2361
.pdfВпоследние десятилетия к ним добавился характерный размер частицы или элемента структуры.
Уменьшение характерных размеров R морфологических единиц (отдельных частиц, зерен поликристаллов, пустот, включений других фаз и т.д.) в область R<100 нм ведет к сильному изменению всех физических свойств вещества, причем уменьшение R на порядок: от 100 до 10 нм, затем от 10 до 1 нм и, наконец, до отдельных атомов (0,1 нм) – каждый раз создает новую ситуацию и влечет за собой новые причины дальнейшего нарастания отличий от макроскопических образцов того же самого вещества.
Вэтом кроются большие резервы модификации известных материалов и создание совершенно новых из фактически хорошо известного и доступного сырья. В результате материаловедение превращается из эпической суммы знания, технической дисциплины во все более фундаментальную науку, которая добивается наивысших достижений тогда, когда использует в качестве базиса классическую и квантовую физику, химию, биохимию, молекулярную биологию.
Оперирование нанообъектами, создание наноструктурных материалов и изделий, их аттестация и контроль вызвали к жизни специфические подходы, приемы, технические решения, которые получили обобщающее название «нанотехнологий» (НТ). Общая тенденция такова, что чем меньше объект, тем большую роль играют диффузионные и миграционные процессы, самоорганизация структуры, самосборка [6].
Преимущества использования наноматериалов и нанотехнологий многообразны и многоплановы и не всегда могут быть спрогнозированы. Так, удается из обычного и вполне доступного сырья создавать принципиально новые продукты, добиваться от них свойств и эффектов, не доступных в традиционном материаловедении и технологиях. Причем, эти изделия могут революционировать не только многие отрасли индустрии (электроника, вычислительная техника, телекоммуникационные системы), но и медицины, экологическую безопасность, оборонную сферу, образование и т.д.
Глобально в области физического материаловедения от НТ ожидают создания принципиально новых материалов, способных сформулировать новые потребности и обеспечить их удовлетворение (рис. 19). Двумя главными техническими причинами аварий являются различные виды усталостей и коррозией. Отсюда можно сделать заключение о первоочередных задачах борьбы за надежность транспортных средств.
100
Рис. 19. Основные типы наноматериалов
НТ могут предложить ряд перспективных решений: объемное и поверхностное упрочнение за счет перевода традиционных материалов в наноструктурное состояние, разработка новых нанокомпозиционных материалов и покрытий. Испытания показывают, что введение нанотрубок в размере 5 % от массовой доли увеличивает прочность некоторых алюминиевых сплавов вдвое, а специальные антикоррозионные износостойкие покрытия и смазочные средства – сопротивляемость коррозии и износу в несколько раз. В частности, разрабатываются специальные покрытия для снижения: трения в газообразных и жидких средах; коэффициента теплопередачи; льдообразования.
Следует также заметить, что несмотря на громадное значение металлов и сплавов для современной цивилизации (особенно сталей), их роль и доля в производстве материалов неуклонно падает, а доля полимерных, композиционных, керамических и биоматериалов возрас-
101
тает. Это приводит к снижению производства черных металлов при некотором росте производства цветных, особенно алюминиевых сплавов на фоне увеличения совокупного мирового продукта.
В«донанотехнологическую» эпоху для обозначения наноструктурных сред использовали термины «субмикронные» и «ультрадисперсные». Для ориентира весьма приблизительно под первыми понимали структуры с характерными морфологическими единицами в диапазоне R от 300…500 нм до 1мкм, а под вторыми – от десятков до сотен нанометров.
Вфизическом материаловедении частицы с размерами 1нм и менее часто называют кластерами, а материалы с такими морфологическими единицами – кластерными. Наиболее типичны и интересны сейчас наноструктуры с характерными размерами от единиц до десятков, редко до сотен нанометров.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Данное учебное пособие в первую очередь предназначено для обучения студентов-курсантов Военного учебного центра СибАДИ. Оно также может быть полезно студентам специальностей «Автомобили и автомобильное хозяйство», «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования» «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» «Автомобиле- и тракторостроение» и направлений «Технологические машины и оборудование», «Эксплуатация транспортных средств».
Впервые в учебном материале изложены перспективы развития автомобильной техники на ближайшие годы, рассматривается современное состояние вопроса и пути решения технических проблем в ближайшем будущем.
Сравнительный анализ военной и гражданской продукции позволяет более полно представить различные модификации автомобилей и гусеничной техники.
Развитие новых технологий представлено на примере нанотехнологий и наноматериалов.
Учебное пособие является результатом практической деятельности авторов и может внести определенный вклад в развитие образования.
102
Библиографический список
1.Бронетанковая техника мира: Серия справочников «Оружие мира». – М.: Изд-во АРМС-ТАСС, 2006. – 368 с.
2.Многоцелевые гусеничные и колесные машины: Конструкция: учеб. для вузов / Г. И. Гладов, А. В. Вихров, В. В. Кувшинов, В. В. Павлов; под ред. Г. И. Гладова. – М.: Транспорт, 2001. – 272 с.
3.Светлицкий, В.А. Статистическая механика и теория надежности: учеб. для вузов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. – 504 с.
4.Половко, А.М. Основы теории надежности. – СПб.: Изд-во
BHV, 2006. – 704 с.
5.Гладов, Г.И. Специальные транспортные средства: Проектирование и конструкции / Г.И. Гладов, А.М.Петренко. – М.: Академ-
книга, 2004. – 320 с.
6.Пул, Ч. Нанотехнологии: учебник-монография (пер. с англ. под ред. Головина Ю.И.) / Ч. Пул, Ф. Оуэнс. – М.: Техносфера, 2004. – 328 с.
103
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Состояниеи перспективыразвитияавтомобильных
базовых шасси под монтаж средств инженерного вооружения
104
105
106
107
108
109