Цивилизация богов. Прогноз развития науки и техники в 21-м столетии
Технологические решения, используемые при производстве объемных микросхем, а именно применение каталитических и абсорбционных матриц для создания материалов с заданными свойствами, начали широко применяться в различных отраслях промышленности. Сам термин «материалы с заданными свойствами» был довольно емким по своему содержанию. Он включал в себя как особо чистые химические элементы и соединения, так и материалы со сложной структурой, полученные на их основе. Этим термином определялись также и функциональные органические ткани, производство которых методами молекулярной сборки являлось делом ближайших десятилетий. Различные комбинации требований к материалам с заданными свойствами, определяли сложность их трехмерной структуры, химический состав, чистоту используемых химических элементов и соединений, а также технологические нюансы. На фоне множества подобных задач производство «компьютерного» вещества не являлось особо сложной задачей, как не являлось и чрезмерно легкой. При производстве целого ряда материалов с заданными свойствами использовались более сложные технологии, чем при производстве «компьютерного» вещества. И напротив некоторые материалы с заданными свойствами, например, ряд конструкционных материалов, могли быть получены быстро и в промышленных масштабах.
Самое пристальное внимание было обращено учеными и технологами на улучшение и разработку новых керамических материалов. Перспективным являлось как получение чистых керамических порошков для последующего спекания, так и производство готовых деталей и заготовок. Интерес к керамике был обусловлен большим разнообразием керамических материалов (металлокерамика, стеклокерамика, полимерная керамика и т.п.), широким диапазоном их химико-физических свойств, и соответственно широкой областью применения. Одним из основных направлений являлось производство керамических проводников, обладающих эффектом сверхпроводимости при комнатной температуре. Получить такие свойства можно было за счет упорядочения внутренней структуры керамических материалов, введения дополнительных расчетных химических соединений, обеспечения особой чистоты компонентов и т.п. Вторым направлением являлось производство керамик с заданными свойствами для применения в качестве конструкционных материалов в машиностроении, авиации, космическом машиностроении, военном деле. Для этих отраслей промышленности требовался большой спектр керамических материалов, обладающих различными сочетаниями физико-механических свойств. К числу таких свойств относились предельная жаропрочность, износостойкость, химическая инертность, твердость, пластичность, долговечность и многие другие. Еще одним важным потребителем, нуждающимся в специализированных керамиках, являлась медицина. Именно для потребностей здравоохранения необходимы были долговечные и биологически инертные материалы для имплантации, заменители зубов и костей, а также конструкционные материалы для искусственных органов, совместимые с механическими и кибернетическими устройствами.
С особым пристрастием, которое объяснялось угрозой исчерпания не возобновляемых энергоресурсов, учеными многих стран разрабатывались способы промышленного получения молекулярного водорода. Наиболее перспективным казался подход, реализуемый в природе как первая стадия фотосинтеза, то есть разложение молекул воды под действием солнечной даровой энергии. Весьма многообещающим на этом пути являлось создание искусственных катализаторов, способных расщеплять молекулы воды, используя энергию окружающей среды. К концу десятилетия исследования ознаменовались первыми значительными успехами. Изучение механизмов природных фотокаталитических реакций, более известных нам как реакции фотосинтеза, способствовало созданию десятка различных по строению фотосенсибилизаторов – веществ повторяющих первую стадию фотосинтеза, а именно осуществляющих разложение воды на молекулярный водород и кислород. Применение в лабораторных установках некоторых из них позволило осуществить фотокаталитическое разложение воды в условиях естественного дневного освещения. Отдельные образцы фотосенсибилизаторов имели высокую стойкость и не требовали обновления в течение двух-трех недель. Коэффициент полезного действия искусственных фотокаталитических систем разложения воды, посчитанный как отношение теплоты сгорания полученного водорода к величине использованной солнечной энергии, в отдельных случаях достигал пятнадцати процентов, что являлось очень высоким результатом, и позволяло перейти к промышленному получению молекулярного водорода.
Немного больше о технологиях >>>
В согласии с природой
Высказанные положения ни в коем случае не
претендуют на ранг истины в "конечной инстанции". Они только
отображают понимание автора о возможном развитии технических систем с учетом
основных положений ТРИЗ и имеющихся в природе законов самоорганизации и
саморазвития. Ав ...
Микросхемотехника
Еще несколько лет назад различные
электронные устройства собирали из отдельных элементов – электронных ламп,
реле, трансформаторов, резисторов, конденсаторов, – долго и ненадежно, да и
размеры аппаратуры получались весьма внушительными. Например, электронная
вычислительная маши ...
