МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АРХИТЕКТУРЫ И СТРОИТЕЛЬСТВА

КАФЕДРА ФИЗИКА
Курсовая работа

По дисциплине: Концепции современного естествознания.

Часть 1

Перспективные материалы.
Выполнил: ст-т группы МО-21

Емелин Артем

                                                          Принял: к.т.н., доц.

Саранцева. С.С.
Пенза, 2010

Содержание.

Введение

Глава 1. Перспективные материалы для постоянных магнитов

Глава 2. Перспективные строительные материалы

Глава 3. Перспективные материалы в микроэлектронике.

Заключение

Список литературы
Введение
Ассортимент материалов различного назначения постоянно расширяется. В последние десятилетия создана естественнонаучная база для разработки принципиально новых материалов с заданными свойствами. Так, в разработке сверхпрочных материалов достигнуты определенные успехи. Например, сталь, содержащая 18% никеля, 8% кобальта и 3–5% молибдена отличается высокой прочностью – отношение прочности к плотности для нее в несколько раз больше, чем для некоторых алюминиевых и титановых сплавов. Преимущественная область ее применения – авиационная и ракетная техника.

Коррозиестойкий сплав (62–74% кобальта, 20– 30% хрома, 6–8% алюминия) не разрушается в атмосфере кислорода при температуре вплоть до 1050° С, а при более высокой температуре даже серная агрессивная среда не оказывает на него заметного воздействия.

При химико-термической обработке металлических изделий, например, в атмосфере азота, существенно повышаются их прочность и износостойкость. Прочность атомарных связей при такой обработке становится в 100–1000 раз выше прочности лучших марок стали, а это означает, что химически необработанные сплавы обладают вполне определенным запасом прочности. Продолжается поиск новых высокопрочных алюминиевых сплавов. Плотность их сравнительно невелика и применяются они при относительно невысоких температурах – примерно до 320° С. Для высокотемпературных условий подходят титановые сплавы, обладающие высокой коррозионной стойкостью.

Идет дальнейшее развитие порошковой металлургии. Прессование металлических и других порошков – один из перспективных способов повышения прочности и улучшения других свойств прессуемых материалов.

В последние десятилетия большое внимание уделяется разработке композиционных материалов (композитов), т. е. материалов, состоящих из компонентов с различными свойствами. В таких материалах содержится основа, в которой распределены усиливающие элементы: волокна, частицы и т. п. Композиты могут включать стекло, металл, дерево, искусственные вещества, в том числе и пластмассы. Большое число возможных комбинаций компонентов позволяет получить разнообразные композиционные материалы.

Идея изготовления композитов известна давно. Еще в 600 г. до н. э. в Вавилоне была построена башня высотой 90 м из глиняных блоков, в которые была вмешана козья шерсть. Подобная идея заложена в основу получения современных бетона, древесных длит и других материалов. При оптимальном комбинировании веществ с разными свойствами существенно повышается прочность композиционного материала.

Целенаправленное исследование свойств композиционных материалов началось в 60-е годы XX в., когда новые неорганические волокнистые материалы из бора, карбида кремния, графита, оксида алюминия и т.п. начали сочетать с органическими или металлическими веществами. Некоторые волокнистые материалы имеют структуру нитевидных кристаллов, одна из разновидностей которых показана на 6.15. Композиционные материалы с волокнистой структурой обладают удивительной прочностью. Например, канат из борсодержащих волокон толщиной 3 см может выдержать полностью нагруженный четырехмоторный реактивный самолет. Графитовые волокна при 1500° С прочнее стальных при комнатной температуре. Волокнистые материалы из бора, графита и монокристаллического сапфира (А2О3) используются преимущественно в космической технике.

При комбинировании поли- и монокристаллических нитей с полимерными матрицами (полиэфирами, фенольными и эпоксидными смолами) получаются материалы, которые по прочности не уступают стали, но легче ее в 4–5 раз. Благодаря введению металлических матриц из никеля, кобальта, железа, алюминия, хрома и их сплавов повышаются прочность, эластичность и вязкость композитов. Например, алюминий, усиленный боридным волокном, при температуре 500° С имеет такую же прочность, как сталь при комнатной температуре. Композиционный материал из монокристаллических нитей с разнообразными матрицами имеет предел прочности на разрыв более 700 Н/мм2.

Материалом будущего станет такой, который будет не только сверхпрочным, но и стойким при длительном воздействии агрессивной среды.

Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод о том, что разработка перспективных материалов очень важна и эта область очень актуальна в наше время.
Глава 1. Перспективные материалы для постоянных магнитов
Для начала хотелось бы рассмотреть историю развития и текущее состояние рынка магнитных материалов для постоянных магнитов. В двадцатом столетии первый технологический рывок в синтезе магнитных материалов, произошедший в 1921 г. был связан с производством кобальтохромовой стали. Последующие исследования сплавов никеля, алюминия, меди и платины привели в 1935 г. к появлению новых магнитных материалов - так называемых альнико (Al-Ni-Co - алюминий, никель, кобальт) и кунифе (Cu-Ni-Fe - медь, никель, железо), а также платинокобальтового сплава (1936 г.). Впоследствии свойства магнитов типа альнико были усовершенствованы и был получен материал с ориентированными доменами - альнико V, который широко используется и по сей день. Первые неметаллические магниты - ферриты - были синтезированы исследователями из корпорации Philips в 1950-х годах. Эти материалы имели в своем составе стронциевый или бариевый ферриты, а также оксид железа. Ферритовые магниты получили широкое распространение (приблизительные оценки показывают, что на ферриты сейчас приходится около 80 % мирового производства магнитных материалов).

В 1970-х и 1980-х годах на основе редкоземельных элементов (самарий и неодим) были получены материалы, обладавшие улучшенными магнитными свойствами, так называемые редкоземельные магниты. Применение редкоземельных магнитов позволило сделать устройства, использующие постоянные магниты более миниатюрными и мощными.

Рассмотрим преимущества и недостатки указанных видов магнитных материалов. К основным преимуществам материалов альнико можно отнести высокую механическую прочность, стабильность магнитных свойств в широкой области температур, высокие значения намагниченности насыщения, однако магниты альнико обладают низким значением коэрцитивной силы. Ферритовые магнитные материалы отличаются высоким значением коэрцитивной силы, к недостаткам же их следует отнести механическую хрупкость, сложность в обработке, сильную зависимость магнитных свойств от температуры. Рассмотрим более подробно свойства редкоземельных магнитов, а также их достоинства и недостатки по сравнению с другими типами магнитных материалов.

Редкоземельные магниты, приготовленные на основе сплава Sm-Co, обладают хорошими магнитными характеристиками (высокие значения намагниченности насыщения, коэрцитивной силы), термической стабильностью, а также устойчивостью по отношению к процессам коррозии. Основной недостаток этого типа магнитов - высокая цена на Sm и Co, из-за которой широкое применение Sm-Co магнитов в настоящее время затруднено. Тем не менее, магнитные материалы на основе Sm-Co применяются в жестких дисках компьютеров и электрических моторах постоянного тока (в том случае, если стабильность свойств по температуре имеет большое значение, в частности в изделиях космической и оборонной промышленности). В настоящее время предпринимается попытка заменить Co на Fe. Ведутся работы по разработке постоянных магнитов на базе составов Sm2Fe17 с добавлением азота и углерода.

Наиболее перспективными в настоящее время представляются спеченные магниты Nd-Fe-B. Отметим их основные преимущества. Во-первых, достигнутое значение энергетического произведения BHMAX у магнитов Nd-Fe-B - наибольшее из всех известных материалов (до 50 МГсЭ и выше), однако это ещё не предел - из теоретических вычислений следует, что для этого материала максимально возможное значение (BH)max = 64 МГсЭ. Во-вторых, они характеризуются высокой температурой Кюри TC, составляющей около 160-170oC для марок с рабочей температурой 80oС. Однако, в настоящее время выпускаются марки Nd-Fe-B с рабочей температурой даже до 200oC, что открывает широкую перспективу их применения в электромоторах, использующих постоянные магниты. Одним из важнейших и по сути дела определяющих в экономическом плане достоинств Nd-Fe-B является его относительно низкая цена по сравнению с другими типами магнитных материалов.

Обсудим последний фактор подробнее. Как уже говорилось, появление магнитов Sm-Co было настоящим научным достижением в области постоянных магнитных материалов, но они все же не смогли выдержать конкуренции и уступили место ферритам и альнико из-за высокой стоимости. Как известно, чтобы промышленность начала выпускать новый продукт, он должен превосходить своих предшественников по целому ряду параметров, и цена - один из первых в этом ряду. В этом отношении спеченные Nd-Fe-B выгодно отличаются от магнитов из Sm-Co - они относительно недороги по сравнению с ферритами и альнико. В настоящее время во многих лабораториях мира осуществляется поиск новых, более дешевых методов изготовления спеченных магнитов Nd-Fe-B, так что цена на них постоянно снижается. На аналогичных соображениях основаны прогнозы аналитиков о росте продаж на мировом рынке спеченных магнитов Nd-Fe-B в текущем году на 4 % по сравнению с продажами в прошлом году на фоне снижения продаж ферритов и альнико на 1-2% по сравнению с прошлым годом.

К недостаткам материала относятся частичная потеря его магнитных свойств при эксплуатации при температурах выше 150-200оС (в зависимости от марки), несмотря на довольно высокую точку Кюри, а также его подверженность коррозии.
Теперь рассмотрим методы получения спеченных магнитов Nd-Fe-B. В настоящее время ведется активный поиск наиболее эффективного состава для магнитного материала на основе сплава Nd-Fe-B и уже известно довольно много модификаций магнитов этого типа с добавлением Dy, Al и ряда других химических элементов. Основным методом получения порошка Nd-Fe-B является восстановительная диффузная химическая реакция. Реакция должна осуществляться в вакууме во избежание окисления сильноактивных металлов. Затем полученные слитки дробят ( как правило это многоступенчатый процесс) а измельченный порошок Nd-Fe-B прессуют в постоянном магнитном поле так чтобы ориентировать магнитные моменты зёрен в образце в одном направлении. После этого полученные образцы спекают до окончательного уплотнения. Для получения материала с повышенной анизотропией его необходимо подвергнуть дополнительной обработке. А именно, полученный по описанному выше способу образец (рис. 1 а) помещают в специальный пресс (рис. 1 б) и прессуют под нагревом (рис. 1 в), при этом высота образца уменьшается примерно на 50%. Механизм упорядочения при таком прессовании (и последующем быстром охлаждении) имеет кристаллографический характер, поэтому наличия внешнего поля не требуется. После такой обработки материал будет иметь большее значение намагниченности насыщения, что приведет к росту магнитной энергии (BH)max.

Одной из самых трудных стадий при изготовлении спеченных магнитов Nd-Fe-B является процесс изготовления порошка с частицами размером 5-10 мкм из вещества, полученного в результате химической реакции. Во время этой операции в материал могут попасть кислород и водород, которые очень хорошо поглощаются и приводят к заметному снижению магнитных и механических характеристик магнитов. Для предотвращения попадания в материал нежелательных веществ синтез и первичную обработку проводят в вакууме.

В заключении хотелось бы рассмотреть области применения постоянных магнитов. Тема применения постоянных магнитов настолько обширна, что ее подробное освещение выходит за рамки данной статьи. Приведем лишь несколько примеров использования магнитных материалов в быту и промышленности: магнитные рекламные объявления и магнитная символика;

телефонное оборудование, СВЧ-лампы и фильтры; автомобильные детали, такие как системы зажигания, сенсоры, стартеры, дверные замки, системы открывания/закрывания окон, система управления дворниками на ветровых стеклах и т.д.; периферийные устройства для компьютеров, а также офисное оборудование включая факсимильные аппараты, принтеры и копировальное оборудование; промышленные моторы, приводы для роботов и систем контроля полетов в авиации; акустичесике системы, часы, весы, микроволновые печи; маломощные моторы и приводы в аудио- и видеокамерах и магнитофонах; ускорители частиц высоких энергий и лазеры со свободными электронами, используемые в физических исследованиях и в промышленности; магнитные резонансные томографы для медицинских и промышленных целей (MRI - magnetic resonance imaging); вакуумные фильтры, стиральные машины и сушилки; магазинные принадлежности, такие как электрические ножницы/пилы, шлифовальные станки; детские игрушки.
На диаграмме 1 представлены доли в процентном выражении от общего мирового объема производства постоянных спеченных магнитов Nd-Fe-B, приходящиеся на различные сегменты рынка.



Диаграмма 1. Распределение производства спеченных магнитов Nd-Fe-B по сегментам рынка
Как видно из диаграммы, наиболее важным применением спеченных постоянных магнитов является их использование в электрических моторах постоянного тока. Обычно в этих устройствах применяются ферритовые постоянные магниты. Как известно, в моторах постоянного тока для изменения направления тока в обмотках ротора (движущаяся часть электродвигателя) используются щетки, т.е. оно производится механически. Постоянные магниты входят в состав статора (неподвижная часть) магнита, создающего постоянное магнитное поле. В 1989 г. были изобретены моторы с электрической системой переключения направления электрического тока. В этих системах постоянные магниты входят в состав ротора, электрические обмотки используются как статор и остаются неподвижными. Как правило, угловые координаты ротора определяются посредством измерения магнитного поля в непосредственной близости от ротора при помощи датчиков Холла, и в зависимости от координат производится переключение направления тока. Высокоэнергетичные спеченные магниты Nd-Fe-B в настоящее время рассматриваются как наиболее перспективные для использования в роторах таких электромоторов. Следует отметить, что важным является как большое значение намагниченности насыщения редкоземельных магнитов, обеспечивающее большой результирующий механический момент на валу электродвигателя, так и большое значение коэрцитивной силы, предотвращающее размагничивание ротора при его работе. Не менее важен и малый удельный вес спеченных магнитов Nd-Fe-B на единицу намагниченности, что при прочих равных условиях заметно уменьшает момент инерции ротора и повышает мощность мотора.

Моторы постоянного тока в основном используются в автомобилях, тем самым накладывая определенные и вполне понятные ограничения на стоимость входящих в их состав материалов. Как уже было сказано выше, до недавнего времени широко использовались ферритовые магнитные материалы из-за их дешевизны, однако сейчас наметилась тенденция к увеличению доли Nd-Fe-B магнитов в этом секторе производства.
В отличие от рассмотренных выше моторов постоянного тока, шаговый мотор при вращении проходит последовательно некоторое конечное количество положений. Обычный шаговый мотор имеет около 200 фиксированных положений на один оборот вокруг своей оси, что эквивалентно шагу по углу величиной 1.8о. Такие моторы применяются в периферийных устройствах для компьютеров, принтерах, плоттерах, жестких дисках, дисководах, видеокамерах, робототехнике и т.д. Очевидно, спеченные магниты Nd-Fe-B обладают наиболее подходящими характеристиками для изготовления на их основе роторов для шаговых моторов. Благодаря более высокому значению BHMAX на 1 кг материала спеченных магнитов Nd-Fe-B по сравнению с ферритами и альнико, ротор из Nd-Fe-B будет обладать меньшей инерцией (и, очевидно, размером), что приведет к существенному улучшению технических показателей мотора без увеличения его стоимости. Кроме того, при использовании в качестве материала для ротора спеченных магнитов Nd-Fe-B возможно принципиальное упрощение конструкции мотора (и следовательно его стоимости) по следующим соображениям. В старых вариантах ротор шагового мотора имел вид длинного цилиндра, составленного из нескольких (около 5) толстых дисков с большим количеством параллельных оси цилиндра вырезов на его поверхности (рис. 2, а). Выступы на дисках соответствующим образом намагничивались. Количество выступов определяло количество фиксированных положений ротора мотора. Такая конструкция достаточно сложна в техническом исполнении. Применение спеченных магнитов Nd-Fe-B позволило изготовить ротор в виде литого сплошного цилиндра без вырезов с последовательными областями намагниченности (рис.2, б). Очевидно, что новая конструкция значительно проще старой при одинаковых технических характеристиках, что и делает ее экономически более выгодной.

Одним из ведущих по объему рынком сбыта постоянных магнитов является рынок магнитных резонансных томографов для диагностических медицинских и промышленных целей. Для успешного функционирования томографа необходимо очень однородное по пространству и постоянное по времени магнитное поле в исследуемой области. Если требование однородности поля не будет выполняться (или будет выполняться с ненадлежащей точностью), то полученное изображение будет содержать трудноконтролируемые погрешности, связанные с распределением величины индукции магнитного поля в исследуемом объекте.

Поясним принцип действия резонансного томографа. При приложении магнитного поля магнитные моменты протонов водорода ориентируются по направлению поля. Если исследуемую область облучать переменным электромагнитным полем, то при совпадении частоты поля с собственной частотой магнитных частиц электромагнитное излучение будет поглощаться. При помощи специальных детекторов определяется распределение мощности поглощения по исследуемой области и исходя из этой информации вычисляется распределение концентрации протонов водорода. Протонов водорода много в мягких тканях и воде, но они отсутствуют в костной ткани. Таким образом, при помощи томографии возможна визуализация труднодоступных органов в теле человека. В первых магнитных томографах достичь требуемой однородности поля в области необходимого размера (а это значительные размеры, если исследуется тело человека) использовались сильные поля - до 1.5 Т, для получения которых требовались сверхпроводящие магниты. Спеченные магниты семейства Nd-Fe-B идеально подходят как по своим физическим, механическим, так и экономическим параметрам для применения в магнитных резонансных томографах. В настоящее время использование постоянных магнитов Nd-Fe-B позволило создать томографы на постоянных магнитах с полем 3.0 Т. Это существенно расширяет сферу применения томографов, поскольку томографы на постоянных магнитах не требуют жидкого гелия в процессе эксплуатации.

Следующее важное применение постоянных магнитов - в подвижных катушках (соленоидах), используемых в акустических динамиках, микрофонах а также при позиционировании компьютерных дисков и лентопротяжных устройств, зеркал в лазерных сканерах и т.д. Подвижные катушки успешно конкурируют с моторами постоянного тока и с шаговыми моторами в приложениях, связанных с точным позиционированием, т.к. у них нет "мертвого хода". Нет у них и проблем, связанных с неравномерным движением или потерей энергии при преобразовании кругового движения в поступательное. На рис. 3 а, б представлены два возможных способа конфигурации постоянного магнита и катушки. В первом случае постоянный магнит имеет форму обычного диска, во втором постоянный магнит намагничен в радиальном направлении.

Постоянный магнит крепко закреплен и неподвижен, а катушка двигается линейно и поступательно в воздушном зазоре. В катушке нет железа и других магнитных материалов, а ее механическая прочность обеспечивается, как правило, пропиткой эпоксидными смолами - таким образом, исключаются потери на гистерезис и неточности в позиционировании катушки. Для уменьшения инертности, катушка должна иметь как можно меньшую массу, обеспечивая тем самым более высокое быстродействие прибора. Можно показать, что эффективность системы растет с увеличением плотности магнитного потока в воздушном зазоре. Поэтому в таких устройствах целесообразно применение высокоэнергетических постоянных магнитов.

В акустических катушках обычно применяются схемы, аналогичные представленной на рис. 3 (а), т.к. конструкцию с магнитом в виде диска с одноосной анизотропией легче собрать. Есть несколько причин, по которым наиболее удачным решением в таких устройствах будет использование постоянных спеченных магнитов Nd-Fe-B. Во-первых, спеченные магниты Nd-Fe-B обладают рекордным значением BHMAX и следовательно создают в воздушном зазоре магнитный поток максимальной плотности. Во-вторых, спеченные магниты Nd-Fe-B характеризуются минимальными удельной массой и размером на единицу магнитной энергии, что позволяет изготовлять миниатюрные и легкие устройства. В-третьих, цена на этот материал относительно невелика и имеет тенденцию к дальнейшему снижению.

Значительную долю рынка сбыта магнитных материалов занимают производители магнитных сенсоров. Сенсоры используются для контроля параметров движения самых различных механизмов - от деталей самолета до промышленных моторов и автомобильных противоугонных систем. Типичная конструкция магнитного сенсора представляет собой жесткий диск с большим количеством выемок параллельно его оси на внешней поверхности цилиндра.

Соответствующие выступы на цилиндре намагничены. Вблизи поверхности выступов расположен датчик магнитного поля Холла, который по изменению напряженности магнитного поля "чувствует" когда под ним выступ, а когда впадина, тем самым четко контролируя движение колеса сенсора. Чем больше вырезов (а значит и выступов) на поверхности цилиндра, тем большей чувствительностью обладает сенсор. Чувствительность также повышается при повышении плотности магнитного потока над выступами. Применение в качестве рабочего материала для цилиндра сенсора спеченных магнитов Nd-Fe-B значительно упрощает конструкцию сенсора (аналогично упрощению конструкции шагового мотора, см. выше по тексту) и повышает плотность магнитного потока вблизи поверхности цилиндра (рис 4 а, б). Это позволяет создавать более миниатюрные и дешевые устройства и, что крайне важно, обеспечить соответствующий зазор между датчиком и перемещающимися элементами конструкции.

Глава 2. Перспективные строительные материалы

В наше время широко ведутся строительные работы, возводится все больше зданий, как жилых, так и промышленных. Поэтому разработка перспективных материалов для строительства, на мой взгляд, является очень перспективным направлением. Хотелось бы рассмотреть некоторые из новейших материалов.

Блоки несъемной опалубки   из пенополистирола «Теплый дом»

   Блоки представляют собой две пластины, соединенные между собой перемычками из пенополистирола или комбинированные из металла и ПВХ, расположенные на различном расстоянии (150; 200; 250 мм). Внутри пространство между пластинами армируется и заливается бетоном. Технические характеристики блоков:

   толщина стены – 250 мм (из них: 100 мм – пенополистирол, 150 мм – бетон);

   вес стен без внешней и внутренней отделки – 280–300 кг/м2;

   расход бетона – около 125 л/м2 стены;

   коэффициент теплопроводности – 0,036 Вт/мЧК;

   степень огнестойкости – 1;

   акустическая изоляция – 46 дБ.

   Расположенные сверху, снизу и с торцов изделия системы замков позволяют прочно соединить блоки при монтаже стен и исключить протекание бетона. Монтаж водопровода, канализации и вентиляции производят одновременно при монтаже стен, что позволяет эстетически убрать коммуникации в стены. Электропроводка врезается в стену в кратчайшие сроки.

   Внутреннюю отделку лучше всего производить гипсокартоном, который клеится непосредственно на пенополистирол, что позволяет сохранить полезную площадь.

  

Серия лакокрасочных материалов «БИО»

   Разработана и освоена в промышленном производстве серия лакокрасочных материалов под маркой «БИО», модифицированных биологически активными добавками для ремонта общественных зданий и помещений:

   ВД-БИО – водная акриловая краска для потолков (внутренних работ);

   ВБ-БИО – моющая водная акриловая краска для внутренних работ;

   ПФ-115 БИО – глянцевая (полуматовая и матовая) эмаль;

   МА-15 БИО – масляная краска.

   При использовании водоэмульсионных красок для стен и потолка, алкидных и масляных красок для пола и интерьера резко снижается концентрация вируса гриппа, гепатита А, микробов стафилококка и др. в помещениях, сохраняя эту активность минимум в течение года. Новая разработка была испытана во Всесоюзном институте экологии человека им. Сысина с положительным результатом, получен санитарно-гигиенический сертификат.

   Использование новой разработки в помещениях с большим количеством людей – школах, детских садах, роддомах, больницах и т.д. позволит снизить опасность эпидемий, различных болезней.

  

Высокоэффективные установки  для производства неавтоклавного пенобетона

   Известно, что основными преимуществами пенобетона являются: экологическая чистота, влагостойкость, низкая теплопроводность, монолитность, негорючесть.

   Установка для производства неавтоклавного пенобетона состоит из трех частей – смесителя, пеногенератора и насоса. Каждая из частей весит 300–400 кг, т.е. для транспортировки подходит любое транспортное средство.

   Процесс приготовления порции пенобетона происходит непосредственно на строительном объекте. Цикл длится 8 минут. Порция цемента засыпается в бак, затем туда подается специально приготовленная устойчивая пена, в течение 3 минут все перемешивается, и куб готового раствора готов. Через шланг раствор насосом подается в нужное место. За смену установка, которую обслуживают три человека, даст 30–40 кубов готовой продукции. При этом расход электроэнергии составляет 6–8 кВт/час, воды – 3–4 кубометра за смену.

   Предлагаемые пенообразователи по некоторым параметрам превосходят итальянские, при этом стоят в 3 раза дешевле.

  

Камни стеновые быстровозводимые СБ

   Новое поколение стеновых камней, вобравших в себя все лучшее, что имеется в выпускаемых мелкоштучных строительных изделиях, плюс целый ряд новых потребительских качеств, делают быстровозводимые стеновые камни (СБ) универсальным строительным материалом. СБ применяются для кладки ограждающих стен при строительстве многоэтажных домов и административных зданий. Для малоэтажных жилых и дачных домов материал может использоваться как при кладке ограждающих, так и несущих стен. В соответствии с действующим СНиП материал может применяться во всех климатических и сейсмических зонах.

   Применение многооборотных сборно-разборных (беcкрепежных элементов) пластмассовых опалубок позволяет производить стеновые камни из разного материала:

   * из пенобетона (безавтоклавного) плотностью от 400 до

   1000 кг/м3;

   * из легких бетонов на пористых заполнителях плотностью от 1000 до 1800 кг/м3;

   * из пескобетона плотностью от 1900 до 2100 кг/м3;

   * из тяжелого бетона на твердых природных заполнителях плотностью 2200 кг/м2 и выше.

   Оригинальная конструкция пластмассовых опалубок позволяет получать лицевые, рядовые и спаренные (двойные) камни с облицовкой:

   - из цветного бетона толщиной 30–40 мм высокой прочности и морозостойкости;

   - «шуба» – цвет и фактура под природный камень;

   - гладкой, под полированный мрамор различных цветов;

   - выпуклой, с орнаментами по индивидуальным архитектурным проектам.

  

Бетоносмесители лотковые одновальные серии БСМ 26

   Бетоносмесители предназначены для применения в быстровозводимых блочно-модульных бетонорастворосмесительных установках, узлах и заводах, а также для реконструкции существующих технологических линий, цехов КЖБИ и стационарных заводов товарного бетона.

  Система управления обеспечивает максимальную производительность приготовления бетонной смеси в автоматическом режиме.
Рулонный кровельный и гидроизоляционный наплавляемый материал Бистерол

   Сырьем для производства БИСТЕРОЛа является битум, модифицированный стирол-бутадиен-стиролом (СБС). В качестве основы используется стеклоткань, стеклохолст, полиэфирное полотно (полиэстер).

   Для верхнего слоя производится БИСТЕРОЛ с крупнозернистой посыпкой с лицевой стороны и полиэтиленовой пленкой с другой стороны. Для нижнего слоя кровли производится БИСТЕРОЛ, покрытый полиэтиленовой пленкой с двух сторон.

   Основные преимущества БИСТЕРОЛа:

   - возможность укладки в холодную погоду (гибкость на брусе не выше -25°С);

   - высокая теплостойкость (не менее + 100°С);

   - высокая адгезия к основанию кровли (долговечность материала более 15 лет).

  

Мягкая полимерная черепица «РЕНОПЛАСТ»

   Представляет собой композиционный материал на основе термопластичной матрицы (смесей полиолефинов, дисперсных и волокнистых наполнителей и пигментов), который воспроизводит внешний вид традиционной керамической черепицы.

   Мягкая черепица «Ренопласт» не теряет своих свойств при широком диапазоне температур: от -60 до +90°С (по температуре поверхности крыши). Благодаря своим качествам материал обладает радиопрозрачностью и не создает помех для радиосигналов. «Ренопласт» обладает также чрезвычайно высокой шумопоглощаемостью.

   Одним из преимуществ материала является быстрый и простой монтаж, который при необходимости может быть выполнен одним человеком (вес одного листа не превышает 3,7 кг), а прочность поверхности допускает хождение по кровле в момент монтажа без специальных настилов.

   Листы материала при выполнении кровельных работ монтируются внахлест и к обрешетке крепятся гвоздями с использованием пластмассовых декоративных прокладок со шляпками.

   Черепица «Ренопласт» позволяет выполнить долговечную декоративную кровлю, рассчитанную на 30 и более лет эксплуатации.

  

Стеновые блоки и теплоизоляционные плиты  из полистиролбетона Теплолит

   Теплолит – уникальный строительный материал, представляющий собой вспененный бетон с пенополистирольным наполнителем и специальными добавками, выпускается в виде блоков и плит.

   Теплолит-блоки в зависимости от марки имеют различную несущую способность и могут применяться как для кладки самонесущих стен (БСД 2.5, БСД 3.0, БСД 3.5), так и для возведения несущих стен в малоэтажном строительстве (БСД 4.0, БСД 4.5, БСД 5.0).    Теплолит-плиты являются твердым утеплителем и используются для утепления стен, полов, перекрытий и т.д. Марка плит по плотности выбирается исходя из необходимой тепловой защиты.

  

Связанные акриловые системы «ЛАЭС»  наружной теплоизоляции и защитно-декоративной отделки зданий

   Отечественные системы теплоизоляции фасадов с минераловатными и самозатухающими пенополистирольными теплоизоляционными плитами (соответственно «ЛАЭС-М» и «ЛАЭС-П») комплектуются из лучших отечественных и зарубежных компонентов.

   Благодаря использованию лучших импортных акриловых дисперсий, высококачественных отбеливателей, специальных химических добавок, кварцевых наполнителей различного фракционного состава, системы «ЛАЭС-М» и «ЛАЭС-П» вошли в число элитных акриловых систем, таких как «Senergy» и «Dryzin» (США), но на 20–30% дешевле их.

   Системы «ЛАЭС-М» и «ЛАЭС-П» отличаются от связанных систем на минеральных связующих следующим:

   - меньшим весом (в 1,2–2 раза);

   - стойкостью к УФ-излучению;

   - высокой прочностью и адгезией;

   - эластичностью и трещиностойкостью;

   - долговечностью (30 – 40 и более лет) в широком диапазоне температур;

   - быстрым отвердением, позволяющим увеличивать темп работ и продолжительность строительного сезона.

   - умеренной паропроницаемостью в сочетании с высокой водостойкостью, что позволяет фасаду «дышать», но защищает его от атмосферных осадков.

   При этом по стоимостным показателям системы «ЛАЭС» практически не отличаются от минеральных систем или дешевле их.

  
Высококачественный материал «Вилатерм»

   Материал, изготовленный из вспененного пищевого полиэтилена, обладает рядом преимуществ:

   - очень легок (его объемная масса составляет всего 30–50 кг/м3);

   - низкое водопоглощение (за 24 часа не более 1%);

   - незначительная паропроницаемость (до 0,003 мг/м(чЧПа);

   - низкий коэффициент теплопроводности (при температуре 100С – 0,035 Вт/мЧК);

   - широкий диапазон применения (от -60 до +90°С);

   - высокий индекс снижения ударного шума (от 22 до 27 дБ) и др.

   Благодаря своим теплофизическим, акустическим, амортизационным свойствам «Вилатерм» широко применяется в строительстве:

   - для уплотнения стыков ограждающих конструкций сборных и монолитных зданий и отдельных их элементов;

   - как легкая оболочка для труб холодного и горячего водоснабжения;

   - в конструкциях многоэтажных перекрытий и т.д. 
Глава 3. Перспективные материалы в микроэлектронике.

Выращивание диэлектрических монокристаллов из расплава является передовой техологией, отдельные фрагменты которой применяют также для получения других классов диэлектрических материалов, используемых в микроэлектронике. Именно использование диэлектрических кристаллических материалов способствовало развитию таких новых перспективных направлений электронной техники, как оптоэлектроника, квантовая и функциональная электроника. Все известные кристаллические материалы, применяемые в настоящее время для изготовления подложек или планирующиеся к подобному использованию, получают по этой технологии.

Развитие микроэлектроники характеризуется постоянным обновлением технических идей, изменением технологии производства изделий микроэлектроники, расширением областей ее применения и выделением ряда новых перспективных направлений (базовые матричные кристаллы, программируемые логические матрицы, микропроцессорная техника).

Одно из наиболее перспективных направлений хемотроники связано с использованием явлений фазовых переходов на электродах, имеющих место при прохождении электрического тока через электрохимическую ячейку. На этом принципе созданы такие приборы, как счетчики машинного времени.

Гетероэпитаксия кремния на изолирующих подложках является одним из перспективных направлений в технологии ИМС, так как в этом случае естественным путем решается проблема изоляции элементов схемы на подложке. Так, при использовании подложек из лейкосапфира можно почти на два порядка увеличить быстродействие микросхем с автоэпитаксиальными слоями за счет исключения паразитных емкостей и утечек изолирующих р-и-переходов. При этом плотность элементов и радиационная стойкость микросхем также увеличиваются.

Значительное внимание уделено методам и алгоритмам автоматизированного проектирования полупроводниковых БИС: рассмотрены вопросы построения математических моделей компонентов и фрагментов БИС, используемых при машинном проектировании, а также особенности оптимизации параметров ИМС; представлены современные методы решения задач конструкторского этапа проектирования БИС. Дан краткий анализ перспективных направлений развития элементной базы полупроводниковых БИС, описаны принципы организации систем автоматизированного проектирования БИС. Данная книга представляет собой одну из первых попыток создания учебного пособия, охватывающего широкий круг вопросов расчета и конструирования полупроводниковых ИМС. В пособии нашли отражение такие вопросы, как технология изготовления БИС, анализ тепловых режимов ИМС, электрических и магнитных полей, а также механическая прочность конструкций ИМС, расчет пассивных и активных компонентов биполярных и МДП-структур (МДП: металл — диэлектрик — полупроводник); описаны разновидности транзисторов, реализуемых в современных ИМС. Значительное внимание уделено методам и алгоритмам автоматизированного проектирования полупроводниковых БИС: рассмотрены вопросы построения математических моделей компонентов и фрагментов БИС, а также особенности оптимизации параметров ИМС, представлены современные методы решения задач конструкторского этапа проектирования БИС. Дан краткий анализ перспективных направлений развития элементной базы полупроводниковых БИС, описаны принципы организации систем автоматизированного проектирования БИС.

Одним из наиболее перспективных направлений конструирования БИС является разработка комбинированных методов, в которых задачи размещения и трассировки решаются параллельно. В качестве конденсаторов в ИС используют емкость обедненного слоя обратно смещенного р — л-перехода. Таким способом можно получить конденсатор с емкостью до 400 пФ. Несмотря на отмеченные недостатки, полупроводниковые ИС являются одним из наиболее перспективных направлений развития микроэлектроники, так как они позволяют создать надежные функционально сложные устройства малых размеров при малой их стоимости.

Одним из перспективных направлений в создании новых конструкций выключателей переменного тока высокого и сверхвысокого напряжений, отличающихся меньшими габаритами и отвечающих требованиям современной энергетики по коммутационной способности, является применение дугогасящих сред, более эффективных по сравнению с применяемыми (сжатый воздух, масло и др.). Применение элегаза для этих целей обусловлено удачным сочетанием в нем высоких изоляционных и дугогасящих свойств.

Монокристаллы на основе бинарных систем оксидов редкоземельных элементов Ln и алюминия являются наиболее перспективными материалами для изготовления активных элементов твердотельных лазеров.

Перспективными материалами для применения в качестве вторых диэлектрических слоев затвора являются аморфные нитрид кремния Si3N4 (е=7,5) и А12О3-(Е=9). Нитрид кремния используется благодаря его высокой пассивирующей способности, обусловленной существенно меньшей (на несколько порядков) по сравнению с SiOz проницаемостью ионов натрия. Пассивирующая способность нитрида настолько высока, что позволяет изготавливать высокостабильные МДП ИМС в пластмассовых корпусах. Одновременно увеличение диэлектрической проницаемости диэлектрика (почти вдвое) заметно снижает пороговое напряжение (на 1—1,5 В) и повышает удельную крутизну транзистора. Диэлектрическая прочность нитрида кремния также высока.

В настоящее время круг применяемых для производства солнечных элементов материалов продолжает расширяться. Наиболее перспективными материалами являются поликристаллические, монокристаллические и аморфные пленки следующих соединений: GaAs, InP, CdTe, CdSe, CuP2, MoSe2, MoS2, WSe2, InSe, BeB4, BeB6, MgB6, MgP4, CaP3, FeP4, CrP4, YS2, TiS3, ZrS3, ZrSe3. Соединения расставлены в порядке возрастания эффективности преобразования энергии солнечными элементами на их основе и перспективности их технологической обработки. Вместе с тем, широкое применение солнечных батарей на основе полупроводниковых соединений по-прежнему ограничивается их относительно высокой стоимостью.

При получении хлорсиланов высокой чистоты для обеспечения минимального загрязнения от материала аппаратуры и емкостей целесообразно применять стали 10Х17Н13МЗТ, 06ХН28МДТ. Перспективными материалами являются никель и титан.

Фотоприемники на основе широкозонных соединений типа AHBVI. Широкозонные соединения типа .AnBVI, твердые растворы на их основе также являются перспективными материалами для создания УФ фотоприемников. Известны диоды Шотки, созданные на основе поли- и монокристаллического сульфида цинка [95, 96]. Металл (Au, Ag, Cr) наносят термическим испарением в вакууме. Фотодиоды имеют максимум спектральной чувствительности при К«0,33 мкм (монокристалл ZnS) и Я,«0,34 мкм (поликристалл ZnS). •Селективность фоточувствительности Ag — ZnS-фотоди-•одов существенно зависит от толщины слоя серебра.

Наибольшее промышленное значение имеют материалы: для постоянных магнитов — литые и металлокерамические недеформируемые сплавы яа основе системы Fe—А1—Ni—Со и ферриты; для гистерезисных двигателей — деформируемые сплавы на основе системы Fe—Со—Мо, обрабатываемые резанием; для магнитной записи — деформируемые сплавы различных систем, главным образом сплавы, получающие текстуру при холодной деформации. Промышленное значение остальных материалов сравнительно невелико. Магнитопласты почти не применяют, так как они имеют значительно меньшую магнитную энергию, чем металлокерамика из этих же материалов. Магнитоэласты, обладающие такой же или меньшей энергией, чем магнитопласты, находят применение только в тех, сравнительно редких случаях, когда имеет значение их эластичность, например в герметичных разъемных соединениях. Микропорошковые композиции из однодоменных удлиненных частиц, обладающих высокой магнитной энергией, являются перспективными материалами, «о технология их производства пока слишком сложна. Сталь; закаливаемая на мартенсит, выходит из употребления, так как имеет слишком малую магнитную энергию. Сплавы на основе платины имеют высокую магнитную энергию и хорошие технологические свойства, но из-за высокой стоимости их применение ограничено микроминиатюрными магнитами электрических наручных часов и специальных измерительных приборов для научных исследований. Магнитные свойства интерметаллических соединений, обладающих рекордно высокой коэрцитивной силой и высокой магнитной энергией, сильно зависят от температуры окружающей среды.
Заключение

Перспективные материалы – целое направление современной промышленности. Оно включает в себя ряд разделов:

- Исследование материалов для микроэлектроники, магнитных сверхпроводящих жаропрочных и жаростойких наноструктурированных керамических аморфных материалов и порошковых композиций высокомолекулярных электрохимических конструкционных материалов инструментальных сплавов и сплавов с эффектом памяти формы;
-       Создание новых матералов для биоинжиниринга;
-        Разработка методов синтеза новых биологически активных веществ;
-    Разработка технологических основ получения, обработки и использования различных материалов, создание на их основе датчиков, приборов и инструментов;

 -    Создание банков данных структуры и свойств перспективных материалов

разработку математических моделей, позволяющих прогнозировать свойства этих материалов, математическое моделирование процессов их получения, модификации и использования;
- Инновационная деятельность по распространению полученных знаний, материалов, технологий.
В данном направление существуют свои планы:
1. Разработка новейших технологий по изготовлению пар трения, обеспечивающих высокую надёжность механических систем.

2.    Создание перспективных материалов, покрытий для них и смазок в целях обеспечения наибольшей гарантии исправной работы системы в эксплуатации.

3.    Изготовление перспективных испытательных и диагностических стендов и приборов.

4.    Совершенствование системы подготовки кадров инженеров-трибологов.

5.    Формирование банка данных об износостойкости деталей как в процессе проведения лабораторных испытаний, так и по сведениям, полученным из эксплуатации; будут также использоваться материалы многочисленных публикаций.

6.  Проведение сравнительных независимых экспертиз по рекламируемым триботехническим материалам со стороны различных фирм, организаций или частных лиц.

7.   Совершенствовать систему моделирования трибосистем, теоретических и компьютерных расчётов, включая планирование экспериментов и обработку статистических данных.
8. Проведение совместных разработок, исследований и испытаний; подготовка аспирантов.

9.   Интенсивно работать в плане творческого научного сотрудничества со всеми заинтересованными учёными для внедрения результатов перспективных технических решений; развивать контакты с педагогами, специалистами и др. как в нашей стране, так и за рубежом с целью обмена опытом, достижениями, публикациями.
Обобщая вышесказанное, можно сделать вывод о том, что данное направление широко развивается и будет развиваться, так новые материалы приносят значительную прибыль, снижают затраты производства, в то время как являются очень качественными.
Список литературы

1.     http:// tribotehnika.nm.ru/plan.html

2.     http:// www.ndfeb.ru/articles/perm_mag.htm

3.     http:// www.nanomarket.ru/company/perspektivnye-materialy

4.     http:// test.texttohtml.ru/?q=node/4202

5.     http:// www.sovstroymat.ru/2003_03_01.php

6.     http://www.rayax.ru/tex/slovar-p-p-2/486/index.html