Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис.1 Основа 3D-принтера – массив кантилеверов.
Рис.2 Одно из возможных изображений кантилеверов.
Рис.3

3D-копировальный аппарат.

Ключевые слова:  Интернет-олимпиада, творчество

Автор(ы): Ляпунов Данил Юрьевич

Опубликовал(а):  Шушарина Анастасия Леонидовна

01 мая 2011

Вот уже более века человечество интересует такое устройство, как телепорт. Это устройство, которое произвело бы техническую революцию в области транспорта и не только. Появилась бы возможность исследовать химический состав поверхности отдаленных планет солнечной системы и их атмосферу. А главное – увеличение скорости доставки почтовых отправлений. Потенциальным аналогом телепорта, по мнению автора, является 3D-копировальный аппарат, состоящий из 3D-сканнера и 3D-принтера.

3D-сканнер позволяет полномасштабно исследовать телепортируемый, а точнее сказать, копируемый предмет – его химический состав и физические свойства на молекулярном уровне. Результат сканирования в виде массивов данных по радиоканалу передается на компьютер, который его анализирует и формирует компьютерное 3D-изображение предмета с учетом составляющих его материалов. Таким образом, система имеет информацию о каждой молекуле, входящей в состав рассматриваемого предмета.

Далее информация поступает на 3D-принтер, который осуществляет поатомную сборку предмета. Основа 3D-принтера – массив кантилеверов (рис. 1). Каждый кантилевер представляет собой иголочку, способную захватить определенный атом и «поставить» его на нужное место. Так из атомов формируется молекула, а из молекул – предметы. Одно из возможных изображений кантилеверов приведено на рис. 2. Для примера возьмем процесс передачи грунта с поверхности планеты солнечной системы Венера. Венера привлекательна тем, что она является «близнецом» Земли. Хотя у ее поверхности температура достигает 475ºС, что вызвано парниковым эффектом. Допустим, беспилотный летательный аппарат достиг поверхности Венеры. Транспортное средство, состоящее из высокоэнергоемкой огнеупорной керамики несет на себе 3D-сканнер, который сканирует элемент грунта. Информация передается на землю. В результате 3D-принтер создает аналог грунта планеты на земле.

Проблема данного вида сканирования состоит в том, что могут существовать вещества, которые пока неизвестны науке. Также существует несколько видов полей, взаимосвязь которых также необходимо учитывать – электромагнитное, тепловое, звуковое, оптическое, а также поле механических перемещений. Таким образом, 3D-сканнер оснащен несколькими видами датчиков.

Примеры 3D-сканнеров присутствуют в таких зарубежных фильмах, как «Чужой против хищника» и «Сорвиголова». В фильме «Чужой против хищника» тепловое состояние пирамиды отображалось на экране компьютера мистера Вейланда. Наиболее нагретые области 3D-модели пирамиды изображались красным светом. «Холодные» области изображались «холодными» цветами. В фильме «Сорвиголова» главный герой, не обладая зрением, видел, основываясь на звуковых явлениях. Звуковые волны, присутствующие в пространстве, отражались от окружающих предметов, что позволяло молодому человеку «видеть».

Прототипом 3D-принтера может являться 3D-принтер, разработанный Z-корпорацией. Однако данный тип принтера формирует предмет из полимерного материала. В данной же работе предлагается изготовить систему, которая способна учитывать материал предмета.

Сдерживающим фактором для использования массива кантилеверов в качестве 3D-принтеров является аналог закона Мура для устройств нано- и микросистемной техники. Данный закон применительно к массивам кантилеверов может быть сформулирован следующим образом: «Количество кантилеверов на единице площади удваивается каждые полтора года». В настоящее время для того, чтобы осуществить поатомную сборку предмета, размером с 10-копеечную монету, необходимы временные затраты около 30 лет.

Однако наука не стоит на месте и для того, чтобы ускорить развитие технологий производства рассматриваемого 3D-копировального аппарата, необходимо создавать производственную базу для выпуска массивов кантилеверов повышенной плотности.

В будущем благодаря 3D-копировальным аппаратам производство будет безотходным. Фабрика будет производить продукцию, необходимую людям быстро и качественно. Инвестиции в создание подобных фабрик будут гигантскими – от 100 до 250 млрд. у.е. Однако окупаемость за первый же год подобного предприятия очевидна.

Следующим этапом в развитии 3D-копировальных аппаратов будет копирование здоровых органов и тканей здорового человека для пересадки людям, которые в этом нуждаются. Обработка ран и регенерация утерянных конечностей – более не будет проблемой.

Далее возникнут общественные разногласия по поводу вопроса копирования человека. В результате создания данной технологии появится возможность воплотить в реальность идею телепорта, однако, в результате телепортации «сканируемый» человек сохранится. Таким образом, появится 2 абсолютно одинаковых человека. Данный вопрос необходимо будет детально проработать на предмет того, будет ли жизнеспособна живая «копия» человека и каков будет его социальный статус.

А главное, 3D-копировальный аппарат позволит реализовать свои творческие идеи многим людям. В будущем человеку достаточно будет освоить компьютерную программу, чтобы реализовать любую свою материальную мечту.

В общем, предлагаемая система имеет следующую структуру (рис. 3).

Потенциальные области применения

  • Медицина
  • Исследования космоса
  • Материальная помощь странам африканского континента
  • Развитие творческого мышления у молодежи
  • Получение новых материалов с заранее заданными свойствами
  • Почта

Список литературы

1. Многоножка стартует с 10 Гб [Электронный ресурс]: режим доступа http://old.nanonewsnet.ru/index.php?module=pagesetter&func=viewpub&tid=9&pid=62, свободный, 05.03.2011.

2. Cantilever [Электронный ресурс]: режим доступа http://en.wikipedia.org/wiki/Cantilever, свободный, 05.03.2011.

3. Анненков Ю. М., Бекишев Р. Ф., Ивашутенко А. С., Кабышев А. В., Ляпунов Д. Ю. Емкостные электромеханические преобразователи энергии на основе диоксида циркония [Текст] // Электромеханические преобразователи энергии: Материалы международной научно-технической конференции. – Томск: Изд-во ТПУ, 2009. – С. 463-468.

4. 3D Printers [Электронный ресурс]: режим доступа http://www.zcorp.com/en/Z-Corp/Complimentary-Whitepaper--Physical-and-Digital-Prototyping-Belon/spage.aspx, свободный, 05.03.2011.


В статье использованы материалы: Интернет-олимпиада


Средний балл: 10.0 (голосов 2)

 


Комментарии
мне кажется любая техника связанная с технологиями 3D ведет нас к инновационному будущему!
спасибо за информацию

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Рассвет на болоте
Рассвет на болоте

Наносистемы: физика, химия, математика (2024, Т. 15, № 1)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume15/15-1
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Наносистемы: физика, химия, математика (2023, Т. 14, № 5)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume14/14-5
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Наносистемы: физика, химия, математика (2023, Т. 14, № 4)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume14/14-4
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2023 году
коллектив авторов
30 мая - 01 июня пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022
Коллектив авторов
Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022 содержат следующую информацию:
• Подготовка бакалавров на факультете наук о материалах МГУ
• Состав Государственной Экзаменационной Комиссии
• Расписание защит выпускных квалификационных работ бакалавров
• Аннотации квалификационных работ бакалавров

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.