1.6 СОВРЕМЕННОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ И НАНОТЕХНОЛОГИИ

Authors

  • Салимов Бахриддин Лутфуллаевич. Профессор Ташкентского государственного транспортного университета

Abstract

 

 Aннотация. По мнению экспертов, третье тысячелетие станет веком нанонауки и нанотехнологий. В ближайшие 40-50 лет бизнес и экономика нанопродуктов и нанотехнологий станут наиболее развитым сектором. В 20 веке самолеты, ракеты, телевидение и компьютеры изменили мир. Сырье, лекарства, средства связи и услуги, созданные с помощью нанотехнологий, станут основой развития новых технологий XXI века.

Ключевые слова: нанонаука, наномашина, нанотехнология, микротехнология, наноструктура.

  • По мнению экспертов, третье тысячелетие станет веком нанонауки и нанотехнологий. В ближайшие 40-50 лет бизнес и экономика нанопродуктов и нанотехнологий станут наиболее развитым сектором. С помощью нанобиотехнологий будут развиваться медицинские услуги и появятся новые возможности в поддержании здоровья человека, в том числе создание нанохирургов, которые перемещаются по сосудам и тканям человека, находят и убивают больные клетки. Будет возможно создать новую глобальную систему связи, которая объединит все сети связи.
  • Несмотря на то, что мы вошли в мир атомов более 100 лет назад, мы только начинаем понимать его суть. Нобелевский лауреат Ричард Фейнман, выступавший в Калифорнийском технологическом институте в 1959 году, сказал: «Однажды, например, в 2000 году, люди удивятся, что они не относились к исследованиям наномира всерьез до 1960-х годов». Сегодня эти слова превратились из пророчества в реальность. Кажется, ряд стран уже осознали преимущества мира частиц. Вероятно, поэтому этой новой области науки уделяется особое внимание.
  • Не существует полного и точного выражения концепции нанотехнологий, но, исходя из существующих микротехнологий, эти измерения можно считать технологией в нанометрах. Поэтому переход от микро к нано означает переход от управления материей к управлению атомами. Развитие отрасли в основном подразумевает три направления:
  • - подготовка электронных схем размером атомов и молекул;
  • - проектирование и разработка наномашин;
  • - управление отдельными атомами и молекулами и сбор из них отдельных микрообъектов.
  • В 20 веке самолеты, ракеты, телевидение и компьютеры изменили мир. Ученые утверждают, что сырье, лекарства, средства связи и услуги, созданные с помощью нанотехнологий, станут основой развития новых технологий XXI века. Многие легенды становятся реальностью на наших глазах. Люди научились создавать простые невидимые устройства, манипулируя атомами. Нанотехнологии, включающие в себя достижения физики, химии и биологии, все быстрее входят в нашу жизнь. Ученые-нанотехнологи работают над чрезвычайно маленькими объектами, измеряемыми нанометрами.
  • Машиностроение является в основном потребителем объемных наноструктурированных материалов, материалов с памятью, порошковых материалов и компонентов наноизделий. Значительный эффект ожидается от внедрения технологических процессов нанесения покрытий, устойчивых к режущему инструменту, матрицам и формам, а также коррозионно-стойких, термостойких и водонепроницаемых покрытий деталей машин. Большое значение имеет оборудование для обработки наноструктурированных сантехнических изделий и деталей с нанометровой точностью и нанесения нанопокрытий. При этом улучшить соответствующие показатели качества можно за счет внедрения того или иного технологического процесса получения нанопорошков, нанотрубок, фуллеренов и соответствующих технологических режимов производства заготовок и изделий.
  • В настоящее время основные технологии внедряются на передовых предприятиях машиностроительного комплекса наноуровня. Из них непосредственно в машиностроении используются шесть направлений:
  • электроэрозионная нанометровая обработка профилированным и непрофилированным инструментом на электроискровых станках с программным управлением;
  • - электрохимическая чистовая и размерная обработка рабочих поверхностей нагруженных деталей для контроля микрорельефа поверхности на наноуровне;
  • ионно-плазменное упрочнение приборов и деталей машин с нанесением алмазоподобного покрытия микронной толщины, что обеспечивает порядок и повышает эксплуатационные характеристики изделий;
  • модификация поверхности за счет высокоскоростного химико-термического взаимодействия плазменных потоков с поверхностью металла для повышения коррозионной стойкости и твердости низкоуглеродистых легированных сталей;
  • упрочнение поверхности на глубину 1,5-2 мм с возможностью контроля параметров поверхностного слоя;

 - ионно-плазменное осаждение: основанное на универсальном принципе ионного испарения позволяет получать тонкопленочные покрытия из широкого спектра материалов.

- Кроме того, реализация следующих задач в машиностроении осуществляется непосредственно с использованием нанотехнологий:

- создание серийного применения очищенного модифицированного монтмориллонита и полимерной нанокомпозиции на его основе;

- создание промышленного производства оборудования для синтеза многофункциональных нанокерамических покрытий;

- создание серийного производства устройств большой мощности;

- создание производства долговечных изделий из наноструктурированной керамики и металлокерамических материалов;

- создание производства монолитного твердосплавного металлорежущего инструмента с наноструктурированным покрытием;

- производство приспособлений для резки особо твердых материалов;

- серийное производство электрохимических станков для точного изготовления деталей из наноструктурированных материалов и нанометрической структуры поверхности.

Использование нанотехнологий в авиастроении открывает широкие перспективы. Аэрокосмические наноструктуры имеют большое значение для производства материалов, необходимых для самолетов, ракет, космических станций и исследовательских спутников. Здесь нужны материалы с малым весом и высокой прочностью, термостойкостью и другими ценными свойствами. Для этого созданы маломощные и высокопроизводительные космические радиационно-стойкие компьютерные системы, наноразмерные устройства для космических станций и перспективных малых спутников, наноструктурированные датчики и авионика нового поколения (авиационная электроника) на основе наноэлектроники, тепловая защита, термостойкий компьютер. необходимы системы и прочные наноструктурированные покрытия. Проблема защиты ото льда и повышения долговечности самолетов очень важна. Серьезную опасность для самолета представляет обледенение крыльев при полете на больших высотах и ​​при низких температурах. Результаты могут быть катастрофическими, поскольку обморожение может даже привести к разрушению плавников. В настоящее время проблема решена с помощью антифриза. Необходимо подумать о перспективных путях использования нанотехнологий для решения проблемы.

Что касается долговечности, то задача требует повышения долговечности, обеспечиваемой новыми наноматериалами, для обеспечения возможности выполнения полетов до 70-90 тысяч. Прочность и снижение веса теперь обеспечиваются композитами. К ним следует добавить наноматериалы. Основное внимание уделяется наномодифицированным полимерам и полимерным композитам с улучшенными усталостными свойствами, а также повышению энергоэффективности солнечных батарей в несколько раз и разработке систем альтернативной энергетики.

Важнейшей задачей современного авиастроения является облегчение конструкции летательного аппарата. Замена от 50 до 30 миллионов деталей, используемых сегодня при производстве корпуса большого пассажирского самолета, сварными швами позволит существенно снизить его вес, снизить себестоимость производства и значительно улучшить эксплуатационные характеристики. Такая замена возможна только при условии равенства прочности свариваемого материала и прочности сварного шва. В конструкции самолета должны быть все части одинаковой прочности. Однако современные методы сварки авиационных материалов (алюминиевых и титановых сплавов) не позволяют в полной мере удовлетворить этот спрос. Для этого ученые разработали лазерную сварку с использованием наночастиц. Это существенно улучшает прочностные свойства сварного шва. Основная идея новой технологии заключается в управлении процессом кристаллизации при сварке с помощью наночастиц тугоплавкого соединения (например, карбида титана), вводимых в сварной шов. Таким образом, механические свойства (прочность и пластичность) металла шва повышаются, относительное удлинение увеличивается в несколько раз, увеличивается предел прочности и предел текучести.

 Одной из наиболее перспективных разработок является создание режущего устройства по металлу с наноструктурным покрытием. Разработка предназначена для использования в авиадвигателестроении, авиа- и ракетостроении, энергетике и транспортном машиностроении, судостроении. Основная технология проекта – нанесение наноструктурированных покрытий на металлорежущий инструмент – разработана учеными. Такое покрытие повышает стойкость устройства в 2-2,5 раза, в результате чего снижаются затраты на его приобретение для предприятий. Технология нанесения наноструктурированных покрытий основана на методе вакуумного осаждения из плазмы, полученной путем испарения материала с металлических или металлокерамических катодов, и глубокого легирования получаемых слоев покрытия вспомогательными ионными пучками. Данное техническое решение повышает стойкость устройства, что позволяет осуществлять высокоскоростную обработку металла и увеличивает срок службы устройства. Стоит отметить, что улучшение технических характеристик (твердости, твёрдости) устройства с нанопокрытием приводит к значительному повышению производительности труда и снижению себестоимости продукции, изготавливаемой с использованием этого устройства. По сравнению с аппаратом без покрытия наблюдается увеличение количества снимаемого металла в 2-2,5 раза, увеличение сопротивления между переточкой и скоростью резания в 1,5-2 раза.

Еще один проект — создание нового поколения деликатных, экологически чистых электрохимических машин. Область разработки – производство устройств для авиадвигателестроения, энергетики, автомобилестроения, электронной и медицинской промышленности. Конкурентными преимуществами проекта являются низкие эксплуатационные затраты (высокая производительность, длительный срок эксплуатации устройств), а также высокая точность копирования и нанометрическая точность поверхности. Электрохимические станки, производимые в рамках проекта, предназначены для прецизионной нанометрической обработки практически всех типов металлов, включая твердые сплавы и наноструктурированные металлы. По производительности и эксплуатационным затратам технология, используемая в машинах, превосходит технологии ведущих мировых производителей.

REFERENCES

  1. Salimov Baxriddin Lutfullaevich. Бирдамлик ва ҳамжиҳатлик – ижтимоий муносабатларнинг келажагидир. Oriental Renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences. 3(3), March, 2023.
  2. Salimov Baxriddin Lutfullaevich. Ижтимоий муносабатларнинг шаклланиши ва барқарорлигини белгиловчи муҳим тамойиллар. Oriental Renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences.  3(3), March, 2023.
  3. Salimov, B., Madalimov, T. (2023). Transport falsafasi. Globe Edit.
  4. Salimov Bakhriddin Lutfullaevich. The Importance of Sea Transport in the Communication System. WEB OF SYNERGY: International Interdisciplinary Research Journal. Volume 2 Issue 1, Year 2023 ISSN: 2835-3013.
  5. Salimov Bakhriddin Lutfullaevich. The Influence of the Transport and Communication System on Social Relations. Web of Semantic: Universal Journal on Ie Education. Volume 2 Issue 2, Year 2023. ISSN: 2835-3048.
  6. Salimov Bakhriddin Lutfullaevich. Reforms in the Fields of Communication and Transport and their Social Impact. Web of Semantic: Universal Journal on Ie Education. Volume 2 Issue 2, Year 2023. ISSN: 2835-3048.
  7. Бахриддин Лутфуллаевич Салимов (2022) Ўзбекистон тараққиётида коммуникация ва транспорт тизимини ўрни. Academic research in educational sciences, 3 (TSTU Conference 1), 403-407.
  8. Бахриддин Лутфуллаевич Салимов (2022). Жамиятнинг шаклланиши ва такомиллашувида бошқарув ва тарбия санъатининг ўрни. Academic research in educational sciences, 3 (11), 359-365.
  9. Salimov Baxriddin Lutfullaevich. The philosophical role of dialectical categories in human life. Oriental Renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences.  Volume: 1, lssue 6,  2021. -Р.406-410. 
  10. Салимов Б.Л. Ижтимоий муносабатларнинг коммуникация ва транспорт тизими билан детерминистик боғлиқлигининг гносеологик таҳлили. Фалсафа фанлари доктори диссертацияси. Ўзбекистон Миллий университети. Тошкент. 2022, 224 б.
  11. Салимов Бахриддин Лутфуллаевич. Йўлдошов Сардор Зокир ўғли. (2023). 61. Инсоният ҳаётидаги туб бурилишлар.Innovative Technologies in Construction Scientific Journal, 1(2992-8893).
  12. Салимов Бахриддин Лутфуллаевич Равшанов Охунжон Тўймурод ўғли. (2023). 51. Техника тараққиётининг икки ёқлама таъсири. Innovative Technologies in Construction Scientific Journal, 1(2992-8893).
  13. Bakhriddin Lutfullaevich Salimov. NEGATIVE CONSEQUENCES OF SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT. International Conference" Law, Economics and Tourism sciences in the modern world". 2023/5/1. С. 5-10.
  14. Salimov Bakhriddin Lutfullaevich, Tursunov, Shokhijakhan Ravshanovich, Haydarov, Mehriddin Nuriddin Ugli (2023). SYNERGETIC APPROACH IN THE ANALYSIS OF SOCIAL RELATIONS. Oriental renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences, 3 (3), 1001-1007.

Published

30-12-2023

How to Cite

Салимов Бахриддин Лутфуллаевич. Профессор Ташкентского государственного транспортного университета. (2023). 1.6 СОВРЕМЕННОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ И НАНОТЕХНОЛОГИИ. SUN SHINE SCIENTIFIC JOURNAL, 1(1), 27–32. Retrieved from https://sunshine-aeb.uz/index.php/current/article/view/95

Issue

Vol. 1 No. 1 (2023): Sun Shine Scientific Journal (SSSJ) 1-son 1(1)

Section

Статьи