть историю ее развития, выделить объекты ее изучения, методы исследования, и, что самое интересное, понять, как человек реализует огромный потенциал нано науки в повседневной жизни.

3 Нано технологии бывают в… БИОЛОГИИ МЕДИЦИНЕ ПРОМЫШЛЕННОСТИ(АВТОМОБИЛЬНОЙ,ПИЩЕВОЙ) КОСМЕТИКЕ СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ ЭКОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ЭНЕРГЕТИКЕ КИБЕРНЕТИКЕ КРИМИНАЛИСТИКЕ БЫТУ

4 2. Нано технологии в медицине. Одним из ключевых элементов в радужной картине всеобщего бессмертия, нарисованной знаменитым британским ученым Обри де Греем, является терапия внутренних органов с помощью нано роботов. Де Грей, известный своими предсказаниями скорого воплощения бессмертия на практике, считает, что ресурс долголетия человеческого организма намного больше, чем стандартные 7080 лет. Ключевым препятствием к долголетию ученый считает так называемый клеточный мусор и вредные отложения, которые накапливаются в клетках в течение жизни. На сегодняшний день медицина не располагает средствами для борьбы с этим явлением. Однако уже в скором времени такие инструменты могут появиться. Кроме того, по мнению де Грея, нано роботы смогут заниматься регулярной профилактикой многих заболеваний. Разработкой нано роботов-чистильщиков уже занимаются многие ученые из разных стран. Некоторые уже достигли немалых успехов. Например, американский исследователь Брэдли Нельсон, работающий в Федеральной политехнической школе в Цюрихе, который создал дистанционно управляемого нано робота Nano bot. В качестве полигона для первых испытаний технологии Нельсон использовал глаза скота, только что прошедшего через бойню. Нельсону уже удалось научиться управлять роботом по мере его перемещений во внутренних структурах глаза. «Офтальмология только начало, говорит ученый. В будущем нано роботы смогут работать в сердце, в головном мозге, во внутреннем ухе и других труднодоступных местах человеческого тела».

5 Хунцикер создает нано роботов из полимера, внутри которого содержится лекарственный препарат, способный лечить различные повреждения сосудов. При этом нано робот действует автономно определяет наличие проблемного участка и, приблизившись к нему, выпускает лекарство. «Нано контейнеры будут целенаправленно атаковать именно больные клетки, говорит ученый. Клетки, которые не участвуют в течении болезни, останутся нетронутыми». Сегодня Хунцикер испытывает созданную им технологию на лабораторных мышах. Клинические испытания на людях, по его словам, будут начаты в ближайшие пять лет. Хунцикер убежден, что нано технологии уже в скором будущем произведут настоящую революцию в медицине. Еще один ученый, работающий в Швейцарии, кардиолог Патрик Хунцикер из университета Базеля разрабатывает технологию нано контейнеров, которые будут передвигаться по кровеносным путям и предотвращать инфаркты и инсульты

6 3. Нано технологии в биологии. Современная биология вплотную приблизилась к решению такой грандиозной задачи как расшифровка последовательности цепочек ДНК. Биологические нано технологии-биочипы. Чип – это маленькая пластинка, на поверхности которой размещены рецепторы к различным веществам – белкам, токсинам, аминокислотам. Они могут мгновенно выявлять возбудителей туберкулеза, ВИЧ, особо опасных инфекций, многие яды, антитела к раку и т.п. Нано биотехнология объединяет в себе достижения нано технологии и молекулярной биологии. Молекулярные биологи помогают нано технологам научиться понять и использовать нано структуры и нано механизмы, созданные в результате процесса эволюции, длившегося 4 миллиарда лет, – клеточные структуры и биологические молекулы. Использование особых свойств биологических молекул и клеточных процессов помогает биотехнологам в достижении целей, перед которыми бессильны другие методы. Нано технологи также пользуются способностью биомолекул к само сборке в нано структуры. Так, например, липиды способны спонтанно объединяться и формировать жидкие кристаллы.

7 4. Нано технологии в косметике. При помощи нано технологии можно реально выглядеть на лет моложе. Их суть заключается в том, что в состав косметических средств включены нано сферы, которые обладают способностью проникать в глубокий подкожный слой. В этих своеобразных микросферах заключены активные компоненты. При помощи нано технологии разглаживаются морщины, прыщи, угри, рубцы и пр. Для того чтобы качественно улучшить состояние кожи, убрать глубокие морщины, добиться эффективного увлажнения кожи, вернуть зрелой коже красоту и свежесть необходимо улучшить доставку питательных компонентов в глубокие слои кожи. Чтобы проникнуть вглубь кожи, активные вещества используют обходные пути - межклеточные промежутки и выводные протоки кожных желез. Пройти через межклеточные промежутки не так-то просто. Это стало возможным лишь благодаря высоким био- и нано технологиям.

8 Одним из решений этой проблемы стало создание искусственных контейнеров, которые способны проникнуть в кожу на более глубокий уровень за счет своих маленьких размеров. Осуществляется это благодаря липосомам - транспортным молекулам, которые могут переносить лекарственные вещества в более глубокие слои кожи. Далее, по мере развития биотехнологий появилась возможность использовать еще более мелкие транспортные частицы – нано сомы, которые можно было начинять различными биологическими веществами. Это стало началом нано косметики. Однако нано сомы являются транспортным средством для доставки исключительно одного какого-либо биологически активного вещества.

9 5. Использование нано технологий в пищевой промышленности 5. Использование нано технологий в пищевой промышленности. Сейчас начинаются исследования по использованию нано технологии в пищевой промышленности, и даже введён термин для продуктов такого производства: нано еда. Этот термин не означает, что порции теперь будут нано размера. Он означает, что в технологии будут использованы вкрапления нано частиц, способных помочь решить многие реальные проблемы современного фермера, а так же послужить появлению совсем уж фантастических товаров. Нано технологии также могут предоставить пищевикам уникальные возможности по контролю качества и безопасности продуктов в процессе производства. Речь идёт о диагностике с применением различных нано сенсоров, способных быстро и надёжно выявлять в продуктах наличие загрязнений или неблагоприятных агентов. Еще одно невспаханное поле нано технологии – это разработка методов транспортировки и хранения продуктов, ведь упаковка не менее важный фактор современной пищевой продукции, чем её содержание.

10 Среди более далёких перспектив применения нано технологий заявляются проекты изготовления унифицированных интерактивных напитков и еды: покупая такую продукцию потребитель при помощи несложных манипуляций сможет изменять цвет, запах и даже вкус продукта.

11 6. НТ в автомобильной промышленности. Автомобильная промышленность Германии, являющаяся одной из наиболее важных отраслей производства, уже сейчас серьезно заинтересована в НТ и активно изучает возможности внедрения новых материалов и технологий, особенно в связи с экологией, безопасностью движения и обеспечением комфорта. НТ в автомобилестроении может быть связана с решением множества проблем и технических задач. Относящихся к ходовой части, весу конструкции и динамике движения, кондиционированию и снижению выхлопа вредных веществ, уменьшению износа, возможностям вторичной переработки и т п. кроме этого, НТ имеют непосредственное отношение к развитию связанных с автомобилестроением информационных систем. Очень большие перспективы коммерческого производства имеет внедрение прозрачных многослойных нано материалов. В частности, наносимые на стекло металлические покрытия толщиной в несколько нанометров могут одновременно отражать инфракрасное излучение и придавать стеклу дополнительную термостойкость.

12 Для затемненных внутренних стекол в автомобилях можно даже использовать так называемые электрохромные составы, которые автоматически настраиваются на соответствующую интенсивность света, а также способствуют уменьшению отражения в циферблатах приборов, что очень трудно осуществить обычными методами. Водоотталкивающие и противоударные покрытия могут наноситься на множество деталей, включая «дворники» и т п. Еще один очень интересный пример связан с применением микроскопических частиц углерода. В начале ХХ века было случайно обнаружено, что введение микрочастиц сажи в каучук приводит к очевидному улучшению качества автомобильных шин. Эффект связан с тем, что частицы сажи «склеивают» каучук и делают шины прочнее, обеспечивая их повышенную износостойкость. Сегодня уже предпринимаются целенаправленные попытки увеличения поверхности частиц сажи и уменьшения их возможного слипания, что позволяет снизить процессы рассеивания энергии в шинах и приводит в целом к повышению их характеристик и снижению расхода горючего в среднем на 4 %.

13 Создание нано композитов и нано структурированных металлов, могло бы, например, потенциально открыть путь к созданию легких и недорогих транспортных средств. Организация определила TRL нано композитов между 2 и 5 в зависимости от специфических материалов, ссылаясь на ряд препятствий для коммерческого использования, включая стоимость, доступность больших элементов хорошего качества, эксплуатационную надежность новых материалов и пригодность для автоматизированного крупномасштабного производства. Позицию нано структурированных металлов организация ранжирует просто, ставя небольшие компоненты, например, винты, на 4 и 5, а средние и крупные - на уровни 2 – 3. Понижение уровней определяется высокой стоимостью производства, техническими ограничениями на производство более крупных деталей и, как в случае с нано композитами, отсутствием мощностей для крупносерийного производства. Нано покрытия и смазки обещают повысить энергетическую эффективность и уменьшить выбросы от бензиновых двигателей, дизелей и газовых турбин для всех типов транспортных средств.

14 7. Нано технологии в с/х В растениеводстве применение нано препаратов, в качестве микроудобрений, обеспечивает повышение устойчивости к неблагоприятным погодным условиям и увеличение урожайности (в среднем в 1,5–2 раза) почти всех продовольственных (картофель, зерновые, овощные, плодово-ягодные) и технических (хлопок, лен) культур. Эффект здесь достигается благодаря более активному проникновению микроэлементов в растение за счет нано размера частиц и их нейтрального (в электрохимическом смысле) статуса. Ожидается также положительное влияние нано магния на ускорение (вернее сказать, на увеличение продуктивности) фотосинтеза у растений. В сельском хозяйстве - применение нано препаратов стероидного ряда, совмещенных с бактериородопсином, показало существенное (в среднем 1,5-2 раза) увеличение урожайности практически всех продовольственных (картофель, зерновые, овощные, плодово-ягодные) и технических (хлопок, лен) культур, повышение их устойчивости к неблагоприятным погодным условиям. Например, в опытах на различных видах животных показано резкое повышение их сопротивляемости стрессам и инфекциям (падеж снижается в 2 раза относительно контрольных групп животных) и повышение продуктивности по всем показателям в 1,5-3 раза.

15 Нано устройства, которые могут имплантироваться в растения, животных, позволяют автоматизировать многие процессы и передавать в реальном времени необходимые данные. В молочной промышленности нано технологии используются для создания продуктов функционального назначения. Развивается направление насыщения пищевого сырья биоактивными компонентами (витамины в виде нано частиц). Нано технологии и нано материалы (в частности, нано серебро, нано медь и другие) находят широкое применение в фильтрах и других деталях оборудования молочной промышленности для ингибирования процессов брожения и скисания молока, дезинфекции сельскохозяйственных инструментов, при упаковке и хранении молочно-кислых пищевых продуктов. В механизации на основе нано материалов создано большое число препаратов, позволяющих сократить трение и износ деталей, что продлевает срок службы тракторов и другой сельхозтехники

16 8. НТ в строительстве. Будущее строительного материаловедения во многом связано с применением нано технологических подходов внедрения процессов формирования структуры современных строительных материалов, предусматривающих их сборку или самосборку «снизу- вверх», то есть дизайн материала или изделия, который заключается в контролируемом и управляемом воздействии на процесс структурообразования, начиная с нано размерного уровня. Результатом такого подхода будет получение новых по составу и качественно отличающихся по структуре и свойствам конструкционных, теплоизоляционных, отделочных и других материалов, в полной мере отвечающих современным тенденциям развития архитектурных форм, конструктивных решений и технологии возведения объектов. Нано материалы для строительства, автономные источники энергии на мощных солнечных батареях, нано фильтры для очистки воды и воздуха – эти достижения нано технологий должны сделать наши дома удобнее, надежнее, безопаснее.

17 Добавление нано частиц различных материалов в бетон делает его в несколько раз прочнее. Разрабатываются нано покрытия, защищающие бетонные конструкции от воды. Сталь, важнейший строительный материал, тоже становится гораздо прочнее при добавлении нано частиц ванадия и молибдена. Самоочищающееся стекло с нано частицами двуокиси титана уже выпускается промышленностью. Нано пленочные покрытия для стекла будут оптимально регулировать потоки света и тепла, идущие через окна. Для защиты зданий от огня нано технологии предлагают как новые негорючие материалы (например, изоляцию кабелей, содержащую нано частицы глины), так и «умные» сети сверхчувствительных нано датчиков возгорания. Обои с покрытием из нано частиц окиси цинка помогут очистить помещение от бактерий. Не обошел стороной нано прогресс и строительную отрасль. Использование нано технологий даёт возможность придавать традиционным строительным материалам уникальные, не свойственные им ранее особенности. Применение нано технологий дает возможность продлить срок службы бетона до 500 лет, а это дает возможность существенно увеличить срок службы таких ответственных объектов как большепролетные мосты, небоскребы, саркофаги атомных реакторов и. др. Строители уже используют новые лаки, краски, теплоизоляционные материалы, полученные с помощью нанотехнологий

18 7. Нано технологии в космосе. Нано роботы способны воплотить в жизнь мечту фантастов о колонизации иных планет. Огромная армия роботов-молекул будет выпущена в околоземное космическое пространство и подготовит его для заселения человеком – сделает пригодными для обитания Луну, астероиды, ближайшие планеты, соорудит из «подручных материалов» (метеоритов, комет) космические станции. Это будет намного дешевле и безопаснее существующих ныне методов. Сейчас в этом плане был создан проект космического лифта из углеродных нано трубок (NASA и компания LiftPort Inc). За этим проектом, запуск лифта намечен на 12 апреля 2018 года.

19 Нано технологии имеют и блестящее военное будущее. Военные исследования в мире ведутся в шести основных сферах: технологии создания и противодействия «невидимости» (известны самолеты-невидимки, созданные на основе технологии stealth), энергетические ресурсы, самовосстанавливающиеся системы (например, позволяющие автоматически чинить поврежденную поверхность танка или самолета), связь, а также устройства обнаружения химических и биологических загрязнений.

20 WaterMill добывает питьевую воду из воздуха Мобильный телефон будущего Nokia Morph