Введение. практическая психология

практическая психология

Книга выходит в авторской редакции

Художник В.И.Феногенов Технический редактор Р.Ю.Волкова Компьютерная верстка Д.В.Поляченко Корректор И.Н.Голубева

Подписано в печать 23.01.98.

Формат 84х108/32. Гарнитура Тайме. Бумага офсетная № 1. Печать офсетная. Усл.-печ.л. 19,32. Тираж 15000 экз. Заказ № 42.

Лицензия ЛР № 063619 от 26.09.94. Издательство "Деловая книга" 620014, Екатеринбург, ул. Воеводина, 6

Отпечатано с готовых диапозитивов на ИПП "Уральский рабочий" 620219, Екатеринбург, ул. Тургенева, 13

[1] Поршнев Б. Ф. О начале человеческой истории. — М., 1974.-С.405. 23

[2] Лосев А. Ф. Философия имени. - М., 1990. -С. 27. 30

[3] См.: Аллен Е. и др. Консультирование и психотерапия - сочетание методов, теории и практики: Перев. с англ. - Новосибирск, 1987.

[4] Лосев А. Ф. Философия имени. - М., 1990. - С. 59.

[5] Соловьев Вл. Соч.-М., 1990.-Т. 1.-С. 51. ² Там же. - С. 48.

[6] Социальная психология / Под ред. А. В. Петровского. - М., 1987. В ходе изучения взаимодействия человека с другими людь­ми были выявлены разнообразные варианты индивидуальных реакций людей, которые имели своей причиной не непосредст­венное общение, а устойчивые качества, присущие самим уча­стникам общения. Эти устойчивые качества и описываются научными психологическими категориями индивид - личность.

[7] Ильенков Э. В. Что же такое личность // С чего начинается лич­ность. - М„ 1984.-С.329.

[8] Леонгард К. Акцентуированные личности. - Киев, 1989.—С. 148. 74

[9] Леонгард К. Акцентуированные личности. - Киев, 1989.—С. 148. 74

[10] См. подробно: Лебединская К. С., Райская М. М., Грибано­ва Г. В. Подростки с нарушениями в аффективной сфере. — М., 1988.

[11] См.: Опыт системного исследования психики ребенка / Под ред. Н. И. Непомнящей. - М., 1975.

[12] См.: Общая психодиагностика / Под ред. А. А. Бодалева, В. В. Сто­лина.-М., 1987.

Н.А. Азаренков, А.А. Веревкин, Г.П. Ковтун, С.В. Литовченко

НАНОТЕХНОЛОГИИ И НАНОМАТЕРИАЛЫ

Учебное пособие).

Харьков

Содержание

Предисловие. 3

Введение. 4

1. Физико-химические особенности наноструктурных материалов. 7

2. Методы исследования. 22

3. Способы получения наноматериалов. 28

4. Виды наноматериалов, их свойства и применение. 38

4.1 Наноматериалы конструкционного и функционального класса. 39

4.2. Нанотехнологии в атомной энергетике. 43

4.3. Наноразмерные гетероструктуры.. 48

4.4 Фуллерены.. 55

4.5 Углеродные нанотрубки. 58

Заключение. 64

Словарь терминов. 65

Литература. 67

Предисловие

Настоящее пособие является частью курса лекций «Физическое материаловедение», читаемого студентам физико-технического университета Харьковского национального университета им. В.Н. Каразина на кафедре «Материалы реакторостроения».

К материалам в наносостоянии проявляется огромный интерес в связи с реальной возможностью практической реализации их уникальных свойств в разнообразных областях науки и техники. В связи с потребностью в высококвалифицированных кадрах во многих вузах читаются курсы лекций, вводятся новые специальности по нанотехнологиям и наноматериалам. Нанотехнология является междисциплинарной наукой и практически охватывает все области знаний. Естественно, в одном пособии невозможно отразить все особенности нанотехнологий и области их применения.

В данном пособии кратко изложены основные результаты исследований по нанотехнологиям и наноматериалам конструкционного и функционального назначения. Рассмотрены физико-химические особенности наноматериалов, методы диагностики, способы получения компактных наноматериалов и их области применения, в том числе в машиностроении, атомной энергетике, наноэлектронике. Приведены примеры проявления размерных эффектов при формировании свойств наноматериалов.

Авторы понимают, что информация о наноматериалах и нанотехнологиях нарастет лавинообразными темпами и к моменту выхода пособия некоторые сведения могут оказаться устаревшими. Тем не менее мы полагаем, что настоящее пособие будет полезным студентам для углубленного изучения курса «Физическое материаловедение», а также для аспирантов и научных сотрудников, начинающих работать в области нанотехнологий и наноматериалов.

Введение

За последние два десятилетия нанотехнологии стали стратегическим индустриальным направлением. В настоящее время более 50 стран ведут исследования и разработки в области нанотехнологии и не менее 30 стран имеют свои национальные программы в этой области. Фундаментальные исследования по проблемам нанотехнологий ведутся и в Украине, например, в рамках комплексной программы НАН Украины «Наноструктурные системы, наноматериалы, нанотехнологии», украинско-российской программы «Нанофизика и наноэлектроника» и др. Интенсивность научных исследований в области нанотехнологий характеризуется экспоненциальным ростом научных публикаций. В настоящее время более 20-ти международных журналов посвящены исключительно наноматериалом и нанотехнологиям. Кроме того, все материаловедческие журналы публикуют статьи по наноматериалам и нанотехнологиям. Появляются новые монографии, сборники трудов, учебные пособия, посвященные различным проблемам нанотехнологий [1-11]. Ежегодное количество Международных конференций по этой тематике доходит до 20-30. За уникальные результаты исследований в области наноматериалов, нанотехнологий и наноэлектроники было присуждено шесть Нобелевских премий. По многим прогнозам именно развитие нанотехнологий определит облик ХХ1 века, подобно тому, как открытие атомной энергии, изобретение лазера, транзистора и компьютера определили облик ХХ столетия.

Нанотехнология – это по сути междисциплинарная область науки и техники, занимающаяся изучением свойств объектов и разработкой устройств с базовыми структурными элементами размерами в несколько десятков нанометров (1 нм = 10^{-9 м). Применительно к индустрии наносистем границы геометрического фактора формально определены от единиц до 100 нм. Однако система получает приставку «нано» не потому, что ее размер становится меньше 100 нм, а вследствие того, что ее свойства начинают зависеть от размера. В макроскопическом представлении физические и физико-химические свойства вещества инвариантны относительно его количества или размера. Однако это утверждение справедливо до определенных пределов, а именно, когда хотя бы в одном измерении протяженность изучаемого объекта становится менее 100 нм. При этом образующие систему наночастицы по своим свойствам отличаются как от объемной фазы вещества, так и от молекул или атомов, их составляющих. В основе качественно новых достижений в научно-технических разработках на наноуровне лежит использование новых, ранее неизвестных свойств и функциональных возможностей материальных систем при переходе к наномасштабам.}

Первое упоминание о методах, которые впоследствии назовут нанотехнологией, сделал в 1959 г. американский физик Ричард Фейнман в своей знаменитой лекции «Там, внизу, много места» («There’s Plenty of Room at the Bottom») [12]. Р. Фейнман научно доказал, что с точки зрения фундаментальных законов физики нет никаких препятствий к тому, чтобы создавать материальные объекты прямо из атомов. Он предположил, что возможно перемещать атомы отдельно, механически, при помощи манипулятора соответствующих размеров. Впервые термин «нанотехнология» в 1974 г. использовал японский физик Норио Танигучи. Он предложил назвать этим термином производство объектов размером порядка нанометров. Широкий интерес к наноматериалам появился в середине восьмидесятых годов благодаря работам Глейтера с сотрудниками [13], впервые обративших внимание на повышение роли поверхностей раздела с уменьшением величины зерна и предложивших метод получения наноматериалов, заключавшийся в сочетании изготовления ультра дисперсных порошков и последующей консолидации при высоких давлениях. Метод Глейтера был взят на вооружениево во многих странах, после чего информация о свойствах наноматериалов начала появляться лавинообразными темпами. В 1986 г. американский футуролог Эрик Дрекслер опубликовал свою книгу «Машины создания: грядет эра нанотехнологии» («Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology»), благодаря которой нанотехнология стала известна широкой публике.

Следует отметить по крайней мере два обстоятельства, сопровождающие значительный всплеск исследований в области наноматериалов. Во-первых, уже на первых порах появилась возможность реализации высокого уровня физико-химических и механических свойств материалов в наносостоянии. Во-вторых, эта проблематика выявила ряд пробелов не только в понимании природы особенностей этого состояния, но и его технологической реализации.

Благодаря нанотехнологиям получили широкое развитие системы хранения и обработки информации, мобильной связи, теоретическое обоснование и практическая реализация которых в значительной мере принадлежит академику Ж.И. Алферову, удостоенного в 2000 г. Нобелевской премии по физике.

Как уже отмечалось, нанотехнология является междисциплинарной наукой и практически проникла во все области науки и техники: физику, химию, материаловедение, биологию, медицину, экологию, сельское хозяйство и др. Прогнозируется, что наука о нанотехнологиях, нановеществах способна перестроить все отрасли промышленного производства, привести к новой научно-технической революции и повлиять на развитие социальной структуры общества.

Разумеется, в одном пособии невозможно описать все особенности нанотехнологий и области их применения. В настоящем пособии в основном рассмотрены материаловедческие аспекты консолидированных наносистем конструкционного и функционального назначения применительно к задачам машиностроения, энергетики, наноэлектроники. Рассмотрены физико-химические закономерности, обуславливающие особенности свойств наносистем, основные способы получения объемных наноматериалов, перспективы их применения, методы диагностики.

Нанотехнологии находятся в стадии быстрого развития. Учитывая,что многие термины, связанные с исследованием и реализацией нанотехнологий, часто четко не определены, сделана попытка составить словарь наиболее употребительных терминов, относящихся к нанотехнологиям и наноматериалам.