mikro i nanotechnologia
TRANSCRIPT
MIKRO I NANOTECHNOLOGIMIKRO I NANOTECHNOLOGIAA
((zarys stanu aktualnego i perspektywy rozwoju)zarys stanu aktualnego i perspektywy rozwoju)
Jerzy KozakJerzy KozakPolitechnikaPolitechnika WarszawskaWarszawska
Zielona Góra, 23Zielona Góra, 23--0303--20072007
OBSZARY INNOWACJI W SAMOCHODZIEOBSZARY INNOWACJI W SAMOCHODZIE
SterowanieSterowanieUkładyUkładybezpieczeństwabezpieczeństwaStabilnosćStabilnosćNiezawodnośćNiezawodnośćOszczędnośćOszczędnośćpaliwapaliwaKomfortKomfort
SENSOR :SENSOR :
wielkości Fizyczne
T , p …………..
przyśpieszenie,wilgotność
…………….
sygnałelektryczny
I , U…………..
MikroMikro--ElektroElektro--Mechaniczne Systemy (MEMS) Mechaniczne Systemy (MEMS) są zintegrowanymi obiektamisą zintegrowanymi obiektami elektronicznoelektroniczno--elektrycznoelektryczno--mechanicznymi mechanicznymi przetwarzającymi różne wielkościprzetwarzającymi różne wielkościmechaniczne, cieplne, chemiczne na sygnały mechaniczne, cieplne, chemiczne na sygnały elektryczne i odwrotnie.elektryczne i odwrotnie.
Gabaryty MEMSGabaryty MEMS: :
od kilku do mikrometrów do kilku od kilku do mikrometrów do kilku milimetrów.milimetrów.
DefinicjaDefinicja MEMSMEMS
1616
1000
Feature SizeFeature Sizemicronsmicrons
BOTTOMBOTTOM UPUP
0.1
0.001
Micro, Micro, Nano Nano and MNTand MNT
10
100
1
2000 2005 2010 2015
Microsystems TechnologyMicrosystems Technology
Microelectronics / NanoelectronicsMicroelectronicsMicroelectronics / NanoelectronicsNanoelectronics
Molecular Science &Technology
Molecular Science &Molecular Science &TechnologyTechnology
Micro-Nano TechnologyMicroMicro--NNanoano TechnologyTechnology
TOP DOWNTOP DOWN
0.01NanoNano TechnologyTechnology
Courtesy RALCourtesy RAL
OD OPRACOWAŃ OD OPRACOWAŃ LABORATORYJNYCH DO RYNKU LABORATORYJNYCH DO RYNKU
PRODUKTÓW W MLD $PRODUKTÓW W MLD $
19601960MIKROSENSORYMIKROSENSORY
19801980MIKROAKTUATORYMIKROAKTUATORY
19881988MEMSMEMS
20022002TECHNIKA KOMPUTEROWA (INK JETS)TECHNIKA KOMPUTEROWA (INK JETS)MIKROSYSTEMY W ŚRODKACH TRANSPORTU MIKROSYSTEMY W ŚRODKACH TRANSPORTU
(SAMOCHODY, SAMOLOTY…)(SAMOCHODY, SAMOLOTY…)MIKROSYSTEMY W BIOMEDYCYNIEMIKROSYSTEMY W BIOMEDYCYNIETELEKOMMINIKACJA, UZBROJENIETELEKOMMINIKACJA, UZBROJENIE
Apr00 / MEMS_intro1/ ISCApr00 / MEMS_intro1/ ISC
Microelectronics = planar
Microengineering = 3-d sculpting
Różnice między Mikroelektroniką i Mikroinżynierią
•• MiniaturyzacjaMiniaturyzacja•• RedukcjaRedukcja masymasy•• Mała energochłonnośćMała energochłonność•• Wysoka niezawodnośćWysoka niezawodność•• Duży stopień integracjiDuży stopień integracji•• WielofunkcyjnośćWielofunkcyjność
ZALETY WYROBÓW ZMINIATURYZOWANYCHZALETY WYROBÓW ZMINIATURYZOWANYCH
Główne dziedziny zastosowań mikrosystemów
Przemysł samochodowyBiomedycyna
TelekomunikacjaAutomatyzacja i systemy kontroli w przemyśle
Monitoring środowiskaKomputerowe systemy pamięci
Systemy optyczneAGD
Lotnictwo i astronautykaAparatura analityczno-badawcza
Uzbrojenie i sprzet wojskowy
SENSOR :SENSOR :
wielkości Fizyczne
T , p …………..
przyśpieszenie,wilgotność
…………….
sygnałelektryczny
I , U…………..
GyroscopesAccelerometersGPS patch antenna
GPS Receiver
MicrocontrollerPower supply Magnetic SensorPWM Outputs for motors control
Top View Botton View
FIAT: NAVIGATION PLATFORM: Rev 1 October 2002
PREVENTIVE SAFETYPREVENTIVE SAFETYADVANCED VEHICLE CONTROL FUNCTIONSADVANCED VEHICLE CONTROL FUNCTIONS
• MEMS accelerometers over 30 millions/year
• MEMS gyros over 4 millions/year
• Magnetometers over 100.000 /year
• CMOS cameras: Visual guidance – assisted drive – pre-crash 2 milns/year
• GPS 2 millions/year
• Low cost platforms including accelerometers + gyros IMU 2 milns/year
• Low cost platforms including IMU - GPS 2 milns/year
• Platforms including magnetometrs and visual guidance (500.000 ??)
• Ruggedised High level platforms 100.000
Note: All MEMS sensors….over 200 millions/year (conservative)
Increased demand of systems with high level of autonomy
FIAT group: MEMS/MST overall internal need from 2005
Aerodynamic Applications of MEMS Aerodynamic Applications of MEMS --Flow Control PossibilitiesFlow Control Possibilities
Vortex ControlVortex Control
Separation ControlSeparation Control
Skin Friction Drag ReductionSkin Friction Drag Reduction
Sterowanie układem wirów nakrawędzi natarcia
UdziałUdział wirówwirów krawędzikrawędzinatarcianatarcia dochodzidochodzi do 40% do 40%
siłysiły nośnejnośnej
MałeMałe zmianyzmiany intensywnościintensywności i i położeniapołożenia układuukładu wirowegowirowego
ZnacząceZnaczące zmianyzmiany w w silesile nośnejnośnej, , a a więcwięc jest jest efektywnymefektywnymsposobemsposobem sterowaniasterowania
nośnościąnośnością skrzydłaskrzydła
MEMS Actuator Array on the Leading Edge of MEMS Actuator Array on the Leading Edge of Wing of 1/7 Scale Mirage III FighterWing of 1/7 Scale Mirage III Fighter
MEMS Actuators for Aero Control
UCLA and Aerovironment
Flexible Sensor/Actuator Skin
DARPADARPA
MTOMTO
Microsystems Technology Office Approved for Public Release - Distribution Unlimited
Inteligentne materiały i konstrukcje.Inteligentne (adaptujące się do potrzeb) zachowania się materiałów i
konstrukcji stało się możliwe dzięki wstawieniu w nie różnego rodzaju miniaturowych czujników (sensorów) i elementów wykonawczych (aktuatorów). Przykładem mogą tu być konstrukcje skrzydeł, którychposzycie zmienia kształt (profil) w taki sposób aby zapewnićzmniejszenie oporu i zwiększenie siły nośnej.
Możliwa jest również identyfikacja uszkodzeń powstających i rozwijających się w materiale poszycia (jest to szczególnie istotne w przypadku coraz szerzej stosowanych kompozytów).
Mikrostruktura “materiału” z ujemnym współczynnikiem
Poissona
MEMS HEAT ENGINES AT MITMEMS HEAT ENGINES AT MIT–– Common Technology, Diverse ApplicationsCommon Technology, Diverse Applications ––
APPLICATIONS
MicroMicro--Gas Turbine (TTO, ARO)Gas Turbine (TTO, ARO)
µµ--Rocket EngineRocket Engine(TTO, ARO, NASA)(TTO, ARO, NASA)
TurbomachineryTurbomachinery ElectromechanicsElectromechanics(Motor/Generator(Motor/Generator)
CombustionCombustion Gas BearingsGas Bearings
High Temp Materials & PackagingHigh Temp Materials & Packaging© 2002 MIT© 2002 MIT
Micro Solid Propellant Micro Solid Propellant ThrusterThruster
Joint Project involving Honeywell and Princenton University
MiniMini--Rotary IC EngineRotary IC EngineRotary engine selected as power source for Rotary engine selected as power source for portable power systemportable power systemMajor features of the rotary engine include:Major features of the rotary engine include:
Planar geometry Planar geometry High specific power High specific power vs. other IC engine designsvs. other IC engine designsMinimum number of Minimum number of moving partsmoving parts
11stst generation minigeneration mini--engineengineDisplacement:Displacement: 77.8 mm77.8 mm33
Max. RPM (est.):Max. RPM (est.): 30,00030,000Power Output (Power Output (estest):): 29 W29 W
22ndnd generation minigeneration mini--engineengineDisplacement:Displacement: 348 mm348 mm33
Max. RPM (est.):Max. RPM (est.): 30,000 30,000 Power Output (Power Output (estest):): 148 W148 W
12.5 mm
3.6 mm9.5 mm
16.7 mm
9 mm
12.7 mm
– Self-valving operation (i.e. naturally aspirated)
– Power output flexibility (mechanical or electrical)
UZASADNIENIEUZASADNIENIEMiniatureMiniature--scale power generation scale power generation using hydrocarbon fuelsusing hydrocarbon fuelsLiquid HC fuel specific Liquid HC fuel specific energy >> Battery specific energy >> Battery specific energy energy Potential ApplicationsPotential Applications
Portable electrical power Portable electrical power supply (battery replacement) supply (battery replacement) mechanical power supplymechanical power supply
University of California, BerkeleyDepartment of Mechanical EngineeringMicro-Rotary Combustion LabBerkeley Sensor and Actuator CenterBerkeley, CA 94720-1740http://euler.me.berkeley.edu/mrcl
Digital Mirror Display Digital Mirror Display (DMD)(DMD)
Texas Instruments, Inc.Texas Instruments, Inc.
PLUS U3PLUS U3--880880•• 2.9 lbs2.9 lbs•• 1.9” x 9” x 7” 1.9” x 9” x 7” ••SVGA (800 x 600)SVGA (800 x 600)
10 um10 um
MOEMS for Display & Projection SystemsMOEMS for Display & Projection Systems
Military MEMS/MST: Main Applications
LAND SEA AIR SPACE
•Smart & Competent Munitions.•Gun Launched Munitions•Communication Systems•Soldier / Combatant Equipment•Surveillance Systems
•Torpedo Control•Communication Systems•Platform Stabilisation& Control Systems
•Aircraft PlatformControl Systems•Avionics & FlightControl•Equipment Monitoring& Failure Prediction•Communication Systems•Combat Systems
•Guidance &Control•CommunicationSystems
Chem-Lab on a Chip for Forward Recon & QA
Microjet Arraysfor Airflow Control MEMS IMU
for Inertial Measurement & Navigation
Multiple Chip Wafer Fabrication for Graceful Degradation and CostReduction
Adaptive Optics Arraysfor Target Acquisition & Friend or Foe ID
MEMS for Military ApplicationsMEMS for Military Applications
Fuze/safetyand arming
Joint Architecture for Unmanned Systems
(JAUS)
Unmanned Systems:Unmanned Systems:Scope of EffortScope of Effort
UAV S&T
AWE / ExerciseActivity
Mission EquipmentPackages
Modeling &Simulation
Acquisition Systems
UGV/S S&T
Interdisciplinary ApproachInterdisciplinary Approach
Design and modelingEnabling materials and materials scienceMicromachining and microfabricationTesting and characterizationSystems and controlPackaging and applications testing
Integrated approach to develop Integrated approach to develop “microsystems” for “real applications”“microsystems” for “real applications”
MEMS Fabrication TechnologyMEMS Fabrication Technology
MicromachiningMicromachiningBulkBulk
SurfaceSurfaceBondingBonding
IC ProcessesIC ProcessesPhotolithographyPhotolithography
OxidationOxidationDiffusionDiffusion
DepositionDepositionEtchingEtching
Ion implantationIon implantation
MetallizationMetallizationMicroMicro--moldingmolding
ICIC ProcessesProcesses + Micromachining+ Micromachining
MiniaturizationMiniaturizationBatch fabricationBatch fabrication
IntegrationIntegration
Dense arraysDense arraysSmall devicesSmall devices
Low unit costLow unit costHigh performanceHigh performance
Sophisticated functionalitySophisticated functionality
Principle microPrinciple micro--fabrication methodsfabrication methods
Energy beam etching, LIGAEnergy beam etching, LIGAHybridHybridStereolithographyStereolithographyLaminationLaminationMolding, castingMolding, castingSolidificationSolidificationPunching, pressPunching, pressPlastic deformationPlastic deformation
Dissolution Dissolution –– ECMM, ECMM, Electroforming (deposition) Electroforming (deposition) EtchingEtching
ElectrochemicalElectrochemical
ChemicalChemical
LBM (LBM (ExcimerExcimer, , FemtosecondFemtosecond))AblationAblationEDM, LBM, EBMEDM, LBM, EBMMelting/vaporizationMelting/vaporizationCutting, grinding, USM,Cutting, grinding, USM,MechanicalMechanical
MethodsMethodsPrinciplePrinciple
MicroMicro--JoiningJoining Laser, Ultra Sonic, Laser, Ultra Sonic, Brazing, AdhesivesBrazing, Adhesives
PulseGenerator
Discharge Detector
A/D converter
ComputerMovement Controller
X, Y, Z Stages
Electrode
Workpiece
Mikro EDM
CAD design of a complex cavity (Dimension: CAD design of a complex cavity (Dimension: µµm).m).
Design
Projektowanietrajektoriielektrody
Cut angle is 0Cut angle is 0ºº..
Cut angle is 90Cut angle is 90ºº..
MikrokształtowanieMikrokształtowanie elektrochemiczneelektrochemiczne
Philips DAP, ATC, Drachten,The Netherlands
Nanotechnology Nanotechnology -- (yet another) (yet another) DefinitionDefinition
“A process for manipulating smallest natural structures (atoms & molecules) where Quantum mechanics rules.” TOP DOWN MICRO-ENGINEERING
BOTTOM UP NANO-ENGINEERING
From micro
to
Nano
lithography
Molecular self-assembly
OBIEKTY W NANOŚWIECIEOBIEKTY W NANOŚWIECIE
40 40 µµm m
1 m = 1000 mm1 m = 1000 mm1 mm = 1000 1 mm = 1000 µµm 1 m 1 nmnm = 10= 10--9 9 mm1 1 µµm = 1000 m = 1000 nmnm
Dochodzenie do Dochodzenie do nanoświatananoświata molekułmolekuł
Nanometr (1 Nanometr (1 nmnm) to w przybliżeniu 80 000 razy mniej od średnicy ) to w przybliżeniu 80 000 razy mniej od średnicy ludzkiego włosa oraz 10 razy więcej od średnicy atomu wodoruludzkiego włosa oraz 10 razy więcej od średnicy atomu wodoru
Oko muchy Oko muchy w makrow makro--, mikro, mikro--
i i nanoskalinanoskali
16 16 µµmm
2 2 µµm m 300 300 nmnm 6 6 nmnm 1 1 nmnm
200 200 µµmm
NANOMETR:
1/1 000 000 000 metra
1/1 000 000 łebka od szpilki
1/1 000 długości bakterii
10 atomów wodoru ułożonych jeden za drugim
NANOTECHNOLOGIENANOTECHNOLOGIE
jako technologie wykorzystywane w wielu jako technologie wykorzystywane w wielu podstawowych dziedzinach aktywności podstawowych dziedzinach aktywności technicznej człowieka w celu wytwarzania:technicznej człowieka w celu wytwarzania:
klasycznych urządzeń o klasycznych urządzeń o nanometrycznychnanometrycznych rozmiarach rozmiarach z charakterystycznymi dla nich efektami,z charakterystycznymi dla nich efektami,
nowych struktur o nieznanych jeszcze cechach.nowych struktur o nieznanych jeszcze cechach.
Skutki Skutki nanotechnologiinanotechnologiikryształy fotonowekryształy fotonoweświatłowody planarneświatłowody planarneelektronika molekularnaelektronika molekularnaspintronikaspintronikaheterostrukturyheterostruktury (studnie kwantowe)(studnie kwantowe)bioelektronikabioelektronikaorganoelektronikaorganoelektronikaMEMSY, MOEMSYMEMSY, MOEMSY..........................................................
Potencjalne obszary zastosowań Potencjalne obszary zastosowań nanotechnologiinanotechnologii
Techniki informacyjne (struktury elektroniczne i fotoniczne, wyświetlacze, komputery kwantowe),
Systemy rozprowadzania leków (połączenia lek-polimer, nanocząstki, liposomy i polimerowe micele, dendrymery organiczne),
Inżynieria tkankowa, implanty i urządzenia medyczne (w tym zewnętrzne implanty tkankowe, urządzenia do testów in vivo itp.),
Szeroko pojmowana inżynieria materiałowa (nanomateriały, nanokompozyty, warstwy bioczułe),
Instrumenty i oprzyrządowanie do realizacji nanotechnologii (np. różnego rodzaju mierniki wielkości nano-),
Sensory i aktuatory (w tym diagnostyka medyczna i implanty).
C. Hayter, Mat. Sci. Eng. C, 23 (2003) 703
Ale dodać do tego można z łatwością inne:Ale dodać do tego można z łatwością inne:
bezpieczeństwo narodowe,bezpieczeństwo narodowe,ochrona środowiska,ochrona środowiska,badania kosmiczne,badania kosmiczne,energetyka,energetyka,......
Problemy z redukcją wymiarówProblemy z redukcją wymiarów
Klasyczne, wynikające z reguł skalowania Klasyczne, wynikające z reguł skalowania (przyrządowe, materiałowe, układowe, (przyrządowe, materiałowe, układowe, systemowe systemowe –– dotyczą w głównej mierze dotyczą w głównej mierze przyrządów elektronicznych),przyrządów elektronicznych),
FundamentalneFundamentalnemanifestacja zjawisk i oddziaływań (nie manifestacja zjawisk i oddziaływań (nie obserwowanych w większych skalach,obserwowanych w większych skalach,efekty kwantowe (ziarnistość materii, efekty kwantowe (ziarnistość materii, termodynamika),termodynamika),
W 1992 r. opublikował książkę „NANO SYSTEMS: Molecular machinery, ma-nufacturing, and computation”, w której m.in. dowodzi, że molekularny montaż nie narusza żadnych praw fizycznych. Nie stanowi ona już głównie publikacji innowacyjnej lecz jest bardziej analitycz-ną i naukową, prezentując obliczenia i o-szacowania niektórych omawianych kon-cepcji nanotechnologicznych.
K. K. EricEric DREXLER DREXLER –– PIONIER NANOTECHNOLOGII PIONIER NANOTECHNOLOGII MOLEKULARNEJMOLEKULARNEJ
K. E. Drexler opublikował w 1986 r. futurologiczną książkę „ENGINES of CREATION: The comingera of nanotechnology”, przedstawiającą wizję sa-moreprodukujących się nanomaszyn zdolnych do wytworzenia wszelkich dóbr materialnych, a także odwrócenia procesu globalnego ocieplenia, likwida-cji chorób i znacznego wydłużenia życia ludzkiego.
(z wykładu: K. Oczoś-Nanotechnologia)
ODKRYCIE FULLERENÓWODKRYCIE FULLERENÓW
Mieszanina Mieszanina fullerenówfullerenówCC6060 -- CC7070. Cząsteczki . Cząsteczki CC7070 uwydatniają się uwydatniają się
wydłużonym kształtemwydłużonym kształtem
W 1985 r. Robert F. CURT, W 1985 r. Robert F. CURT, JrJr., ., HaroldHarold W. KROTO W. KROTO i i RichardRichard E. SMALLEY odkryli E. SMALLEY odkryli fullerenyfullereny –– cząstecząste--czkiczki węgla w kształcie piłki futbolowej (węgla w kształcie piłki futbolowej (BuckyballBuckyball) ) mające średnicę ok. 1 nm. Odkrycie to mające średnicę ok. 1 nm. Odkrycie to zapoczątkozapoczątko--wałowało nową dziedzinę związków węgla, mającą nową dziedzinę związków węgla, mającą zasazasa--dniczednicze znaczenie dla znaczenie dla nanotechnologiinanotechnologii molekularnej. molekularnej. W 1996 r. otrzymali oni za to odkrycie Nagrodę W 1996 r. otrzymali oni za to odkrycie Nagrodę Nobla.Nobla.
RichardRichard E. SMALLEYE. SMALLEYRiceRice UniversityUniversity
NANORURKI WĘGLOWENANORURKI WĘGLOWEW 1991 r. W 1991 r. SumioSumio IIJIMA z firmy NEC IIJIMA z firmy NEC CorpCorp. w . w TsukubieTsukubie odkryodkryłł nanorurkinanorurki wwęęgg--lowelowe, wywodz, wywodząące sice sięę z z buckminsterbuckminster--fullerenfullerenóóww i zbudowane z ui zbudowane z ułłoożżonych w onych w szesześś--ciokciokąątyty atomatomóów ww węęgla, z wyglgla, z wygląądu podobne do miniaturowej, zwinidu podobne do miniaturowej, zwinięętej siatki. tej siatki. Cechuje je niezwykCechuje je niezwykłła wytrzymaa wytrzymałłoośćść przy niewielkiej masie, trwaprzy niewielkiej masie, trwałłoośćść, gi, gięętkotkośćść, , dobra przewodnodobra przewodnośćść cieplna (dwa razy wicieplna (dwa razy więększa niksza niżż diamentu), dudiamentu), dużża a powierzchpowierzch--niania oraz niezwykoraz niezwykłłe we włłaaśściwociwośści elektryczne, co otwiera przed nimi liczne ci elektryczne, co otwiera przed nimi liczne zastozasto--sowaniasowania, w pierwszym rz, w pierwszym rzęędzie w elektronice.dzie w elektronice.
NanorurkaNanorurka węglowawęglowa(obraz komputerowy) (obraz komputerowy)
Półprzewodząca Półprzewodząca nanorurkananorurka o średnicy 1,5 o średnicy 1,5 nmnm może być wykorzystana w tranzystorze może być wykorzystana w tranzystorze polowym jako kanał przewodzący prąd popolowym jako kanał przewodzący prąd po--między źródłem i drenem, którego natężenie między źródłem i drenem, którego natężenie zależy od pola elektrycznego określonego zależy od pola elektrycznego określonego przez napięcie doprowadzone do bramki.przez napięcie doprowadzone do bramki.
One approach to nanotechnology - often called bionanotechnology - involves stripping down and then partially reassembling a complex and only partially understood biological system to get an artificial nanostructure that works. This structure was made by Nadrian Seeman of New York University by self-assembling DNA molecules with specially designed sequences. From N C Seeman 2003 Biochemistry 42 7259-7269
Bionanotechnology exploits the fact that evolution has led to very powerful and efficient nanomachines. We can now, for example, separate out a cell's components and, to some extent, run them outside a living cell. This hybrid device, developed by Carlo Montemagno of the University of California at Los Angeles and Harold Craighead from Cornell University, consists of an array of nickel posts (a), each of which has a height of 200 nm and a diameter 80 nm. Mounted on each post is a biological rotary molecular motor (b). A nanopropeller (c) - of length 750-1400 nm and diameter 150 nm - has been attached to the rotor of each motor. Addition of "ATP" fuel to the complete device (d) makes the propeller rotate. From R K Soong et al. 2000 Science 290 1555-1558
Elektronika (część )
Mikroelektronika Optoelektronika
Elektrony, Fale Fale, Fotony
Mechanika Kwantowa
Nanoelektronika Fotonika
NANOTECHNOLOGIE
NANOMEMBRANA
NANOTRANZYSTOR
Te organiczne struktury stworzą nowe układy mechaniczne, elektroniczne i elektromechaniczne.
NANOTECHNOLOGIA CHEMICZNANANOTECHNOLOGIA CHEMICZNANanotechnologiaNanotechnologia chemiczna jest pojmowana jako chemiczna jest pojmowana jako ukukłład zespolony, w ktad zespolony, w któórym z organicznych i nierym z organicznych i nie--organicznych zwiorganicznych zwiąązkzkóów chemicznych pow chemicznych połąłączonych czonych w rw róóżżnych stosunkach komponuje sinych stosunkach komponuje sięę hybrydowe hybrydowe polimery tzw. polimery tzw. ormoceryormocery, tworz, tworząące, po ce, po dodatkododatko--wymwym popołąłączeniu ich z rczeniu ich z róóżżnymi nieorganicznymi nymi nieorganicznymi nanocznanocząąsteczkamisteczkami, niezliczon, niezliczonąą iloilośćść wariancji w wariancji w postaci tzw. postaci tzw. nanomernanomeróóww o zro zróóżżnicowanych nicowanych wwłłaaśś--ciwociwośściachciach i zastosowaniach.i zastosowaniach.
Specjalne powSpecjalne powłłoki oki nanomerowenanomerowe, dzi, dzięęki posiadanym wki posiadanym włłaaśściwociwośściomciomantyadhezyjnym, antyadhezyjnym, przeciwdziaprzeciwdziałłajaaja trwatrwałłemu osadzaniu m.in. emu osadzaniu m.in. „„malowidemalowidełł”” graffiti graffiti
na rna róóżżnych podnych podłłoożżach. Dajach. Dająą siesie one one łłatwo usuwaatwo usuwaćć strumieniem wody. strumieniem wody.
POKRYCIA ANTYGRAFFITIPOKRYCIA ANTYGRAFFITI’’OWEOWE
NANOMEDYCYNANANOMEDYCYNA
•• NanodiagnostykaNanodiagnostyka•• NanostomatologiaNanostomatologia•• NanochirurgiaNanochirurgia•• NanofarmacjaNanofarmacja•• NanokosmetykaNanokosmetyka•• NanoimmunologiaNanoimmunologia
NanomodyfikacjaNanomodyfikacja diamentem diamentem powierzchni powierzchni implantuimplantu np. np. stawu biodrowego zwiększy stawu biodrowego zwiększy jego trwałość i zgodność jego trwałość i zgodność biologiczną,mocniejbiologiczną,mocniej wiążąc go wiążąc go z otaczającą kością. z otaczającą kością.
Lepsze lub nowe czynniki Lepsze lub nowe czynniki kontraskontras--tującetujące będą pomocne w wykryciu będą pomocne w wykryciu chocho--robyroby we wczesnym jej stadium, kiedy we wczesnym jej stadium, kiedy łatwiej ją wyleczyć, np. nowotworu łatwiej ją wyleczyć, np. nowotworu (czerwony), gdy składa się zaledwie z (czerwony), gdy składa się zaledwie z kilku komórek.kilku komórek.
NanocząstkiNanocząstki będą dostarczać leki do będą dostarczać leki do ściśle określonych, nieraz trudno dościśle określonych, nieraz trudno do--stępnychstępnych miejsc. Nowotwory będzie miejsc. Nowotwory będzie można niszczyć za pomocą można niszczyć za pomocą skieroskiero--wanychwanych do nich do nich nanoskorupeknanoskorupek tj. zetj. ze--spolonychspolonych złotem kulek z przeciwzłotem kulek z przeciw--ciałami, które po delikatnym ciałami, które po delikatnym ogog--rzaniurzaniu promieniowaniem promieniowaniem podczerpodczer--wonymwonym pękają i łączą się tylko z pękają i łączą się tylko z koko--mórkamimórkami nowotworowymi.nowotworowymi.
Trochę danych finansowych z USAa) National Science Foundation
(1) $385,000,000 for fiscal year 2005; (2) $424,000,000 for fiscal year 2006; (3) $449,000,000 for fiscal year 2007; and (4) $476,000,000 for fiscal year 2008.
(b) Department of Energy (1) $317,000,000 for fiscal year 2005; (2) $347,000,000 for fiscal year 2006; (3) $380,000,000 for fiscal year 2007; and (4) $415,000,000 for fiscal year 2008.
(c) National Aeronautics and Space Administration (1) $34,100,000 for fiscal year 2005; (2) $37,500,000 for fiscal year 2006; (3) $40,000,000 for fiscal year 2007; and (4) $42,300,000 for fiscal year 2008.
(d) National Institute of Standards and Technology (1) $68,200,000 for fiscal year 2005; (2) $75,000,000 for fiscal year 2006; (3) $80,000,000 for fiscal year 2007; (4) $84,000,000 for fiscal year 2008.
(e) Environmental Protection Agency (1) $5,500,000 for fiscal year 2005; (2) $6,050,000 for fiscal year 2006;(3) $6,413,000 for fiscal year 2007; and (4) $6,800,000 for fiscal year 2008.
(Public Law 108-153 108th Congress. Dec.2003)Total $ millions for year 2005Total $ millions for year 2005--810, 2006810, 2006--890, 2007890, 2007--955, 2008955, 2008--10241024
SkalowanieSkalowanie wytrzymałościwytrzymałości i i sztywnościsztywności
Ff=σ
fA
lWF
gmF ff 1α= Obciążenie dopuszczalne przez ciężar
SB
Wα 1l 2
Stosunek sztywności do cieżaru
Przykład belki S =CEIl3
Obciążenie dopuszczalne
SilnikSilnik turbinowyturbinowySiłaSiła ciąguciągu do do ciężaruciężaru T/W (T/W (1/l1/l ))
T/W = 5.6 T/W= 7.6T/W = 5.6 T/W= 7.6
BezpilotoweBezpilotowe aparatyaparaty latajacelatajace (BAL) (BAL) do do rozpoznaniarozpoznania lotniczegolotniczego
Boundary Layer DevelopmentBoundary Layer Development
y
Velocity
y
Velocityy
Velocity
y
Velocity
Laminar SeparationTurbulent
Transition
Flow
Wake
LargeLarge--Scale Eddy StructuresScale Eddy Structures
Application to highApplication to high--lift lift trailingtrailing--edge separationsedge separations
Excite interaction between largeExcite interaction between large--scale spanscale span--wise wise eddy structures that occur close to point of eddy structures that occur close to point of
separation.separation.
MEMS Flow ActuatorsMEMS Flow Actuators
ThermalThermal
ElectroElectro--hydrodynamichydrodynamic
MomentumMomentuminjectioninjection