Хімічні та електрохімічні технології

Поряд з фізичними ефектами в технології дедалі частіше використовуються успіхи, досягнуті в хімії та електрохімії.

Необхідно звернути увагу на електрохімічне розчинення і поверхневе електролітичне нагрівання – дві сучасні і багатообіцяючі технології.

До електрохімічної обробки відносять як електроерозійну обробку (спосіб, при якому зовнішнє джерело струму розчиняє підключений анод зразок), так і травлення металів. Обробка протікає або шляхом направленого розчинення матеріалу заготовки без контакту їїз інструментом. У промисловості застосовують електроерозійне шліфування і зачищення та електрохімічне полірування.

Електроерозійна обробка застосовується не тільки до матеріалів, що важко піддаються обробці різанням, але все більше і більше використовується для виготовлення деталей складної форми. Травлення фасонних деталей цілком відповідає вимогам їх мініатюризації і набагато перевищує можливості звичайної штамповки.

Електролітичне нагрівання дасть змогу за допомогою електричного розряду розігріти тверді провідники (метали, графіт) у струмопровідній рідині (електроліт) до температури порядку 2000 °С. Спосіб цікавий як для зварювання і пайки, так і для термообробки.

2.6. Ультразвукові технології

Ультразвукові хвилі є механічними коливаннями в діапазоні частот, що лежить вище 20 кГц. Вони, на відміну від електромагнітних хвиль, поширюються тільки в матеріальному середовищі. Енергія ультразвуку у дедалі більших масштабах використовується в промисловому виробництві.

Сучасне виробництво неможливо уявити, наприклад, без ультразвукового очищення. В промисловості можна зустріти ультразвукове свердлення деталей найрізноманітнішої форми з твердих і крихких матеріалів (свердлять дорогоцінне каміння, скло, ферити, кераміку, кремній, германій), а також ультразвукове зварювання металів і пластмаси.

Ультразвукове зварювання відкриває ще ширше коло можливостей для з’єднання матеріалів, що не піддаються звичайним способам зварювання.

2.7. Технологія дифузійних покриттів

До корозійної термічної зносостійкості матеріалів і виробів висуваються часом дуже високі вимоги, виконання яких здебільшого залежить від стану поверхні деталі.

Дифузійний ефект, тобто спроможність атомів проникати в тверді тіла, ліг в основу одного способу обробки поверхонь – способу дифузійних покриттів. Для гартування сталі в промислових масштабах її поверхню збагачують вуглецем і азотом шляхом дифузійного процесу. Існує можливість збагатити всі метали і сплави будь-яким елементом в певній зоні поверхні, якщо основний матеріал при достатньо високій температурі привести в контакт з дифундуючи ми атомами. Виробляються покриття завтовшки від 0,01 до 2 мм, властивості яких залежать від складу та структури дифузійного шару, що утворився. Цим способом можна одержувати як шари з різноманітних сплавів, так і нітридні, карбідні, боридні. Крім того, можна змусити кілька елементів дифундувати один за одним або водночас. Цим досягаються більш широкі комбінації властивостей. Для підвищення стійкості до корозії, зносу і нагрівання поряд з вуглецем і азотом сьогодні застосовуються також бор, алюміній, хром, цинк і кремній, що дифундують у металеві матеріали.

2.8. Біотехнології

Біотехнології – це використання природничих та інженерних наук у біоіндустрії для забезпечення біологічної спільноти потрібними продуктами та послугами. Біотехнології широко використовуються у сільському господарстві (високопродуктивні та стійкі сорти рослин, гербіциди, регулятори росту, вакцини та сироватки для лікування тварин, кормові білки).

Біотехнології є провідними в медицині при створенні антибіотиків, біологічно активних речовин і фармпрепаратів, інсуліну, гормонів росту та противірусних вакцин.

У харчовій, хімічній та гірничорудній промисловості, очищенні стічних вод та біозахисні довкілля широко використовуються біотехнології. За їх допомогою отримують багато цінних речовин – ферменти, амінокислоти, спирти, вина, пиво, кисломолочні продукти, кормові та медичні дріжджі, органічні кислоти та їх солі, ацетон.

Багато промислових технологій замінено на процеси з використанням ферментів та мікроорганізмів:

· Біотехнологічні переробки руд кольорових металів, сільськогосподарських, промислових та побутових відходів;

· Отримання біогазу та добрив.

2.9. Нанотехнології

Нанотехнологія – галузь молекулярної технології, орієнтована на створення шляхом маніпуляцій з об’єктами манометричних розмірів (10^-9 м) пристроїв, речовин та матеріалів із спеціальною структурою та комплексом фізичних, хімічних і біологічних властивостей.

Усі варіанти нанотехнологій засновані на локальному, з точністю до нанометрів і навіть до окремих атомів, управлінні атомно-молекулярними реакціями. Термін «нанотехнологія» введено у 1978 році Н. Танігучі для маніпуляцій з об’єктами розміром менше 1 мкм. Практична реалізація деяких нанотехнологічних процесів стала можливою після винаходів скануючи тунельного та атомно-силового мікроскопів у 1981 та 1986 роках.

Основні напрямки нанотехнологій:

· Виготовлення електронних схем і нанокомп’ютерів з активними елементами атомно-молекулярних розмірів;

· Розробка і виготовлення нанороботів, здатних працювати з об’єктами молекулярних розмірів;

· Створення матеріалів з комплексом потрібних властивостей шляхом маніпуляцій атомами чи молекулами при перебудові існуючих структур або методом молекулярного збирання;

· Розробка і виготовлення легких, композиційних, надміцних і високопровідних матеріалів;

· Створення наноматеріалів для високоефективного виробництва і контролю якості продуктів харчування.

Вже зараз для технологічного контролю при виготовленні цифрових відеодисків використовують нанотехнології, а С. Деккер на основі нанотехнологій у 1998 році створив транзистор. Нанотехнології перспективні для використання при створенні спеціального обмундирування чи протидії невидимості літальних апаратів.

Нанотехнології можуть привести світ до третьої НТР – нової наноіндустріальної революції, яка радикально змінить не лише економіку, а й життєве середовище людини.

Дата добавления: 2014-01-07