Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Paweł Szewczyk Politechnika Śląska. Wstęp: Pojęcia i definicje Właściwości w skali nano Szanse zastosowań Problemy rozwoju Wymiar społeczny Podsumowanie.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Paweł Szewczyk Politechnika Śląska. Wstęp: Pojęcia i definicje Właściwości w skali nano Szanse zastosowań Problemy rozwoju Wymiar społeczny Podsumowanie."— Zapis prezentacji:

1 Paweł Szewczyk Politechnika Śląska

2 Wstęp: Pojęcia i definicje Właściwości w skali nano Szanse zastosowań Problemy rozwoju Wymiar społeczny Podsumowanie i wnioski 2

3 3

4 Definicje: Nanotechnologie definiowane są jako: projektowanie, charakterystyka, produkcja i zastosowanie struktur, urządzeń i systemów poprzez kontrolowanie kształtu i wielkości w skali nanometrycznej – od 1 nm do 100 nm. 4

5 Przedział wielkości 1 – 100 nm jest umowny. Nanoskala odnosi się w zasadzie do rozmiarów, przy których podstawowe właściwości materiałów są związane zarówno z wielkością powierzchni jak i z efektami kwantowymi, które mogą wpływać na właściwości fizyczne, optyczne, elektryczne i magnetyczne. 5

6 Obecnie nanotechnologie to w większości chemia Dla większości osób nanotechnologia utożsamiana jest z gotowym produktem zawierającym nanomateriały 6

7 7

8 8

9 9

10 10

11 11

12 NANOTECHNOLOGIA 12

13 13

14 14

15 Zwiększona powierzchnia względna Efekty kwantowe Wzmocnienie właściwości: - reaktywność - wytrzymałość - charakterystyka elektryczna 15

16 Nanosystemy mieszczą się w zakresie przejściowym między cząsteczkami /atomami, których nie można zobaczyć ze względu na ich znikome rozmiary, a materiałami w skali makroskopowej o poznanych właściwościach. 16

17 Ogólnie wiadomo, że barwa i temperatura topnienia substancji nie zależą od ich masy czy wielkości cząstki: 1 gram czystego złota i 1 kilogram tej substancji mają tę samą barwę i ulegają stopnieniu przy tej samej temperaturze. 17

18 W świecie nano jest inaczej. Wraz z malejącą wielkością cząstek temperatura topnienia substancji może się obniżać, zaś jej barwa może zależeć od wielkości cząstek. 18

19 Cząstki złota o rozmiarach od 5 do 20 nm, występujące w postaci zawiesiny w cieczy, zmieniają barwę od fioletowej do czerwonej. Natomiast temperatura topnienia złota maleje wraz z rozdrobnieniem, jak przedstawiają to poniższe rysunki. 19

20 Wzrost i reakcje katalityczne zachodzą na powierzchni Cząstki o średnicy 30nm mają 5% atomów na swojej powierzchni O średnicy 10nm – 20% O średnicy 3nm – 50% 20

21 Materiały w skali nano – dominują efekty kwantowe Efekty kwantowe wpływają na właściwości: - optyczne - elektryczne - magnetyczne Materiały występują w postaci - punktów kwantowych - laserów ze studnią kwantową 21

22 22

23 Melting point C Source: K.J. Klabunde,

24 24

25 25

26 26

27 27 DIAMENT FULEREN C 60 NANORURKAGRAFIT

28 28

29 Co już wiemy... ? 29

30 Pracownicy koncernu IBM ułożyli logo firmy za pomocą 35 atomów ksenonu (Xe) na powierzchni monokryształu niklu (Ni), co zajęło im 22 godziny pracy przy temperaturze operacji C. 30

31 31

32 Obrazy z mikroskopu tunelowego Struktury pod mikroskopem tunelowym 32

33 33

34

35 35

36 36

37 37

38 38 J. Hafner et al, Nature 398, 761 (1999) Końcówki AFM Końcówki SPM Scanning Probe Microscope duża smukłość odpowiednie zakończenie odporność Nie tylko manipulacje…

39 39

40 40

41 41

42 42

43 43

44 44

45 Rozwój nauki i technologii nie występuje w próżni społecznej (np. energia jądrowa, biotechnologia rolnicza, komórki macierzyste) Nanotechnologie, pojedynczo lub zbieżnie z innymi technologiami, mogą dostarczać rezultatów zarówno pożądanych jak i niepożądanych 45

46 Szeroka akceptacja nanotechnologii zależy od: - czynników technicznych i inwestycyjnych - wyboru konsumentów i szerszej zgody publicznej - decyzji politycznych i makro-ekonomicznych - ram prawnych i regulacji 46

47 Trudno określić jak, pod wpływem oddziaływań zmieniającego się społeczeństwa i wyłaniających się nowych kwestii społecznych i etycznych, będą się rozwijać nanotechnologie 47

48 48

49 Korzyści oczekiwane z nanotechnologii Potencjalne obszary niepewności: - ludzkie zdrowie - środowisko - ryzyko eksplozji Luki wiedzy – wymagane badania 49

50 50

51 Podejście do regulacji Przykłady regulacji: - miejsce pracy - marketing i stosowanie chemikaliów - produkty konsumpcyjne 51

52 Miejsce pracy i laboratoria badawcze – główne miejsca narażenia na nanocząstki i nanorurki Istnieją regulacje odnośnie pracy z substancjami toksycznymi Potrzebne są przeglądy uregulowań w zakresie ich adekwatności dla nanomateriałów W UE – Komitet Naukowy ds. Pojawiającego się i nowo Zidentyfikowanego Ryzyka dla Zdrowia, SCENIHR; opinia SCENIHR /002/05 z dni września

53 Przemysł chemiczny – potencjalnie największy producent nanomateriałów W UE – rozróżnienie między substancjami istniejącymi na rynku (do września 1981), a nowymi (po tym terminie) 99% substancji chemicznych na rynku – substancje stare 53

54 Regulacje: - NONs – notyfikacja o nowych substancjach - REACH (rejestracja, ocena, dopuszczenie substancji do rynku) – system negocjowany z przemysłem chemicznym 54

55 Produkty konsumpcyjne: - zawierające wolne nanocząstki - zawierające nanocząstki związane Produkty z wolnymi nanocząstkami (tlenki cynku, tytanu, żelaza): - kosmetyki, kosmetyki barwne - preparaty do skóry - preparaty do włosów 55

56 Kosmetyk może zawierać dowolną, dopuszczoną do stosowania substancję chemiczną pod warunkiem orzeczenia przez producenta o braku zagrożenia ze strony wytwarzanego produktu 56

57 Produkty z nanocząstkami związanymi – problemy końca życia produktu W UE wprowadzono zarządzanie produktami likwidowanymi jako odpowiedzialność producenta, np.: dyrektywa dotycząca odpadów i urządzeń elektrycznych i elektronicznych (WEEE) oraz dyrektywa dotycząca pojazdów na końcu ich życia (ELVs) 57

58 W UE w roku 2003 wprowadzono Zintegrowaną Politykę Produktową (IPP) – z intencją obciążenia producentów odpowiedzialnością za likwidowane produkty innych rodzajów, niż wymienione wcześniej 58

59 59

60 Komisja Europejska stwierdziła w Komunikacie Towards a European Strategy for Nanotechnology (2004), że postępowi technologicznemu musi towarzyszyć naukowa ocena możliwych niepożądanych efektów dla ludzkiego zdrowia, niesprawiedliwości społecznej lub ryzyka środowiskowego. 60

61 To tak zwane zintegrowane bezpieczne i odpowiedzialne podejście stało się podstawą polityki Unii Europejskiej w zakresie nanotechnologii. 61

62 Najbliższe zastosowania: - implanty ślimaka (słuch) - implanty siatkówki (wzrok) Niektóre grupy osób niepełnosprawnych protestują, gdyż nie wszyscy mogą skorzystać z poprawy swego stanu Szczególny rodzaj poprawiania to terapia genetyczna Dyskusje zahaczają o problemy sportowców 62

63 Rozwój małych i tanich czujników: -wspomoże bezpieczeństwo - wyposaży biznes w środki śledzenia ruchu materiałów i produktów oraz ludzi 63

64 64

65 Nanotechnology Societal Impacts Time The Next Big Step Steam Engines Computers Railways Automobiles (Middle Ages) 65

66 Societal Impacts Time Accelerated Impacts Industrial Revolutions Molecular Manufacturing Revolution 66

67 Zwiększając zrozumienie tego, w jaki sposób materia zachowuje się w nanoskali i używając tej wiedzy zarówno do doskonalenia istniejących technologii jak i do tworzenia nowych, innowacyjnych technologii, rokuje nadzieje uzyskania znacznych korzyści ekonomicznych i społecznych. 67

68 W świecie, w którym potrzeby rosnącej populacji grożą wyczerpaniem kurczących się zasobów oraz pojawiają się globalne wyzwania – od choroby do głodu, do energii odnawialnej, a które nie znalazły rozwiązań, innowacje technologiczne są elementem krytycznym, aby zapewnić zrównoważoną przyszłość 68

69 Inwestowanie w badania i rozwój jest zaledwie pierwszym krokiem w zapewnianiu odpowiedzialnych, istotnych i zakończonych powodzeniem rozwiązań technologicznych 69

70 Od pięćdziesięciu lat z rosnącą pewnością można pracować z materią na poziomie atomów i cząsteczek, co zapewniło osiąganie wspaniałych postępów technologicznych Dzisiejsza nauka w nanoskali stwarza obietnice niewiarygodnych skoków do przodu w kolejnych dziesięcioleciach 70

71 Nanotechnologia jest tylko jedną z platform technologicznych, zaś innowacje technologiczne, które prowadzą do nowych produktów i procesów zwykle pojawiają się na styku różnych platform 71

72 Inne pojawiające się platformy technologiczne to platformy: - biologii syntetycznej, - technologii poznania, - robotyki, - chemii obliczeniowej, - technologii informacyjnej, - sztucznej inteligencji i - interfejsu biologia/dane biologiczne 72

73 Szerokie problemy komercjalizacji, bezpieczeństwa, wpływu na środowisko, korzyści i społecznej akceptacji muszą być rozpatrywane w kontekście pojawiających się technologii, a nie z perspektywy tylko jednej z nich 73

74 Jest to jedyny sposób rozwiązania rosnących i komplikujących się problemów odnoszących się do zastosowań nanotechnologii i konsekwencji jej wdrażania w długiej perspektywie czasu 74

75 Wstęp: Pojęcia i definicje Właściwości w skali nano Szanse zastosowań Problemy rozwoju Wymiar społeczny Podsumowanie i wnioski 75


Pobierz ppt "Paweł Szewczyk Politechnika Śląska. Wstęp: Pojęcia i definicje Właściwości w skali nano Szanse zastosowań Problemy rozwoju Wymiar społeczny Podsumowanie."

Podobne prezentacje


Reklamy Google