НАНОТЕХНОЛОГИИ В АВИАЦИОННО-КОСМИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ

Аннотация: В данной работе приведен обзор использования нанотехнологий в авиационно-космической отрасли.

Ключевые слова: нанотехнологии,  наноматериалы, нанокомпозиты, нанопорошки,  авиационно-космическая техника.

Нанотехнология представляет собой пример философского закона перехода количественных изменений в качественные изменения. Традиционным образцом  этого закона из области макромира является процесс наполнения пустого стакана водой. Капля за каплей поступает в стакан и сначала происходит тривиальное увеличение объема воды в стакане. Но вот очередная капля попадает в стакан, и вода из него выливается. Произошло качественно иное событие: не простое увеличение объема воды в стакане, а своеобразная катастрофа – переполнение водой стакана. Также резко изменяются физико-химические свойства материалов, когда они имеют характерный размер менее 100 нанометров. Дело в том, что если обычные для нас макротела подчиняются законам классической механики, то в геометрическом диапазоне от 1 до 100 нм поведение и свойства таких наноматериалов описываются квантово-механическими законами. Другое объяснение фундаментального изменения свойств наноматериалов связано с  тем, что с уменьшением размеров материала возрастает объемная доля поверхностных атомов. Действительно, если представить себе материал в виде кубика, составленного из одинаковых атомов, то с уменьшением числа  атомов от 216 к 8, доля поверхностных атомов возрастает от 0,704 до 1.  Поскольку поверхностные атомы связаны с соседями иначе, чем в объеме, то они и весь наноматериал обладают иными, существенно отличающимися свойствами. Несмотря на то, что нанотехнологии существуют уже более полувека лучшее и понятное для всех его определений дал нобелевский лауреат американский физик Р.Фейнман: « Насколько я вижу, принципы физики не запрещают манипулировать отдельными атомами». Таким образом, нанотехнологии - это  совокупность методов и приемов манипулирования веществом на атомном и молекулярном уровнях с целью производства конечных продуктов с заранее заданной атомной структурой.

Нанотехнологии обеспечивают возможность создавать и модифицировать объекты,  имеющие принципиально новые качества и позволяющие осуществить их интеграцию в полноценно функционирующие системы большого масштаба [1-5].

Области применения наноматериалов очень обширны. Наиболее перспективным и стратегически важным на сегодняшний день является направление:  «нанотехнологии в авиационно-космической технике».     Существовала проблема, связанная с тем, что стекло в иллюминаторах космического корабля испытывало высокие температурные нагрузки и могло сгореть. Простое увеличение толщины стекла не решало задачу, так как ухудшало  обзорность.  Указанную проблему  удалось решить ученым путем нанесения неорганического покрытия из наноматериалов на внешнюю сторону иллюминатора . Благодаря этому термостойкость стекла увеличилась, а его  оптические свойства не изменились. Отметим другие результаты применения нанотехнологии в авиационно-космической отрасли: 1) Использование композиционных наноматериалов, позволит уменьшить массу конструкций летательного аппарата и одновременно повысить их прочность и жесткость. 2) Использование  нанопокрытий на поверхности летательного аппарата позволит реализовать ламинарный режим течения пограничном слое, что приведет к снижению сопротивления движению и уменьшению расхода топлива. 3) Использование сверхгидрофобных покрытий  позволит уменьшить площадь поверхности, к которой могут пристать молекулы воды и тем самым  увеличить безопасность полета. 4) Использование материалов с отрицательным показателем преломления позволит снизить заметность летательного аппарата.