5 нанотехнологий, которые изменят нашу жизнь

5 нанотехнологий, которые изменят нашу жизнь

Нанотехнологии только начали появляться в нашей жизни, но уже понятно, что они могут кардинально изменить многие отрасли. Изменится наше представление о возможностях медицины, контроле за состоянием инфраструктуры, ремонте различных объектов, хранении и анализе больших данных, а также о выработке энергии.

За последние 70 лет наша жизнь кардинально переменилась благодаря двум изобретениям: электронный транзистор и микрочип сделали возможным развитие современной электроники, а сами они с 1940-х становятся все меньше и меньше в размерах. Сегодня один чип может содержать 5 млрд транзисторов. Если бы машиностроение развивалось в том же темпе, мы могли бы сейчас ездить на скорости 482 803 км/ч, а автомобиль стоил бы не больше $4−5.

Но чтобы и дальше двигаться в этом направлении, нам нужно создавать схемы в чрезвычайно малом, наномасштабе. Нанометр — это одна миллиардная метра; работа с наночастицами предполагает манипулирование отдельными атомами.

Производить работающие наноустройства — действительно сложная задача. Свойства материи, такие как температура плавления, способность проводить электричество и реакция на химические препараты, меняются на наноуровне, и уменьшение устройства может повлиять на его производительность. Однако если человечеству удастся освоить эту технологию, мы совершим не просто прорыв в области электроники, но и в целом изменим современное течение жизни.

1. Врач внутри тела

Врач внутри тела

Индустрия фитнес-трекеров дает нам возможность следить за состоянием здоровья, просто разместив на теле несколько гаджетов. Уже сейчас существует прототип электронной татуировки, которая может контролировать жизненно важные функции организма.

Если перевести эту технологию на наноуровень, мы могли бы пойти дальше и имплантировать или вводить шприцем крошечные датчики внутрь тела. Это позволило бы собирать гораздо более детальную информацию о состоянии организма без каких-либо хлопот для пациента, а врач сможет максимально персонализировать курс лечения.

Возможности безграничны: от наблюдения за воспалительными процессами и ходом восстановления после операции до вмешательства в работу организма и контроля за определенными функциями внутренних органов.

Хотя все это кажется делом отдаленного будущего, компании-гиганты в области здравоохранения, такие как GlaxoSmithKline, уже активно разрабатывают так называемые электронные лекарства.

2. Датчики повсюду

Сенсоры можно значительно уменьшить в размерах и повысить эффективность с помощью недавно изобретенных наноматериалов и новых технологий производства. Так, датчики с множеством полезных функций сейчас можно напечатать в любом количестве на гибком пластиковом рулоне по сравнительно небольшой цене. Это дает возможность размещать сенсоры практически на любых важных инфраструктурных объектах — на мостах, самолетах, даже АЭС, — чтобы следить за их исправной работой.

3. Самовосстанавливающиеся структуры

Самовосстанавливающиеся структуры

Нанотехнологии могут быть особенно полезными при работе с теми объектами, где часто появляются различного рода трещины. Изменение самой структуры материалов на наноуровне придаст им новые свойства, например, гидрофобность.

В будущем покрытия и добавки, созданные с помощью нанотехнологий, смогут даже чинить повреждения. Например, если рассеять наночастицы по всей поверхности материала, они будут мигрировать, пока не заполнят все трещины. Это могло бы пригодиться везде — от самолетостроения до микроэлектроники.

4. Обработка больших данных

Новые датчики будут производить огромное количество информации, больше, чем когда-либо в истории человечества. Поэтому мы остро нуждаемся в технологиях ее обработки и прогнозирования возможных проблем. Это касается и данных с датчиков движения, которые могли бы помочь нам регулировать пробки и предотвращать аварии и преступления. Мы сможем использовать статистику, чтобы более эффективно управлять полицейскими ресурсами.

В данном случае нанотехнологии помогают создать сверхплотные носители для хранения этих данных. К тому же с их помощью можно спроектировать ультра-эффективные алгоритмы обработки, кодирования и передачи данных без ущерба безопасности.

В природе есть примеры процессов обработки больших данных крошечными структурами: глаз или ухо воспринимают внешние сигналы и успешно трансформируют их в информацию, которую способен воспринять наш мозг.

Компьютерная архитектура, созданная по образу и подобию человеческого мозга, будет гораздо эффективнее использовать энергию и таким образом бороться с избытком тепла — а это одна из ключевых проблем, возникающих при попытке уменьшить электронные устройства.

5. Борьба с изменением климата

Борьба с изменением климата

Климатические изменения подталкивают нас к поиску новых способов производства и использования электроэнергии, и нанотехнологии в этом вопросе играют значительную роль. Так, ученым удалось создать автомобильные аккумуляторы, которые помогают электрокарам сохранять больше энергии. С помощью нанотехнологий были созданы более мощные солнечные панели.

В обоих случаях были применены методы наструктурирования и наноматериалы (например, нанопроволоки и углеродные нанотрубки), которые переводят плоскость в трехмерное измерение. Это увеличивает площадь покрытия, а значит, появляется больше пространства для хранения и производства энергии, так что устройства функционируют эффективнее.

В будущем с помощью нанотехнологий мы сможем заставить любые объекты собирать энергию из окружающей среды. Появляются всё новые наноматериалы и их концепты, позволяющие добывать энергию из движения, света, перепада температуры, глюкозы и других источников с высоким коэффициентом преобразования.

 

Источник.


 

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий