Нанотехнології - символ майбутнього, Соціальна мережа працівників освіти

Останнім часом можна часто почути слово «нанотехнології».

Вкладення Розмір

issledovatelskaya_rabota2.doc

728 КБ

Конкурс дослідницьких робіт у рамках Малої академії наук школярів Республіки Башкортостан»

Тема: "Нанотехнології - символ майбутнього"

Номінація: «Фізика, Наука та техніка»

Латипов Алмаз Забірович

учень 8 класу

Миргалієва Алія Олегівна

вчитель математики та фізики

МОБУ ЗОШ с.Анясєве

1. Що таке нанотехнології………….……………………………….

3. Неньютонівська рідина…………………………………………

Останнім часом можна часто почути слово «нанотехнології». Якщо запитати будь-якого вченого, що це таке, і для чого потрібні нанотехнології, відповідь буде короткою: «Нанотехнології змінюють звичні властивості речовини. Вони перетворюють світ і роблять його кращим».

Вчені стверджують, що нанотехнології знайдуть застосування в багатьох областях діяльності: в промисловості, в енергетиці, в дослідженнях космосу, в медицині і багато в чому іншому. Наприклад, крихітні нанороботи, здатні проникнути в будь-яку клітину людського організму, зможуть швидко лікувати ті чи інші хвороби і робити такі операції, які не під силу навіть найдосвідченішому хірургу.

Завдяки нанотехнологіям з'являться «розумні будинки». У них людині практично не треба буде займатися нудними побутовими турботами. На себе ці обов'язки візьмуть «розумні речі» та «розумний пил». Люда носитимуть одяг, який не брудниться, більше того, повідомляє господаря,що, наприклад, настав час обідати або прийняти душ.

Словом, вчені-нанотехнологи справді мають намір суттєво змінити життя людини.

Таким чином я сформулював дослідницьку тему

"Нанотехнології - символ майбутнього". Мене зацікавила ця тема, бо в майбутньому нам жити та працювати з нанотехнологіями, а на сьогоднішній день нам дуже мало, що відомо про це. Я вважаю, що сьогодні це найактуальніша проблема, бо вона спрямована на наше з вами майбутнє. І я вирішив почати вивчати та досліджувати технології майбутнього вже сьогодні.

Актуальність роботи: вивчення фізики почалося з 7 класу. Мені цей предмет став настільки цікавим, що вирішив глибше вивчати його. Якщо я, вивчивши властивості неньютонівської рідини, зможу розповісти про них своїм однокласникам, то це не тільки підвищить їх інтерес до предмета, а й, можливо, призведе до бажання самостійно вивчати інші теми, а також проводити посильні експерименти.

1. Розібратися по суті поняття «нанотехнологія», розкрити суть нанонауки.

2. Зрозуміти, як людина реалізує величезний потенціал нанонауки у повсякденному житті, її перспективи та майбутнє.

3. Вивчити, що є неньютонівська рідина і які незвичайні властивості має.

З'ясувати значення терміна "нанотехнологія".
Знайти приклади застосування нанотехнологій у побуті.
Дізнатися про незвичайні властивості рідин.
Довести, що в домашніх умовах можна зробити неньютонівську рідину.
Провести експерименти, що демонструють незвичайні властивості неньютонівської рідини.
Припустити, де можна використовувати властивості таких рідин.
Розповісти одноліткам про неньютонівську рідину та її властивості.

Гіпотеза: Вивчаючи нанотехнології, ми все більше розширюємо сферу їх застосування – від медицини до космічних досліджень.

Об'єкт дослідження: неньютонівська рідина

Предмет дослідження: властивості неньютонівської рідини.

Методи дослідження: збирання матеріалу за темою, його аналіз та обробка, оформлення роботи, створення презентації.

Вихід проектного продукту: презентація

Що таке нанотехнології

Що таке нанотехнології? І як саме вони дають змогу змінювати властивості речей?

Слово «нанотехнології» складається з двох слів – «нано» та «технології».

"Нано" - грецьке слово, що означає одну мільярдну частину чогось, наприклад, метра. Розмір одного атома трохи менший за нанометр. А нанометр настільки менший за метр, наскільки звичайна горошина менша за земну кулю. Якби зріст людини був один нанометр, то товщина аркуша паперу здалася б людині, що дорівнює відстані від Москви до міста Тули, а це цілих 170 кілометрів!

Слово «технології» означає створення доступних матеріалів того, що необхідно людині.

А нанотехнології — створення того, що потрібно людині, з атомів і груп атомів (вони називаються наночастинками) за допомогою спеціальних приладів.

Науковці домовилися вважати наночастинками все, що має розмір від одного до ста нанометрів.

Існує два способи отримання наночастинок.

Перший, простіший метод — «згори донизу». Вихідний матеріал подрібнюють різноманітними способами доти, доки частка не стане нанорозмірною.

Другий - отримання наночастинок шляхом об'єднання окремих атомів, знизу вгору. Це складніший спосіб, але за ним вчені бачать майбутнє нанотехнодогий. Отримання наночастинок у такий спосіб нагадує роботу з конструктором.Тільки як деталі використовуються атоми та молекули, з яких вчені створюють нові наноматеріали та наноустрою.

Батьком нанотехнології можна вважати грецького філософа Демокріта. Приблизно 400 р. до н.е. він уперше використав слово «атом», що в перекладі з грецької означає «нерозколюваний», для опису найменшої частинки речовини.

Прикладом першого використання нанотехнологій можна назвати винахід у 1883 році фотоплівки Джорджем Істменом, який згодом заснував відому компанію Kodak.

Нині нанотехнологія є одним із пріоритетних напрямків розвитку української науки.

Нанотехнології у побуті

Нині нанотехнології знаходять застосування у різних сферах життєдіяльності людини. Перерахувати всі області, в яких ця глобальна технологія застосовується практично неможливо. Можна назвати лише деякі з них.

Як виявилося, нанотехнології часто трапляються в побуті, вони всюди, просто ми про це не знаємо.

Усі ми використовуємо мило, без якого вже не уявляємо особисту гігієну. Ніхто навіть не здогадується, що мило – продукт нанотехнології, але один із найпростіших. Мило містить міцели, невеликі наночастки, які використовуються і для виробництва інших популярних косметологічних засобів. Любителям сонця та шоколадної засмаги також допомагають нанотехнології. Сонцезахисні креми та лосьйони створюються з додаванням частинок, які насичують шкіру вітамінами та захищають її від шкідливого впливу.

Нанотехнології важливу роль відіграли у розвитку моди. Із застосуванням новітніх технологій виготовляються лижні куртки. Вони дуже добре зберігають тепло, не пропускають вітер і не мокнуть. Також наночастинки використовують при створенні іншого спортивного одягу, якийне меніться, стійка до забруднення та негоди.

У тенісі нанотехнології зіграли важливу та одну з головних ролей. Наночастинки містяться в тенісних ракетках та м'ячиках. Завдяки їм вони стали набагато легшими, м'ячі більш стрибучими і швидкими.

Нанотехнології стали популярними при розробці та випуску сантехніки. Наночастинки дозволяють створювати особливе покриття, яке довго зберігає свій товарний вигляд і дуже легко чиститься.

Шматок лейкопластиру, яким ми заклеюємо поріз на ручці, має наношар срібла, що допомагає швидше заліковувати рану. Це тому, що срібло має антибактеріальні властивості, які краще діють з підвищенням площі поверхні, що забезпечується наночастинками.

Значення нанотехнологій у житті кожної людини величезне. Чим комфортнішим стає життя, тим більше вчені змогли дізнатися про ці дуже малі частинки.

Ньютонівська рідина – це вода, олія і більшість звичних нам у щоденному використанні текучих речовин, тобто таких, які зберігають свій агрегатний стан, щоб ви з ними не робили.

Неньютонівськими називають рідини, протягом яких не підпорядковується закону Ньютона.

Ще наприкінці XVII століття великий фізик Ньютон звернув увагу, що веслувати веслами швидко набагато важче, ніж робити це повільно. І тоді він сформулював закон, згідно з яким в'язкість рідини збільшується пропорційно силі на неї.

Найпростішим наочним побутовим прикладом може бути суміш крохмалю з невеликою кількістю води. Чим швидше відбувається зовнішній вплив на зважені в рідині макромолекули сполучної речовини, тим вища її в'язкість.

Таких, аномальних із погляду гідравліки, рідин чимало. Вони широко поширені внафтової, хімічної, переробної, військової та інших галузей промисловості. До неньютонівських рідин можна віднести бурові розчини, стічні грязі, масляні фарби, зубну пасту, кров, рідке мило та ін.

Властивості неньютонівської рідини широко застосовують у військовій промисловості при виготовленні молекулярних бронежилетів, розумного пластиліну «хандгам», а також спорядження для зимових видів спорту, чохли для iPhone.

Для приготування нам потрібні крохмаль (картопляний, кукурудзяний – будь-який) та вода. Пропорція залежить від якості крохмалю і зазвичай становить від 1:1 до 1:3 на користь води. В результаті змішування ми отримуємо щось на кшталт киселю, що володіє цікавими властивостями. ( Додаток 1)

Дослідження неньютонівської рідини.

Зміна швидкості перебігу рідини.

Досвід №1. Так, якщо в ємність із сумішшю повільно ввести руку, то результат такий самий, як якби ми ввели руку у воду. Але якщо розмахнутися як слід і стукнути по цій суміші, то рука відскочить, ніби це була тверда речовина.

Досвід №2. Якщо лити таку суміш із достатньої висоти, то у верхній частині струменя вона тектиме, як рідина. А в нижній — накопичуватися грудками, як тверда речовина.

Досвід №3. Крім того, можна засунути руку в рідину та різко стиснути пальці. Можна відчути, як між пальцями утворився твердий прошарок.

Досвід №4. Або ще один експеримент - засунути руку в цей "кисіль" і різко спробувати її витягнути. Велика можливість, що ємність підніметься слідом за рукою.

Досвід №5. Коли швидко впливати на рідину, катати кульку з води, то вона вийде насправді, завдяки неньютонівській рідині. (Див. додаток 1)

За результатами цих дослідів можна зробити наступнийвисновок, якщо на них впливати різко, сильно, швидко - вони виявляють властивості, близькі до властивостей твердих тіл, а за повільного впливу стає рідиною.

Грунтуючись на властивостях неньютонівської рідини, я хочу запропонувати кілька способів її використання.

1. Виготовлення контейнерів для транспортування і зберігання скляних предметів, що легко б'ються (скло, посуд, ялинкові іграшки та ін.)

2. Використання неньютонівської рідини при виготовленні захисних засобів (наколінники, налокітники, шоломи та ін.) для спортсменів, а також їх застосуванні під час навчання маленьких дітей ходьбі.

Неньютонівська рідина має істотний недолік: рідина втрачає свої властивості, коли з неї випаровується вода. Мною було проведено дослідження, в результаті якого я з'ясував, що властивості зберігаються 2-5 днів, залежно від температури навколишнього середовища.

Температура навколишнього середовища

Кількість днів, протягом яких властивості зберігаються