Статьи / Машиностроение / Нанотехнологии в машиностроении

Нанотехнологии в машиностроении

Нанотехнологии в машиностроении

Экономически передовые государства отличаются от других государств тем, что ни их территории внедряется максимально возможное количество новых разработок, элементов т.н. высоких технологий. Они должны внедряться во все сферы - от промышленности до быта, идя "широким фронтом". Приоритетным направлением являются нанотехнологии. Это не просто модное направление, это мощный рычаг, с помощью которого можно обеспечит превосходство в финансовой, военной и как итог - в политической сферах.

Термин "нанотехнологии" впервые начали связывать с деятельностью Ричарда Феймана, его фраза "там внизу достаточно места" стала руководством к действию. Промышленное применение нанотехнологий стартовало в 60-х, когда научились получать аморфный металл (в стандартном твёрдом состоянии металл имеет кристаллическую структуру, в жидком состоянии - аморфную структуру, и если жидкий металл очень быстро охладить, его структура в твёрдом состоянии будет аморфной). Аморфный металл обладает выдающимися эксплуатационными свойствами. Для получения металла с аморфной структурой использовали метод спиннингования, когда на вращающийся охлаждаемый диск наносят жидкий металл, который сверхбыстро переходит в твёрдое состояние. В 1974г. нанотехнологией назвали возможность производства изделий, с линейными размерами порядка нанометра. В 1991г. впервые в мировой практики были получены углероднографитные нити с трубчатой структурой, которые являются основой для создания тканей с прочностными характеристиками, не уступающими стали. Таким было становление нового "нано" направления.

В промышленности основной отраслью-потребителем нанопродукции является машиностроение. Ведь базой машиностроительного комплекса являются материалы с нужными физико-химическими свойствами (иногда, почти фантастическими) и нанотехнологии позволяют создавать такие материалы. Разрабатываются новые металлические, керамические, полимерные материалы, материалы с т.н. "памятью". Активно разрабатываются всевозможные нанопокрытия, толщина которых в несколько микрон коренным образом повышает эксплуатационные качества конечного изделия. Примечательно, что сами по себе все эти покрытия и нанотрубки не представляют интереса, они лишь чрезвычайно расширяют возможности макроизделий, в состав которых входят.

Примечательно, что стимулирование нанотехнологий в развитых странах выражается эффективным финансированием разработок по этому направлении. Так, в США на эти цели с 2000г по 2003г ежегодно выделялось около 710 млн долларов, а начиная с 2005г. было принято решение увеличить бюджет "нанотехнологических" программ до 3,7 млрд долларов ежегодно. Приоритет США в этом вопросе очевиден. Аналогичным образом обстоит дело с выделением средств под нанотехнологии в Японии, ЮАР, Европейским Союзом. Сегодня вложения в эту тему воспринимается как стратегическая инвестиция, ведь к 2020г рынок продукции, созданной с применением нанотехнологий превысит 1 трлн. долларов, и кто быстрее освоит эту нишу, тот и будет задавать тон в мировом сообществе в последующих периодах развития человечества.

В СССР разработки по аналогичным темам так же велись. Особенно нанотехнологии переплетались с развитием атомной промышленности. В современной России программа по развитию данного направления так же поддерживается на государственном уровне, разработана стратегия, регламентирующая развитие нанотехнологий в период до 2015г. Создана национальная профильная сеть, в которую вошли корпорация "Роснанотех", "Курчатовский институт". Отметим, что отечественный уровень с сфере нанотехнологий соответствует общемировому, в по некоторым показателям имеет значительное превосходство.

В российском машиностроении наметилась тенденция к широкому производственному внедрению некоторых нанотехнологий, особенно в строительной отрасли. Так, активно используются резцы с особопрочными кернами для обработки бетонных и асфальтовых дорожных покрытий, обработки угольных и соляных пластов в шахтах. В промышленных масштабах налажен выпуск нержавеющих гидроштампованных фитингов (всевозможные переходники, угольники, крестовины с толщиной стенки от 0,8 до 2мм).

Ведутся активные разработки по теме ультрадисперсных нанокомпонентов - спецпорошков (основа для технологий восстановления изношенных поверхностей), налажен серийный выпуск некоторых видов такой продукции. При использовании таких спецпорошков время ремонтов сокращается в 2-3 раза (при аналогичном снижении стоимости ремнта), а межремонтный период вырастает до 1,5 нормативных сроков. Процесс восстановления следующим образом: попадая в работающий агрегат, наночастицы спецпорошка испытывают повышенную температуру и давление, в результате чего наночастицы "активируются" и начинают образовывать новый, сверхпрочный слой на местах износаж. В последствии, именно этот, вновь образовавшийся слой принимает на себя основные эксплуатационные нагрузки.

В одной из российских "кузниц" нанотехнологий - МИСиСЕ, был разработан процесс покрытия на поверхности материала, который временно делают электродом. В ходе этого процесса, микродуговые разряды с температурой около 7000˚С позволяют проходить процессу высокотемпературного экзотермического окисления. Результатом становится покрытие с очень высокой твёрдостью (до 2000 NV), износостойкостью и коррозионной стойкостью.

Примечательно, что внедрение нанотехнологий в промышленность очень перекликается с провозглашённым правительством РФ курсом на импортозамещение. Как подсчитали ведущие специалисты, для завершения ведущихся на данный момент научных разработок по нанотехнологиям (применительно к машиностроению) и внедрение их в производственную сферу, необходимы инвестиции в размере 4 млн. долларов. При этом инвестиции окупятся всего за 1,5 года, даже если занять всего 1% рынка импортозамещения. Не правда ли, многообещающие показатели?

Перспективными наноразработками, которыми сейчас начинают заниматься профильные организации, являются создание сверхвысокопрочных пружин, создание металлокерамических материалов, производство режущих элементов из сверхтвёрдых образцов. Близко к серийному выпуску находится тема по производству станков электрохимических для изготовления деталей с нанометрической структурируемой поверхностью. Заманчиво выглядит применение объёмных наноматериалов, создаваемых на металлической базе. Изделия из таких материалов дадут возможность осуществить принципиально новое техническое перевооружение, ведь ресурс изделий будет повышаться в 2-5 раз.

На вышеперечисленные технологии уже обратили внимание передовые автоконцерны мира, ведь при создании автомобилей нужны материалы с самыми разнообразными характеристиками. Использование наноматериалов позволит инженерам при разработке не ограничивать проект из-за оглядки на прочностные свойства того или иного материала. Скорее наоборот, исходя из требуемой задачи будет создаваться модель технологического узла, а необходимый материал будет разработан в кратчайшие сроки на базе нанотехнологий .


© indboard.ru

Опубликовано: 2011-09-27

При перепечатке или копировании этой статьи или отдельных ее фрагментов ссылка на первоисточник обязательна.

Общая оценка: (797 чел.)

Моя оценка этой статьи

Насколько полезна и содержательна информация в этой статье?

Ещё статьи

Реклама на indboard.ru

Поделиться с друзьями

 

 

Комментарии пользователей

2011-11-02 23:45:08

За нанотехнологиями - будущее!!

2011-11-04 09:29:48

Это точно )

Ваш комментарий