Текст защиты проекта_Нанотехнологии - трамплин в будущее человечества.

Здравствуйте, уважаемые члены комиссии и все присутствующие.

Меня зовут Черепов Сергей, я учащийся 9г класса. Научным руководителем моей работы на тему «Нанотехнологии - трамплин в будущее человечества» является учитель музыки О.Н. Сизова.

Из истории следует, что человечество всегда стремилось к прогрессу и с древних времён искало способы лечить болезни и продлевать жизнь. Люди пытались излечивать болезни разными способами - если в XX веке умели решать проблемы на клеточном уровне, то в наше время уже научились решать их на атомном и молекулярном. 

Нанотехнологии - высокотехнологичная отрасль, работающая с отдельными атомами и молекулами. Такая сверхточность позволяет на качественно новом уровне использовать законы природы на благо человека. Можно сказать, что развитие нанотехнологий в XXI веке изменит жизнь человечества больше, чем освоение письменности, паровой машины или электричества. Наномир сложен и пока еще сравнительно мало изучен, и все же не столь далек от нас, как это казалось несколько лет назад. 

В своей работе я постараюсь популярно объяснить сущность нанотехнологий и рассказать о достижениях в этой отрасли науки. Так как считаю ее наиболее актуальной и востребованной на сегодняшний день. 

Актуальность данной темы обусловлена значимостью нанотехнологий в нашей жизни и мировом обществе и влияние их на развитие будущего.

Поэтому объектом моего исследования и стали нанотехнологии.

Предмет исследования: сферы применения, возможности и перспективы нанотехнологий.

Я поставил следующую цель работы: определение значимости нанотехнологий для человека и общества.

И предположил, что: нанотехнологии – это прорыв в будущее. Это и стало гипотезой исследования. 

Чтобы доказать это предположение и достичь цели, были поставлены

следующие задачи. Вы видите их на экране.

Отправной точкой моего исследования стал фильм «Я, робот», в котором показали «возможности» нанотехнологий в будущем.

Для расширения и углубления полученных знаний я обратился к учителю, которая посоветовала осуществить поиск ссылок на другие книги и статьи по теме исследования в Интернете. Поиск и обработка найденной информации заняли большую часть времени исследования. Проблемы, с которыми пришлось столкнуться:

•       немногочисленность источников,

•       отрывочность сведений.

Методы исследования вы можете видеть на экране.

Что же такое «нано»?

«Нано» - приставка, которая показывает, что исходная величина должна быть уменьшена в миллиард раз, т. е. поделена на единицу с девятью нулями — 1 000 000 000. Чтобы представить себе, насколько мал 1 нм, выполним следующий мысленный эксперимент. Если мы уменьшим диаметр нашей планеты в 100 миллионов раз, то получим примерно размер, приблизительно равный диаметру футбольного мяча. Теперь уменьшим диаметр футбольного мяча в те же 100 миллионов раз, и вот только теперь получим размер наночастицы, равный 1 нм.

Нанотехнология — междисциплинарная область фундаментальной и прикладной науки и техники, занимающаяся новаторскими методами (в сферах теоретического обоснования, экспериментальных методов исследования, анализа и синтеза, а также в области новых производств) получения новых материалов с заданными нужными свойствами.

Первые исследования, которые впоследствии получили название нанотехнологий, приписывают Ричарду Фейнману. По его предположению механическое изменение положения отдельных атомов можно осуществить применением соответствующего манипулятора, таким, чтобы его размеры позволяли проводить операции на микроуровне.

Для этого необходимо было сконструировать такое устройство, которое могло бы воспроизвести свою точную, но уменьшенную копию. Это действие необходимо было производить до тех пор, пока не будет получен прибор, соизмеримый с размерами атома.

Идея Фейнмана по созданию наноманипулятора к нашему времени не была опровергнута, но, в то же время, никому и не подвернулась удача полностью претворить в жизнь этот подход. Одновременно теоретическое исследование его возможностей привело к составлению гипотетического плана конца света. Согласно этой теории, нанороботы в конечном счета поглотят всею биомассу Земного шара, просто следуя заданной программе самовоспроизведения.

Признанными лидерами в данной сфере считаются США, Германия, Япония.

Прорывными темпами развиваются нанотехнологии и в Китае. 

В России обратили внимание на развитие этого направления только в 2000 году, была основана Российская корпорация нанотехнологий «РОСНАНО».

В нанотехнологиях существуют такие области, где российские ученые стали первыми в мире, получив результаты, положившие начало развитию новых научных течений.

На конец 2019 года в России более 700 предприятий производят товары и услуги, которые относятся к наноиндустрии. 

Перечислить все области, в которых эта глобальная технология может существенно повлиять на технический прогресс, практически невозможно. Можно назвать только некоторые из них:

‑ телекоммуникационные, информационные и вычислительные технологии; суперкомпьютеры;

‑ видеотехника — плоские экраны, мониторы, видеопроекторы;

‑ молекулярные электронные устройства, в том числе переключатели и электронные схемы на молекулярном уровне;

‑ топливные элементы и устройства хранения энергии;

‑ нанохимия и катализ, в том числе управление горением, нанесение покрытий, электрохимия и фармацевтика;

‑ авиационные, космические и оборонные приложения;

‑ устройства контроля состояния окружающей среды;

‑ целевая доставка лекарств и протеинов, биополимеры и заживление биологических тканей, клиническая и медицинская диагностика, создание

искусственных мускулов, костей, имплантация живых органов;

‑ биомеханика; геномика; биоинформатика; биоинструментарий;

‑ безопасность в сельском хозяйстве и при производстве пищевых продуктов.

Редкие факты в нанотехнологиях.

Эффект лотоса. Известно, что лотос действительно обладает необычными физико-химическими свойствами. Благодаря особому строению и очень высокой гидрофобности его листьев и лепестков цветы лотоса остаются удивительно чистыми.

«Эффект Лотоса» был открыт в 1990-е гг. немецким ботаником, профессором Вильгельмом Бартлоттом. Он показал, что лепестки цветка покрыты крошечными шишечками или «наночастицами».

Но лист вдобавок как бы намазан воском. Он вырабатывается в железах растения, что делает его совершенно неуязвимым для воды. На основе этого свойства и с помощью современных нанотехнологий были созданы, так называемые, лотосовые покрытия.

Создание стекол, с которых стекают мельчайшие капельки воды с растворенными частичками грязи. Создание плащей и другой специальной одежды. Создание самоочищающихся фасадов зданий. Это только единичные примеры использования уникального свойства лотоса. Посмотреть видео по гиперссылке.

Полезная пыль.

Одним из самых массовых видов нанопродукции являются ультрадисперсные порошки. Измельчение веществ до наночастиц размерами в десятки или сотни нанометров часто придает им новые полезные качества. Например, серебро в форме наночастиц становится чрезвычайно губительным для бактерий -- это его свойство успешно применяется в современных ранозаживляющих повязках, а также в антимикробных тканях.

Нанопорошок из отработанных шин при добавлении в сырье для асфальта делает дорожное покрытие чрезвычайно износоустойчивым. Нанопорошки глины в последние годы активно используют в изолирующих покрытиях силовых кабелей - такая изоляция очень плохо горит, и это очень хорошо для безопасности зданий. Наночастицы диоксида титана (основы всем известных титановых белил) являются очень эффективным фотокатализатором и используются как активный элемент в фильтрах бытовых воздухоочистителей. А наночастицы платины используют в каталитических дожигателях современных автомобилей для уменьшения выброса в атмосферу вредных веществ.

Прогресс и быстрое развитие в области нанотехнологий вызвал определенный общественный резонанс.

Отношение общества к нанотехнологиям изучалось ВЦИОМ и европейской службой "Евробарометр".

Ряд исследователей указывают на то, что негативное отношение к нанотехнологии у неспециалистов может быть связано с религиозностью, а также из-за опасений связанных с токсичностью наноматериалов.

Мы слышим о нанотехнологиях с экранов телевизоров и по радио, читаем о них в газетах, журналах и сети Интернет. А что мы знаем о них на самом деле?

Я решил спросить учащихся 10-х классов нашего лицея. Количество опрашиваемых – 20 человек.

Было составлено 12 вопросов, в которых я выяснил имеющиеся знания у учащихся о нанотехнологиях, их мнения о них. 

Результаты получились следующие:

95% учащихся знакомы с какими-либо нанотехнологиями или слышали о них.

Около 62% всех опрашиваемых интересуются нанотехнологиями, а 74% - все равно, они не посещают сайты. 50 % учащихся знают о существовании Российской Национальной Нанотехнологической Сети. Все 100 % считают, что нанотехнологии пригодятся им в жизни, и помогут им в профессии. Примерно 67% опрашиаемых считают, что нанотехнологии помогут создать новое поколение лекарств. Благодаря им появятся новые методы лечения. Многие "неизлечимые" болезни будут побеждены. Но около 63 % считают возможно нанотехнологии станут причиной новых болезней, от которых не спасут даже новые «нанолекарства». Возможно, развитие индустрии производства наноматериалов приведет к еще более серьезному загрязнению окружающей среды, так считает 71% опрашиваемых, 5% не согласны с этим мнением.

Нанотехнологии позволят решить энергетические проблемы, их внедрение позволит более эффективно использовать традиционные и откроет путь к новым источникам энергии, так считают 62 % учащихся. Но самое главное, что 98% всех опрошенных хотели бы получать больше информации о нанотехнологиях.

Мне удалось доказать сформулированную в начале исследования гипотезу и доказать, что: нанотехнологии - это прорыв в будущее. В последние годы нанотехнологии стали рассматриваться в качестве одного из главных приоритетов, входящих во все жизненно важные сферы деятельности человека.

Нанотехнологии — это окно в будущее, которое ученые открывают уже сегодня, это трамплин, который создаст основу будущего России как технологической и индустриальной державы. Нанотехнологии на сегодняшний день находятся в младенческом возрасте, тая в себе огромный потенциал. В дальнейшем ученым предстоит решить множество вопросов, связанных с нанонаукой, и постигнуть ее глубочайшие тайны. Но, несмотря на это, нанотехнологии уже оказывают очень серьезное влияние на жизнь современного человека.

Большие перспективы несут в себе и большие опасности. В этом отношении человек должен с максимальной осторожностью отнестись к небывалым возможностям нанотехнологий, направляя свои исследования на мирные цели. В противном случае он может подставить под удар свое собственное существование.

В дальнейшем моя работа может быть использована на уроках обществознания, предметах естествознания, во внеурочной деятельности.

В работе над проектом были использованы следующие информационные источники:

Спасибо за внимание!