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

 

Золотые наносферы
Золотые наносферы

Светодиодные технологии и оптоэлектроника: магистратура на стыке образования и индустрии
Открыт набор на первую в России индустриальную программу «Светодиодные технологии и оптоэлектроника» Университета ИТМО

Международная онлайн-дискуссия «Квант будущего»
Фонд Росконгресс, Госкорпорация «Росатом», Российский квантовый центр и научно-популярное издание N+1 завершают серию международных онлайн-дискуссий «Квант будущего», где лидеры индустрии и ведущие мировые ученые обсуждают, как квантовые технологии уже изменили наш мир, и с какими вызовами помогут справиться в будущем.
Заключительная дискуссия «Квантовая революция: профессии будущего и трансформация образования» состоится 8 июля в 17:00 по московскому времени.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Супергибридный материал для хранения водорода. Двумерная соль. Существование виртуальных мультиферроиков подтверждено. Чёрные бабочки. Служение науке и немного поэзии.

Академия - университетам
Е.А.Гудилин, Ю.Г.Горбунова, С.Н.Калмыков
Российская Академия Наук и Московский университет во время пандемии реализовали пилотную часть проекта "Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии". За летний период планируется провести работу по подключению к проекту новых ВУЗов, институтов РАН, профессоров РАН, а также по взаимодействию с новыми уникальными лекторами для развития структурированного сетевого образовательного проекта "Академия - университетам".

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2020
Коллектив авторов
Защиты выпускных квалификационных работ (квалификация – бакалавр материаловедения) по направлению 04.03.02 - «химия, физика и механика материалов» на Факультете наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова состоятся 16, 17, 18 и 19 июня 2020 г.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2020 году
коллектив авторов
2 - 5 июня пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

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.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
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.