Anyagismeret. Az anyagtudomány szerepe

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Anyagismeret. Az anyagtudomány szerepe"

András Lukács
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 Anyagismeret Az anyagtudomány szerepe

2 Az anyagtudomány szerepe a XX-XXI. század fordulóján Stratégia: anyag- és energiatakarékos rendszerek Reciklizálható rendszerek! Kritikus tudományok: energetika, számítástechnika, anyagtudomány, környezeti stb. -technika (logisztika)

3 Anyagtudomány és technológia Anyagtudomány: a fizikai, kémiai törvények anyagalakításra alkalmazása, "szerszámok" (akár atomi szinten) Technológia: szabályrendszer, amely reprodukálhatóan rögzíti a "szerszámok" működési tartományát A technológiák jellege építkező (élővilág kristálynövesztés) lebontó (hagyományos megmunkálás)

szabályrendszer, amely reprodukálhatóan rögzíti a "szerszámok" működési

4 Szerkezeti anyagok, funkcionális anyagok. I Szerkezeti anyagok: alapvetően a mechanikai, a szilárdságtani tulajdonságok, pl. szakító szilárdság, ill. kopás-, és/vagy korrózióállóság, de lehet fontos a biokompatibilitás, hőállóság, sugárzásállóság, stb. Legtöbbször az anyag tömbi tulajdonságai dominálnak a kiválasztáskor

5 Szerkezeti anyagok, funkcionális anyagok. II Funkcionális: Bármilyen külső hatásra (elektromos, optikai, mágneses, gravitációs, stb.) adott - elektromos - válasz A funkció lehet: fizikai, kémiai, biológiai elvű tulajdonság technológiai műveletek sorával kialakított számítás-, híradástechnikai, optikai stb. alkalmazás, mágneses, mechanikai, gravitációs stb. érzékelés. az "érzékelés" (jeladás) és/vagy a "beavatkozás" képessége

) adott - elektromos - válasz A funkció lehet: fizikai, kémiai, biológiai elvű tulajdonság technológiai

6 Infotechnol. Energetika Közlekedés Gépipar, építőipar Agro-, bio- Gyógyászat Félvezetők Si, A + B 5, széncső? Teljesítményelektronika, SiC Napelemek Organikus félvezetők Aktív implantok Szerkezeti kerámiák átlátszó kerámiák Funkcionális Szenzorok, kerámiák Szupravezetők Optikai, Hullámvezető, fotonikai chip anyagok Polimerek low, high k, CD, memóriák Fémkutatás Trendek 2001 Nanoszerk. anyagok, nanotechnoló gia Tiszta fémek, Cu, Au, W, Ta, stb.) 1-elektron tranzisztor, kvantumkomputer, lézer, memória Többfunkciós Adaptív optika Turbinák, Motorok ("1-2 l- csapágyak es") Tüz.ag cella, magas hőm. szenzorok, akku, szupravezetők? Kisfogyasztás LED, lézer (GaN), ú elektronika kisüléses szigetelők járműipari igények szerint Könnyű fémötvözetek, kompozitok, "smart" aktív anyagok, acélok Turbinák, vasmagok Önoptimáló anyagok motorok, szerszám, kemény bevonatok, Protézisek gépek Szenzor, Szenzorok, Idegstimulátorok nanomegmunkálás beavatk. Monitorok Távirányítás Mesterséges érzékszervek hőálló és terhelhető polimérek ( km önhordóképesség!), "smart" aktív anyagok Korrózióálló ötvözetek Mágneses elemek, Genetikailag módositott fajok Teherbíró és korrózióálló szerkezeti anyagok, bevonatok Intelligens ütközők Intelligens szersz., Intelligens házak Intelligens gépek biokompatibilis, terhelhető, "smart" aktív anyagok Kompozitok, Protézis elemek, "smart" aktív anyagok Protézisek, beültetett elemek génsebészet Intelligens implantok, "smart" aktív anyagok bekapcsolásával, mesterséges érzékszervek

anyagok Polimerek low, high k, CD, memóriák Fémkutatás Trendek 2001 Nanoszerk. anyagok, nanotechnoló gia Tiszta fémek, Cu, Au, W, Ta, stb.

7 Frontvonalak Közlekedés, energiafaló Hibrid motorok, elektromos autó anyagai Akkumulátorok, tüzelőanyagcellák + fényelem Építőipar - a városi lét energia-krízise energiatakarékos építkezés mint minimum, intelligens ház" mint cél a világítás forradalma félvezetők, kisülések Villamos technológiák több ág elektronikai, kémiai, bio- és biomimetikus, orvosi rendszerek

építkezés mint minimum, intelligens ház" mint cél a világítás forradalma félvezetők,

8 Közlekedési eszközök anyagai hibrid motorok literes (széria) elektromos autó - automatizálási kérdés akkumulátorral nem az igazi üzemanyag napelemmel akkumulátorok - kicsi a tartalék, metastabil állapot tüzelőanyagcellák - hidrogén tárolás megoldandó ma, kőolaj bontással, még "10 literes" a kocsi

üzemanyag napelemmel akkumulátorok - kicsi a tartalék, metastabil állapot

9 Építőipar Energiatakarékos építkezés előllítás: alu-acél-cement-beton-homok-hamu-talaj hőszigetelés, 75% megtakarítás intelligens ház" mint cél (naptelepek, tetőcserépbe integrálva, sugárzásfüggő árnyékolás, stb.)

75% megtakarítás intelligens ház" mint cél

10 Egyéb területeken pl. sporteszközök Csúcsteljesítmény szinte valamennyi területen Főleg a műanyagipar tekintetében: teniszütő, hajók, síléc, textiliák, stb. Fémek: golf-ütők, kard-tőr, korcsolya, Komplex: versenyautók

11 Miniatürizálás Nem csak a kis méret, hordozhatóság, a kis fogyasztás miatt is fontos. A megbízhatóság is fontos elem: minél több intelligenciát kell belezsúfolni a tokba, A hibák főleg az emberrel való kommunikáláskor lépnek fel. Elérhető lépésre egyetlen tévesztés, (redundáns szervezéssel) "Soft" hiba

A megbízhatóság is fontos elem: minél több intelligenciát kell belezsúfolni a

12 Az öregedés Nemkívánatos atomi mozgásokkal függ össze. Főleg helyi melegedések okozzák. Jól tervezett áramkörnél ennek az esélye minimális. A mikroelektronika anyagai olyan tökéletesek, hogy pl. egy vékony, szigetelő oxidrétegben elhelyezett kis szilíciumszigetre helyezett, akár egy-két elektron évtizedig ott marad!

Jól tervezett áramkörnél ennek az esélye minimális.

13 MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) tranzisztor "Vékony" SiO 2 Forrás Si Kapu elektród Csatorna Nyelő A kapuelektródra adott feszültség nyitja/zárja a f-ból a ny-be az áramot attól függően, hogy milyen a Si vezetési típusa, ill. hogy az ún. többségi vagy kisebbségi "töltéshordozók" viszik az áramot.

f-ból a ny-be az áramot attól függően, hogy milyen a Si vezetési típusa,

14 Nanotechnológiák Informatika, hírközlés, optoelektronika Minden fizikai mennyiség, aminek két stabil állapota van, pl. spin egyelektron tranzisztor, kvantumpötty, "mesterséges atom"

15 Nanotechnológiák, II. Nagyfrekvenciás eszközök Lézerek Fizikai határok... A fizika, kémia átalakítja a biotudományokat

16 A nanotechnológia nem-informatikai ágai A pásztázó szondás módszerek mint preparatív technika Kémiai: katalízis, a fullerén-, szén nanocső, bio-rendszerek Önszerveződéssel nanostrukturált tömbi anyagok, fémek, kompozitok, kerámiák, dielektrikumok Végső cél: az élővilág napenergiára alapozott "preparatív technikáját" a szervetlen világban alkalmazni, a kódoláskiválogatódás ottani elveit megkeresni

anyagok, fémek, kompozitok, kerámiák, dielektrikumok Végső cél: az élővilág napenergiára alapozott

17 Pórusos Si kvantumos fényemitter, elektrokémiai marással

18 E.Coli baktérium forgó zászlója /perc, nanomotor

Hasonló dokumentumok

Villamosipari anyagismeret. Program, követelmények ősz

Villamosipari anyagismeret. Program, követelmények ősz Villamosipari anyagismeret Program, követelmények 2015. ősz I. félév: 2 óra előadás, vizsga II. félév: 1 óra labor, évközi jegy* Követelmények: Előadás látogatása kötelező; ellenőrzése (katalógus) minimum