По дисциплине “Наноматериалы” Руководство пользователя программы Наноконструктор
Законспектировать учебный материал, используя ниже подготовленную информацию.
Быть готовым ответить на вопросы.
Представить конспект и ответы для проверки.
Учебный материал к практическому занятию
Программа Наноконструктор предназначена для обучения пользователей основным принципам компьютерного моделирования наноструктур и наноматериалов, закономерностям образования наноструктур в зависимости от физических параметров. Используя различные режимы работы программы, пользователи получают навыки конструирования различных типов наноструктур и наноматериалов; моделирования процессов, происходящих на наноуровне; сравнительного анализа изменений строения наноструктур в зависимости от параметров внешней среды.
Построение модели наноструктуры
Создание трехмерной модели наноструктуры производится в главном окне программы. Окно содержит панель выбора режима программы (1), панель управления параметрами модели (2), окно визуализации модели (3) и управляющие кнопки для запуска моделирования и очистки сцены (4).
Рис. 1. Интерфейс главного окна программы Наноконструктор: 1- кнопки выбора режима работы; 2 - панель управления входными параметрами структуры; 3 – окно визуализации модели; 4 - управляющие кнопки для запуска моделирования и очистки сцены.
Для каждого режима работы программы предусмотрены различные измерения. Результаты измерений отображаются в специальном окне в виде графика.
Рис. 2. Окно графика плотности структуры по высоте
Последовательность действий по созданию модели наноструктуры и работе с ней
1. Загрузите программу Наноконструктор
2. Выберите режим работы на верхней панели программы.
3. Задайте необходимые параметры модели структуры.
Рис. 5. Пример настройки параметров нанопорошка
4. Постройте трехмерную модели структуры, нажав кнопку Старт. В окне визуализации произойдет динамический процесс формирования структуры с заданными параметрами.
Для выбранного примера были заданы следующие входные параметры:
количество частиц в одной «порции» - 200;
цвет частиц - (0;0;255);
размер частиц -15 нм;
распределение размеров частиц - нормальное;
тип бункера – цилиндр.
Работа с результатами моделирования
Результаты моделирования можно сохранить на жестком диске или иных носителях в следующих форматах.
Для того чтобы сохранить результаты моделирования, необходимо воспользоваться пунктом меню Главное, выбрав соответствующий пункт выпадающего меню.
Результаты моделирования наноструктур для дальнейшего анализа могут экспортироваться в другие приложения.
Лабораторно-практическое задание – 2
По дисциплине “Наноматериалы” Работа в программе наноконструктор, Режим работы Наночастица
Цель занятия: получить первичные навыки при работе с программой
Порядок работы:
Запустить программу.
Выполнить моделирование наноструктур из набора готовых шаблонов (нанотрубка, графит, фуллерен, нанопластинка).
Изменить параметры структуры, а также тип бункера, в котором происходит взаимодействие наночастиц.
Выполнить генерацию различных типов наночастиц (нанотрубка, графит, фуллерен, нанопластинка) в цилиндрическом прозрачном бункере. Провести варьирование размеров структуры (диаметра, длины) и числа слоев структуры.
Оценить количество атомов в полученной системе.
Оформить отчет, зарисовать полученные результаты, сделать и записать выводы.
Быть готовым ответить на вопросы.
Представить отчет для проверки преподавателю.
Учебный материал
Режим работы «Наночастица»
Примерный вид полученных результатов
Для каждого режима работы программы предусмотрены различные измерения. Результаты измерений отображаются в специальном окне в виде графика.
Лабораторно-практическое задание – 3
по дисциплине “Наноматериалы”
Работа в программе НАНОКОНСТРУКТОР,
Построение модели наноструктуры
Режим работы Тонкая пленка
Цель занятия: получить первичные навыки при работе с программой
Порядок работы:
Запустить программу.
Выполнить моделирование наноструктурных тонких пленок и моделирования механического воздействия на них (процесс прессования).
Провести моделирование тонкой пленки, состоящей из 3-х типов частиц в Х-образном бункере.
Провести моделирование тонкой пленки, состоящей из 3-х типов частиц в прозрачном Х-образном бункере.
Выполнить сжатие модели тонкой пленки.
Оформить отчет, зарисовать полученные результаты, сделать и записать выводы.
Быть готовым ответить на вопросы.
Представить отчет для проверки преподавателю.
Учебный материал
Моделирование тонкой пленки, состоящей из 3-х типов частиц в Х-образном бункере:
Моделирование тонкой пленки, состоящей из 3-х типов частиц в прозрачном Х-образном бункере (вид сверху):
Сжатие модели тонкой пленки:
Сжатие модели тонкой пленки (вид снизу):
Лабораторно-практическое задание – 1.4
по дисциплине “Наноматериалы”
Наноматериалы в техническом сервисе сельскохозяйственных машин
Цель занятия: изучить свойства и возможности применения наноматериалов в техническом сервисе сельхоз. машин; законспектировать учебный материал; быть готовым ответить на вопросы по учебному материалу.
Учебный материал
Долговечность и работоспособность агрегатов мобильной техники во многом определяется качеством смазочной среды. Необходимые приработочные и эксплуатационные свойства масел определяются набором специальных присадок, вводимых в базовую минеральную или синтетическую основу.
Использование специальных новых нанодобавок к применяемым в настоящее время маслам позволяет, не ухудшая эксплуатационных параметров масел, обеспечивать формирование на поверхностях трения деталей машин необходимую структуру антифрикционного слоя с высокими триботехническими характеристиками. Таким образом, при наличии высоких противоизносных характеристик современных смазочных материалов, и дополнительно от создаваемого, при введении в смазку специальных нанодобавок, антифрикционного слоя, можно существенно увеличить срок службы ресурсных сопряжений в механизмах машин. При этом создание самих антифрикционных покрытий на поверхностях трения деталей можно осуществлять безразборным способом, обеспечив лишь доставку соответствующих наноматериалов в зоны трения. Доставку наноматериалов целесообразно осуществлять путем введения их в состав смазочных масел, которые всегда присутствуют в узлах трения машин.
Все известные в настоящее время нанодобавки по компонентному составу и физико-химическим процессам взаимодействия их с трущимися поверхностями, по свойствам защитно-восстановительных покрытий, а также по механизму функционирования в эксплуатационном режиме можно разделить на четыре класса:
модификаторы трения,
реметализанты,
кондиционеры,
ревитализанты.
Наиболее эффективными нанопрепаратами являются нанодобавки 3 и 4 класса.
Кондиционеры воздействуют непосредственно на металл трущихся поверхностей деталей, создавая защитный (сервовитный) слой. Радикально снижают трение и износ, исключают образование задиров. Используются для обработки как новых (включая период обкатки), так и изношенных агрегатов, в частности ДВС. Эти препараты не меняют физико-механических показателей моторных или трансмиссионных масел, консистентных смазок, топлив или других технологических жидкостей, которые являются лишь носителями для доступа к узлу трения. Кондиционеры металла обеспечивают стойкий противоизносный эффект даже при масляном голодании и в случае утечки масла. Практика применения кондиционеров металла показывает, что кондиционеры позволяют одновременно решать две задачи - понизить трение и износ.
Как показывает анализ применяемости препаратов этого класса, лучшими представителями кондиционеров металла являются ER-Energy Release (США), ФЕНОМ (Россия) и WAGNER (Германия).
Механизм действия препаратов данного класса основан на взаимодействии (адсорбции) их поверхностно-активных компонентов с поверхностями трения. Ионизированные молекулы кондиционеров металла, проникая во внутрь ме-таллической поверхности, изменяют их структурный состав, а следовательно, прочностные и антифрикционные свойства. При этом контактируемые участки покрываются достаточно устойчивыми полимерными и полиэфирными струк-турами, создавая эффект прочной «масляной шубы», способной исключить непосредственный контакт трущихся соединений между собой.