Ознакомительная версия.
Наноматериал – материал, содержащий структурные элементы, геометрические размеры которых хотя бы в одном измерении не превышают 100 нм, и благодаря этому обладающий качественно новыми свойствами, в том числе заданными функциональными и эксплуатационными характеристиками.
Нанотехнология (по одному из определений) – это разработка, характеризация, производство и применение структур, устройств и систем посредством контроля формы и размеров в нанометровом диапазоне [1].
Нанотрубка углеродная (англ. Carbon nanotube) – трубка нанометровых размеров, состоящая из отдельных атомов углерода. Либо трубка, стенки которой состоят из слоев графена.
Пьезобиморф – модуль, состоящий из двух пьезоэлементов.
Пьезосканер – устройство, состоящее из пьезоэлемента(ов), осуществляющее сканирование.
Пьезотрубка – пьезоэлемент, выполненный в виде трубки.
СЗМ (сканирующий зондовый микроскоп) – устройство для исследования и модификации посредством острийного зонда поверхности объекта вплоть до атомарного уровня.
СТМ (сканирующий туннельный микроскоп), прибор, основанный на использовании туннельного тока между поверхностью проводника и металлическим острием, удаленным от нее на расстояние около 1 нм. С созданием этого прибора многие связывают начало эры нанотехнологии. Запатентован в 1982 г. Г. Биннигом и Г. Рорером и имеет дату швейцарской регистрации заявки на изобретение – 20.09.1979 г. [4].
Туннелирование – свойство квантовых частиц, заключающееся в их способности проникать через преграду даже в случаях, когда их энергия ниже потенциального барьера, соответствующего данной преграде.
Фуллерены (англ. Fullerene) – класс химических соединений, молекулы которых состоят только из четного количества атомов углерода. Химически стабильные замкнутые поверхностные структуры углерода, в которых атомы углерода расположены в вершинах правильных шестиугольников или пятиугольников, регулярным образом покрывающих поверхность сферы или сфероида.
Литература
1. Удовицкий В.Г. О терминологии, стандартизации и классификации в области нанотехнологий и наноматериалов. – ФИП, 2008, т. 6, № 3–4, с. 193–201.
2. Володина М.Н. Когнитивно-информационная природа термина и терминологическая номинация. – М.: Изд-во МГУ, 2000. – 128 с.
3. Евдокимова В.Н. Передача технологии: правовое регулирование и правоприменительная практика в Российской Федерации. – М.: ИНИЦ Роспатента, 2001, с. 20.
4. Патент US4343993. Scanning tunneling microscope. 10.08.1982.
Глава 1 Исторические аспекты
Развитие человеческого общества тесно связано с изобретательской деятельностью. Согласно классической истории устройство для добывания огня (600 тыс. лет до н. э.) – одно из первых важнейших изобретений человека. Следующее изобретение, связанное с огнем, масляная лампа (50 тыс. лет до н. э.) применялась не только для освещения жилища, но и древними художниками для создания произведений искусства в пещерах на территории Европы [1]. Водяное колесо, изобретенное в Индии в 4—6-м тысячелетии до н. э. уже заставило природу работать на человека. Колесо и повозку (3000 лет до н. э.) связывают с протоиндийской культурой Мохенджо-Даро и Месопотамией.
Парус и корабль древнего Египта в 5-м тысячелетии до н. э. расширили транспортные возможности человека. Дальнобойный лук, изобретение которого приписывают Гуннам или даже до гуннской цивилизации Сюннам, изменил способы ведения войны и позволил легким всадникам с 300 м расстреливать рыцарей в доспехах, что привело к изменению карты Европы. Стремена, изобретенные в Китае в начале 1 – го тысячелетия, также дали огромное преимущество восточным кочевникам. Они позволили прицельно метать дротик и стрелять из лука, а также, встав на стремена, всадники могли поражать противника ударом сверху. Эти новые возможности стремян ускорили падение Римской империи, воинам которой они не были известны. Все эти изобретения можно смело отнести к высоким технологиям своего времени.
Нанотехнологии также появились в древнем мире. Это косметика Древнего Египта и Древней Греции с частицами красящего вещества, измельченными до 5 нм, что обеспечило им уникальные красящие свойства, дамасская сталь с нановолокнами, фарфор Древнего Китая, рубиновое стекло Древнего Рима с наночастицами золота и многое другое.
В средние века начинают появляться довольно подробные изображения изобретений. Арабская миниатюра водяных часов [2] XIV века (рис. 1.1) однозначно определяет принцип их работы.
Зарисовки Леонардо из Тосканского городка Винчи дают подробные изображения танков, разрывных пушечных ядер (рис. 1.2), рессорных колесниц, цепных передач, маховиков, парашютов, прообразов вертолетов и многого другого [3].
Рис. 1.1. Водяные часы с механическими павлинами. Миниатюра из трактата арабского механика Аль-Джазари об автоматах. Багдад, 1315 год
Рис. 1.2. Изобретения Леонардо да Винчи. «Танк», 1485 год. Пушки со взрывающимися ядрами, 1490 год
Рис. 1.3. Экспериментальная вакуумная установка из книги немецкого физика Отто фон Герике. Амстердам, 1672 год
Следует заметить, что некоторые чертежи Леонардо имеют намеренные ошибки, чтобы никто кроме него не мог изготовить по ним изделия (см. редуктор «танка», который вращает колеса в разные стороны). Здесь мы впервые сталкиваемся с сокрытием ноу-хау, получившим широкое распространение в настоящее время.
Изображение экспериментальной вакуумной установки XVII века (рис. 1.3), которую смело можно отнести к высоким технологиям, дает полное понятие не только о ее конструкции, но и процессах, происходящих внутри.
Это изображение установки и сейчас в качестве чертежей можно подавать в любое патентное ведомство.
Крупнейшее изобретение Средневековья, которое для того времени также можно отнести к высоким технологиям, – вязальный станок, изготовленный Уильямом Ли в 1589 г. в Англии. Впоследствии это изобретение дало толчок всему современному технологическому развитию, а на момент его создания королева Англии Елизавета, заботясь о доходе вязальщиц, запретила под страхом смерти изготовление и экспорт этого станка и посоветовала изобретателю жить честным трудом. То есть вопрос о регламентации изобретательской деятельности уже назрел.
Следует, правда, заметить, что самый первый патент в мире был выдан в 1449 г. Джону Уитноу на изготовление по собственной технологии цветного стекла, а для его окрашивания в разные цвета используются наночастицы металлов и их оксиды. Следовательно, первый патент в мире относится сразу к нанотехнологии. Более того, техническим эффектам окрашенных стекол, например, наночастицами золота, находят новые объяснения до сих пор. Ученые Технологического Университета Квинсленда установили, что наночастицы золота, например, в церковных витражах, возбуждаясь от солнечного света и формируя магнитные поля на поверхности витражей, могут расщеплять вредные для человека вещества.
Первым патентным документом стала Декларация Венецианской республики 1474 года. Однако первый полноценный патентный закон появился в Англии только в XVII веке. В марте 1883 г. уже была заключена Парижская конвенция по охране интеллектуальной собственности.
Первая привилегия на изобретение в России была выдана 2 марта 1748 г. купцам Антону Тавлеву, Терентию Волоскову и Ивану Дедову «на устроение фабрик для делания красок по предложенному ими способу». Опять же область, близкая к нанотехнологии. До 1812 г. было выдано 76 привилегий «на промыслы, торговлю и изобретения в ремеслах и художествах». 17 июня 1812 г. был подписан манифест «О привилегиях на разные изобретения и открытия в ремеслах и художествах», являющийся первым патентным законом в России. Некоторые важные и интересные в настоящее время документы патентного законодательства СССР приведены в приложении 4.
Отдельно хочется выделить российских ученых-изобретателей М.В. Ломоносова и Д.И. Менделеева. Михаил Васильевич Ломоносов наряду с открытиями, опередившими свое время (например, молекулярно-кинетической теорий тепла [4] и физической химии – как науки [5]), создал огромное количество изобретений в различных областях. Соединение науки с практикой для решения конкретных задач он считал наиважнейшей задачей. В первой химической лаборатории России, прообразе будущих научно-исследовательских институтов, в 1749–1751 гг. им были созданы новые и найдены утерянные рецепты окрашивания стекол и специальной мозаичной массы – смальты [6]. Одним из самых выдающихся изобретений Ломоносова была «ночезрительная труба» – прообраз созданных через 200 лет ночных биноклей. Им были также изобретены перископ, рефрактометр, пирометр, различные варианты барометров и многое другое.
Ознакомительная версия.
