Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Факультет инженерно-экологический
Кафедра ООС и РИПР
Реферат на тему:
«НАНОТХНОЛОГИИ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ»
Магистрант Н.С. Наумова
Профессор Е.Н. Волкова
Санкт- Петербург
2013 г.
Содержание
Введение
Энергосберегающая лампа………………………………………………
Мембранные фильтры для очистки воды………………………………..
Углеродные нанотрубки…………………………………………………..
Плазменное напыление…………………………………………………….
Солнечные батареи…………………………………………………………
Прозрачный эластичный органический светодиод………………………
Заключение…………………………………………………………………….
Библиографический список…………………………………………………..
Введение
Словосочетание нанотехнологии уже давно на слуху у всех жителей планеты, но что это выражение означает, знает далеко не всякий. Что же следует подразумевать под этим термином? Нанотехнологии - это область науки, оперирующая объектами размером менее ста нанометров. Приставка "нано" означает десять в минус девятой степени. То есть нанометр в один миллиард раз меньше обычного метра. Освоение этой сравнительно новой науки началось после того, как американцы открыли возможность создания в лазерном разряде миниатюрных частиц, состоящих только из атомов углерода. Оказалось, что атомы углерода при определенных условиях могут соединяться между собой, образуя нанотрубки и шарики (фуллерены). Они обладают очень интересными свойствами. Если белки, нуклеиновые кислоты и другие органические молекулы подвергаются разрушению под влиянием, например, температуры или света, то эти нанотрубки и фуллерены - абсолютно инертны. Область применения наночастиц необычайно широка. В качестве наглядного примера, из названных углеводных структур можно назвать, своего рода "упаковки" для доставки лекарств по кровеносным сосудам. Сегодня, к сожалению, при традиционном лечении цели достигает лишь незначительное количество лекарственных препаратов, потому что значительная часть по пути к больному органу разрушается ферментными и иммунными системами. Фуллерен же дойдет до цели в целости и сохранности, а значит - сохранит необходимое количество лекарства. Такую структуру, вероятно, можно создать не только из углевода, но также из серы и из металла. В настоящее время приоритетными нанообластями в России и во всем ученом мире являются области биологии, молекулярной биологии и физико-химической биологии. И поэтому прорыва в первую очередь следует ожидать именно в нанобиотехнологиях. Это легко объяснимо. Нанобиотехнологии тесно связаны с разработками в сфере медицины, сельского хозяйства, энергетики. Органические соединения в компьютерах, солнечных батареях, двигателях - это то, к чему идут нанобиотехнологии. Пока совсем мало изученная тема: изучение биологических молекул в организме человека - нанопроводники на основе ДНК. Ведь ДНК не только хранит генетическую информацию, но и может проводить электричество. Для этого необходимо ввести в нее ионы благородных металлов, например, золота, платины, палладия. Такой проводник можно применять и в электронике. Допустим, для соединения микроскопических электронных устройств в единую схему. Еще одна область применения нанотехнологий - это бактерии. По сути, бактерия - миниатюрная машинка с моторчиком, за счет которого она может передвигаться. На данном этапе исследований совсем мало известно о том, какие ферментные системы заставляют вращаться ее хвостик. Но если получится это выяснить, то теоретически станет возможным создание органического двигателя, которому не нужен ни бензин, ни газ. И, возможно, через два-три года наука добьется определенных результатов.
Энергосберегающая лампа
Рассматривая вопросы нанотехнологий, в первую очередь, хотелось бы затронуть вопросы энергосбережения и энергоэффективность.
ФЗ 261 Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности
1. Настоящий Федеральный закон регулирует отношения по энергосбережению и повышению энергетической эффективности.
2. Целью настоящего Федерального закона является создание правовых, экономических и организационных основ стимулирования энергосбережения и повышения энергетической эффективности.
Дак в чем же все таки нанотехнология? В настоящее время на смену люминесцентным лампам приходят светодиодные. Вчем разница?
Парами ртути заполняют люминесцентные лампы поскольку пары светятся в тлеющем разряде (Ртуть —переходный металл, при комнатной температуре представляет собой тяжёлую серебристо-белую жидкость, пары которой чрезвычайно ядовиты),. В спектре испускания паров ртути много ультрафиолетового света и чтобы преобразовать его в видимый, стекло люминесцентных ламп изнутри покрывают люминофором. Без люминофора ртутные лампы являются источником жесткого ультрафиолета (254 нм), в таковом качестве и используются. Такие лампы делают из кварцевого стекла, пропускающего ультрафиолет, поэтому они называются кварцевыми.
Светодиоды представляют собой полупроводниковые диоды, которые излучают свет при прохождении через них электрического тока. Они могут излучать разные цвета и делятся на такие типы - 3 мм, 5мм, 8мм, SMD 0603.В сравнении с традиционными лампами светодиоды обладают многими преимуществами – это экономичность, прочность, яркость света, долговечность, низкий нагрев в процессе работы. Что касается недостатков, то главным из них является цена, так как подобные приборы стоят достаточно дорого.
Из-за наличия ртути в люминесцентных лампах, переходя к светодиодам мы благотворно влияем как на здоровье человека так и на окружающую среду в целом.
Рассмотрим различные виды светодиодных устройств, которые чаще всего применяются на практике.
1. Одиночные светодиоды
Подобные устройства широко используются в самой разной аппаратуре в качестве лампочек индикации, которые чаще всего свидетельствуют о том, включен или выключен прибор. Кроме того, они применяются для освещения различных небольших пространств, например в автомобилях. Поскольку изобретены они были первыми, одиночные светодиоды распространены больше остальных. Сегодня на рынке их представлено огромное множество видов. Они различаются типом, размером, цветом свечения, яркостью, формой и цветом линзы и т.д. В основном большей популярностью пользуются одноцветные светодиоды в цилиндрическом корпусе диаметром 3/5/10 мм с постоянным свечением, чуть менее популярны двух, и трех цветные, светящиеся постоянно или мигающие.
Двухцветные (обычно это красный/зеленый цвет) светодиоды чаще всего используются как индикаторы. Трехцветные чаще всего используют для подсветки дисплеев и постройки светодиодных экранов так как эти светодиоды могут отображать три базовых цвета (синий/зеленый/красный), при смешивании которых можно получить всю палитру цветов. Четырехцветные достаточно редкие, отображают синий/зеленый/красный/желтый и применяются в основном для создания белого света с высокими качественными характеристиками CRI (Color rendering index). Существуют также светодиоды, работающие в инфракрасном диапазоне, но поскольку их излучение не видно невооруженному глазу – их применение ограничено пультами ДУ и видеокамерами ночного видения.
Из-за широкого спектра применения, производители выпускают светодиоды различной яркости: от не очень ярких для индикаторных целей до суперякрих, в основном для подсветки чего-то. Для повышения яркости (количества света) светодиода иногда в корпус одного светодиода устанавливают несколько светоизлучающих кристаллов одного цвета (обычно ставят четыре кристалла), чем кратно увеличивают яркость светодиода. По мощность светодиоды обычно бывают от сотых долей ватта до 5 и более ватт на одном кристалле. Главное их достоинство - универсальность. Такие диоды можно использовать как по одному, так и комбинировать, вариантов масса. Если проявить фантазию, получаются довольно интересные вещи.
2. 7'Segment
Технология Seven-Segment Display с использованием светодиодов применяется в электронных часах, в различных измерительных приборах и в других технических средствах, которые предполагают отображение цифровой информации на дисплее. В таких целях светодиоды используются еще с 1910 года, но они не потеряли своей актуальности и сейчас. 7'Segment позволяет отображать простейшие данные на дисплее самым простым способом и с низкими энергозатратами. (7 сегментные светодиодные дисплеи)