Статья "Нанотехнологии на страже экологии"

Всероссийская научно-практическая конференция студентов  среднего профессионального образования «Шаг в будущее».

Нанотехнологии на страже экологии

Выполнила: Сухоносова Камила ,

студентка СПО,группы КСК-11

                                                                                               ОБПОУ «КЭМТ»

Научный руководитель:

преподаватель физики

высшей категории ЧикуноваЛ.В.

                                                                                               ОБПОУ «КЭМТ»

Курск , 2017

Актуальность работы: будущее за нанотехнологиями, их применение востребовано и незаменимо.

Гипотеза исследования: нанотехнологии способны стабилизировать экологическую обстановку.

Цель: изучить и проанализировать информацию о влиянии наночастиц на экологию и окружающую среду, пробудить интерес к проблеме нанотехнологий.

Объект исследования: нанотехнологии.

Предмет исследования: сферы применения, возможности и перспективы нанотехнологий.

Методы исследования: поиск материала по теме, его анализ и обработка, оформление работы.

Выход продукта: создание презентации.

Практическая значимость работы: знакомство с мировыми светилами в области нанотехнологий и их достижениями.

 Научная значимость: нанотехнологии - это не просто отдельная часть знаний, это масштабная, всесторонняя область исследований, связанных с фундаментальными науками.

Введение.         Смотрю на глобус – шар земной,

И вдруг вздохнул он, как живой;

И шепчут мне материки:

Ты береги нас, береги!

В тревоге рощи и леса,

Роса на травах, как слеза,

И тихо просят родники:

Ты береги нас, береги!

      Экологи бьют тревогу - наша планета в опасности от чудовищного загрязнения окружающей среды. Тают вековые ледники Арктики, плодородные земли от сильных засух превращаются в пустыни. Как остановить эти губительные процессы? Ученые решили использовать нанотехнологии, которые дают надежду найти инновационные решения, дабы избежать грозящей катастрофы.

       Современные нанотехнологии должны коренным образом изменить производственные процессы, уменьшить их убийственное воздействие на природу, а также заменить опасные материалы (даже лечебные средства) и способы их получения на безопасные изделия в разных областях человеческой деятельности.

       В своей работе хочу рассказать о загадочном и неизведанном мире и революции, которую он нам обещает.

Нанотехнологии - невидимая революция

      Что станет с нашей планетой? Мы всегда надеялись, что новые технологии помогут изменить мир. Теперь исследователи обратились к новой области. Они учатся манипулировать самыми сокровенными механизмами жизни. Они обещают нам дать контроль над нашими телами и окружающей средой.

Энергия

      Климатические изменения от выбросов парниковых газов и исчерпание нефтяных ресурсов требует от человечества оперативной разработки новых способов производства энергии, которую мы потребляем всё в больших количествах.

      Солнце, без сомнения, является самым перспективным ресурсом. Количество энергии, достигающее земли за час, могло бы удовлетворить годовые потребности, если бы мы научились концентрировать эту энергию и преобразовывать её в электричество.

      Профессор Сарджент из университета Торонто считает, что наночастицы в солнечных батареях позволят более эффективно собирать энергию.

       При смешивании свинца и серы в определённой пропорции и при определённой температуре, как по волшебству, возникают сотни миллионов наночастиц, миллионы и миллиарды нанокристаллов, которые могут быть использованы для производства солнечных батарей нового типа. Сейчас это вопрос технологии. К тому же решение этой задачи способно предотвратить колоссальный финансовый кризис.

      Солнечная нанотехнология профессора Сарджента потенциально даёт доступ к энергии, которую можно будет получать в течении всего времени жизни Солнца. Помимо эффективности и стоимости, установка этих приборов будет более простой, чем установка солнечных панелей, используемых в наши дни. В городе будущего профессора Сарджента каждое здание сможет самостоятельно вырабатывать энергию.

Вода

       Другая проблема с которой в будущем могут столкнуться целые регионы планеты - доступ к питьевой воде. Запасы пресной воды не бесконечны. В части из них присутствуют загрязняющие вещества. Будет ли найден доступный способ очистки пресной воды? Профессор Вики Колвен и его аспиранты провели серию экспериментов для извлечения мышьяка из грунтовых вод. Их секретное оружие - наночастицы. Речь идёт о классическом фильтре - трубе, заполненной слоями различных материалов, которые должны задерживать инородные частицы. Слой гравия, слой песка, затем активный компонент - наночастицы оксида железа (наноржавчина).

       Сила нанотехнологии заключена в площади активной поверхности. По мере того как частицы уменьшаются в размерах, площадь их поверхности по отношению к массе увеличивается.Тот же принцип использования большой активной площади наночастиц можно применить и к вирусам, к ртути, к другим загрязнителям воды, от которых нужно избавиться.

      Я считаю, что нанотехнологии - это наше будущее. Их развитие - это наш вклад, вклад нашего поколения. Мы изменим мир. Я  действительно считаю, что наша жизнь станет лучше. Новые технологии помогут решить многие проблемы, оставленные старыми технологиями.

Воздух

       Помимо очистки воды и почвы наночастицы помогут очистить воздух. В воздухе кое-что есть и это наночастицы. Мы в какой-то степени адаптировались к грязному воздуху городов. Однако учёным известно, что он может содержать очень опасные наночастицы. Исследования доктора Ньюби связали сердечные приступы с дорожными пробками. Ежедневно с ними сталкиваются почти все жители мегаполиса. Но винить нужно не стресс от стояния в пробке. Виноваты облака наночастиц, выделяемых дизельным двигателем.

      В выхлопных газах дизельного двигателя содержатся очень маленькие частицы - нанопродукты внутреннего сгорания. Когда люди вдыхают наночастицы выхлопных газов, это может повлиять на лёгкие, вызвать в них воспаление. Это вызывает целый каскад физиологических эффектов, которые могут привести к сердечному приступу.

       Если воздух наших городов так опасен, что мы можем сделать, чтобы избавиться от этих вредоносных наночастиц? Ответ был найден в нескольких сотнях киллометров от Эдинбурга - в Оксфорде. Питер Добсон - профессор Оксфордского университета. Он является одним из мировых светил в области нанотехнологий. Питер Добсон предлагает простое решение. Он научился создавать наночастицы из оксида церия, которые можно добавлять в дизельное топливо. В результате в выхлопных газах не будет опасных наночастиц.  Первые испытания были уже проведены.Как же это действует? Внутри цилиндров двигателя оксид церия играет роль мощного катализатора. Выделяя кислород, он позволяет более эффективно сжигать топливо.

      Существует много примеров запоздалого обнаружения опасных последствий применения технологий. Кен Дональдсон - токсиколог, профессор университета Эдинбурга в течении длительного времени изучал удивительный материал - углеродные нанотрубки. Его заинтересовало их сходство с асбестовыми волокнами (тонковолокнистых минералов из класса силикатов).

      Сейчас мы знаем опасности, которые таят в себе асбестовые волокна.

Тем не менее для Кена одно только понимание сходства структуры углеродных нанотрубок и асбеста сможет помочь предотвратить серьёзные последствия.

       Осторожность позволяет избежать рисков для организма человека. Но более сложным является вопрос воздействия наночастиц на окружающую среду, решением которого занимается профессор университета Дюк Марк Визнер.

       Невероятные возможности нанотехнологии заставляют задуматься над тем, какие негативные последствия может вызвать их применение. Возможно ли с помощью научных средств предусмотреть все негативные последствия или нам придётся узнавать о них на собственном опыте? Исследователи осознают потенциальные риски и готовы к этой ответственности.

Заключение. Человек может сконструировать новые формы жизни, используя нанотенологии и изменить мир до неузнаваемости, а каковы будут эти изменения полезными или опасными все равно зависит от ответственности ученого за свои исследования и только разумные и гуманные люди могут превратить нанотехнологии в ступеньку познания Вселенной.

Смотрю на глобус – шар земной,

Такой прекрасный и родной.

И шепчут губы:

«Сберегу, я сберегу Вас, сберегу!»

Список литературы.

1.Дугин Г. С. Нанотехнология и ее возможное негативное влияние на окружающую среду / Г.С. Дугин // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. – 2009. – No 5. – С. 33- 37. – Библиогр.: 7 назв.

2.Галченко Ю. П. Техногенные наночастицы как непериодический фактор окружающей среды / Ю. П. Галченко //Экол. системы и приборы. – 2014. – No 1. – С. 18 -22. –Библиогр.: 5 назв.

3.Нанотехнология в ближайшем десятилетии / Под ред. М.К. Роко, Р.С. Уильямса, П.Аливисатоса. М., 2012.

4.Ибрагимов И. М. Применение нанотехнологии для защиты окружающей среды / И. М. Ибрагимов, Е. А. Перфилова //Изв. Акад. пром. экологии. – 2015. – No 3. – С. 76.

6. Лысцов В.Н. Проблемы безопасности нанотехнологий. - М.; МИФИ, 2007 г.- 70 стр.

7. Кричевский Г.Е. «Опасность и риски нанотехнологий и наноматериалов. Ж-л. Нанотехнологии и охрана здоровья, т. 2, №3, 2010 г., 10-24 стр.

8. Хохлявин С.А. Нанориски - новые угрозы для окружающей среды Нанотехника. - 2008. - №2. - С. 74-80.