Нанотехнологии в жизни человека

XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

Нанотехнологии в жизни человека

Беляев А.Е. 1
1МОУ СОШ №7
Тарасова И.С. 1
1школа №7
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Мы живём в современном мире медицины, науки и различных технологий. И, наверное, каждый человек уже слышал, что такое нанотехнология, и чем она занимается. Если спросить любого учёного, что это такое, и для чего нужны нанотехнологии, ответ будет краток: «Нанотехнологии изменяют привычные свойства вещества. Они преображают мир и делают его лучше».

Так вот, нанотехнологии занимаются созданием нанообъектов, оперируя отдельными атомами и создавая из них определённую структуру.

Благодаря нанотехнологиям появятся «умные дома». В них человеку практически не надо будет заниматься скучными бытовыми хлопотами. На себя эти обязанности возьмут «умные вещи». Люди станут носить одежду, которая не пачкается, более того, сообщает хозяину, что, например, пора обедать или принять душ.

Нанотехнологии позволят изобрести компьютерную технику и мобильные телефоны, которые можно будет складывать, как носовой платок, и носить в кармане.

Нанотехнология — это окно в будущее, которое ученые открывают уже сегодня. Мы уверены, в будущем, нам будет казаться совершенно обыкновен.

Нас заинтересовала данная тема, потому что в будущем нам жить и работать с нанотехнологиями, а на сегодняшний день мало, что известно об этом. Мы считаем, что сегодня – это самая актуальная проблема, потому что за нанотехнологиями будущее. И я решил начать изучать и исследовать технологии будущего уже сегодня.

Цель: знакомство с принципом работы нанотехнологий экспериментальным путем.

Задачи проекта:

  • Выяснить значение термина «нанотехнология».

  • Найти примеры применения нанотехнологий в быту.

  • Провести эксперименты, демонстрирующие принцип работы нанотехнологии

  • Сделать выводы о применении нанотехнологий в быту.

  1. Обзор литературных источников

    1. Что такое нанотехнологии?

Что же такое нанотехнологии? И как именно они позволяют менять свойства вещей?

Нанотехнологии - это область науки и техники, занимающаяся изучением и управлением материалами на молекулярном уровне, а именно уровне наночастиц и наноструктур. Они позволяют изменять свойства материалов, включая их прочность, проводимость, адгезию, оптические свойства и другие параметры. Например, добавление наночастиц может улучшить прочность материала, а создание наноструктурных поверхностей может сделать материалы водоотталкивающими или улучшить их адгезию. Эти изменения в свойствах материалов позволяют создавать новые материалы с улучшенными характеристиками, которые могут найти применение в различных областях, таких как электроника, медицина, энергетика и другие.

Существует два способа получения наночастиц:

  • первый, более простой, метод — «сверху вниз». Исходный материал измельчают разнообразными способами до тех пор, пока частица не станет наноразмерной.

  • второй — получение наночастиц путём объединения отдельных атомов, «снизу вверх». Это более сложный способ, но именно за ним учёные видят будущее нанотехнологий. Получение наночастиц этим способом напоминает работу с конструктором. Только в качестве деталей используются атомы и молекулы, из которых учёные создают новые наноматериалы и наноустройства.

Отцом нанотехнологии можно считать греческого философа Демокрита. Примерно в 400 г. до н.э. он впервые использовал слово «атом», что в переводе с греческого означает «нераскалываемый», для описания самой малой частицы вещества.

Примером первого использования нанотехнологий можно назвать – изобретение в 1885 году фотопленки Джорджем Истменом, который впоследствии основал известную компанию Kodak.

В настоящее время нанотехнология является одним из приоритетных направлений развития Российской науки.

    1. «Эффект лотоса» и нанотехнологии

Многие современные технологии основаны на результатах наблюдения за живой природой и заимствования у нее уникальных механизмов и принципов. Одним из примеров такого «сотрудничества» человека с природой является так называемый «эффект лотоса». Под этим эффектом понимают явление самоочистки листьев и цветов некоторых растений, которое основано на особом наноструктурированном строении их поверхности. Данный феномен был запатентован учеными, открывшими его в семидесятых годах ХХ века – Вильгельмом Бартхлоттом и Кристофом Найнуйсом.

Вода, попадающая на их поверхность, сворачивается в капли. При стекании с листа вода заодно захватывает с собой частицы пыли, тем самым очищая растения.

    1. Что такое Бионика?

Бионика - это междисциплинарное область, которая объединяет биологию и технику с целью изучения биологических систем с целью разработки новых технологий и устройств, вдохновленных природой. Этот подход позволяет ученым и инженерам изучать и копировать природные процессы и структуры, чтобы создавать инновационные решения, пригодные для использования в различных областях, таких как медицина, робототехника, материаловедение и т.д.

    1. Использование нанотехнологии в быту

Нанотехнологии нашли широкое применение в бытовых товарах и повседневных предметах. Вот несколько областей, где используются нанотехнологии в быту:

1. Текстильные изделия: Нанотехнологии применяются для создания тканей с улучшенными свойствами, такими как водоотталкивание, защита от пятен и запахов, улучшенные теплоизоляционные характеристики.

2. Косметика: Наночастицы применяются в косметических продуктах для улучшения усвояемости, стойкости и эффективности косметики.

3. Пищевая упаковка: Нанотехнологии используются для создания упаковочных материалов с улучшенными барьерными свойствами, что помогает увеличить срок хранения продуктов.

4. Уход за автомобилем: Нанотехнологии используются в автомобильных восках и чистящих средствах для создания устойчивого защитного слоя и легкого очищения.

    1. Преимущества нанопокрытий, созданные на основе использования «эффекта лотоса»

  1. Долгосрочная и высокоэффективная защита (защитная нанопленка, нанесенная с целью консервирования поверхности, защищает от агрессивных воздействий окружающей среды погодных условий и даже царапин);

  2. Не требующие особого ухода поверхности и ткани всех видов, гигиеническая чистота, антибактериальные свойства обработанных поверхностей, легкая чистка, полная нейтральность к коже, безопасность даже для аллергиков;

  3. если водоотталкивающий эффект ослабел, то в этом случае поверхность или ткань нужно почистить при помощи мягкого очищающего средства, помыть проточной водой, после этой процедуры водоотталкивающий эффект будет опять восстановлен (у текстиля – после высыхания).

  1. Материалы и методы исследований

Для проведения экспериментальной части работы были использован следующие материалы:

  1. Образцы ткани (ситец)

  2. обувь кожаная

  3. крем для обуви KIWI

  4. салфетки для ухода за кожаными изделиями

  1. Результаты исследований

Для проведения исследования поверхностей на предмет обладания «Эффектом лотоса», были использованы следующие предметы:

  • ткань

  • обувь

1 Эксперимент: добавление капли воды на исследуемые поверхности. Наблюдаемый результат: мгновенное впитывание воды в образец ткани наблюдалось растекание капли. Это значит, что ткань обладает свойствами гидрофильной поверхности (способной впитывать воды, становится мокрой)..

2 Эксперимент: после обработки ткани вазелином, водоотталкивающим веществом, созданным на основе жира, был отмечено проявление «Эффекта лотоса» на образце ткани. Вода не впитывалась в ткань. Капля легко скатывалась с ткани

  1. Эксперимент, демонстрирующий «Эффект лотоса» после обработки специальным кремом KIWI

Капля воды была хорошо обособлены и легко скатывались и не пачкали поверхность обуви. Высота капли грязи составила 3 мм. Это значит, после обработки специальным водоотталкивающим кремом поверхность обувь обладает свойствами гидрофобной поверхности.

  1. Эксперимент, демонстрирующий слабые гидрофобные свойства после обработки обуви салфеткой для обуви.

После проведения экспериментов мы можем сделать вывод о том, такое изобретение как средство для ухода за обувью позволило поверхность обуви после обработки сохраняться в сухом виде. Крем для обуви KIWI оказался более эффективным, чем специальные влажные салфетки. Ткань также может обладать «Эффектом лотоса» и не быть восприимчивой к воде, если это свойства будет необходимо человеку. Как например, после обработки вазелина, мы смогли наблюдать свойства гидрофобной поверхности. Может в недалеком будущем для нас с вами будет обычной вещью непромокаемая футболка или несгораемая бумага, именно благодаря нанотехнологиям.

Заключение

Мы провели экспериментальное исследование, подтверждающее наличие в быту как гидрофильных (притягивающих воду), так и гидрофобных (отталкивающих воду) поверхностей. Ежедневно мы сталкиваемся с гидрофильными поверхностями, которые помогают нам создавать одежду, способную впитывать влагу.

Нанотехнологии также нашли применение в использовании гидрофобных поверхностей, подобных свойству «эффекта лотоса». Например, создание крема для обуви, который помогает сохранять сухость и аккуратный вид обуви. Оказалось, что такие нанотехнологии повсюду, даже крем для обуви обладает большим водоотталкивающим эффектом, чем специальные влажные салфетки.

Это лишь один из множества примеров, демонстрирующих то, как нанотехнологии влияют на нашу повседневную жизнь. Часто мы даже не подозреваем об их наличии, но проведя небольшое исследование, можно обнаружить, что нанотехнологии вокруг нас в большом количестве.

Список использованных источников

  1. https://elementy.ru/kartinka_dnya/1049/Effekt_lotosa

  2. https://westkorn.ru/advices/177-nanoprotect/

  3. https://smartcosmet.ru/blog/effekt_lotosa_/

  4. Балабанов В.И. Нанотехнологии. Наука будущего. – М.: Эксмо

  5. http://kiwi.com.ua/zashhita/kiwi-universalnaja-nano-propitka.html

1 Эксперименты, демонстрирующие впитывающие способности ткани, отсутствие «Эффект лотоса»

Приложение

2 Эксперимент, демонстрирующий «Эффект лотоса» после обработки вазелином

4 Эксперимент, демонстрирующий слабые гидрофобные свойства после обработки обуви салфеткой для обуви.

3 Эксперимент, демонстрирующий «Эффект лотоса» на обуви после обработки кремом KIWI

Просмотров работы: 28