Micro și nanosenzori

Capitolul 1

Nanosenzori. Concepţie şi tendinţe

Tehnologiile din zilele noastre pun din în ce mai mult accentul pe domeniul nanoştiinţei deoarce câştigurile din punct de vedere tehnologic şi financiar vor fi extraordinar de mari o dată ce aceste tehnologii vor fi puse la punct. Caracteristic nanotehnologiilor este faptul că modul de comportarea al elementelor tratate la nivel nano este diferit de nivelul macro, dar şi prezintă o suită de avantaje cum ar fi:

- timp de reacţie mic

- eficienţă ridicată

- preţ scăzut

- precizie mult mai bună.

Toate aceste caracteristici nu conduc decât la o singură concluzie şi anume aceea că studiul domeniului nano trebuie să reprezinte o prioritate absolută a fiecărei strategii de dezvoltare naţională.

Un domeniu important în industrie îl reprezintă monitorizarea proceselor de producţie şi automatizarea cât mai mare a acestora pentru a creşte productivitatea, calitatea şi reducerea efortului depus de factorul uman în procesele industriale. Prin automatizarea unui sistem ştiinţa este implementată într-un dispozitiv care va putea lua decizii în locul factorului uman. Totuşi, chiar dacă există calculatoare de proces extrem de puternice, sunt situaţii în care intervenţia umană este absolut necesară.

Automatizarea sistemelor de producţie în general şi a sistemelor de sudare în particular este condiţionată de o monitorizare foarte strictă a procesului care coroborată cu o cunoaştere foarte bună a fenomenului din proces poate conduce la eficientizarea întregului ansamblu de proces. Pe lângă dezvoltarea cunoaşterii un element important care a impulsionat cercetarea către aceste orizonturi l-a reprezentat efectul financiar. Politicile statelor puternic industrializate şi cu o economie suficient de dezvoltată care să-i permită să susţină alocarea cu succes a unor sume importante pentru cercetarea ăn domeniul nanotehnologiilor au impus un ritm de lucru alert la nivelul institutelor şi laboratoarelor de cercetare. Practic, până în anul 2009 se vor aloca sume importante pentru cercetarea la nivel nano. Monitorizarea proceselor şi a fenomenelor din sistemele de sudare este un deziderat al producătorilor de echipamente de sudare şi al instituţiilor care au ca domeniu de cercetare procesele de sudare. Pentru fiecare sistem de sudare au fost construiţi diferiţi senzori care monitorizează procesele. La sudarea hibridă având în vedere faptul că este un proces format din două procese independente de sudare este evident că senzorii vor fi deosebiţi atât ca şi concepţie cât şi ca şi construcţie.

Aşa cum s-a afirmat mai sus, în domeniul nano fenomenele pe lângă faptul că se manifestă diferit de nivelul macro, acestea se produc şi mult mai rapid. De asemenea, acuitatea este un element foarte important în principiul creării unui senzor. Senzorii creaţi la nivel nano sau cu tehnologie nano sunt de două tipuri:

- nanosenzori: senzori de dimensiuni nano care sunt mai puţin dezvoltaţi datorită tehnologiilor extrem de complicate de realizare având în vedere dimensiunile

- senzori cu elemente nanostructurate: senzori cu dimensiuni la nivel micro sau macro care au în componenţă elemente din domeniul nano

În Statele Unite ale Americii piaţa aplicaţiilor în domeniul nanosenzorilor arată ca în tabelul 1.1 şi histograma 1.1.

Histograma 1.1: Evoluţia pieţei nanosenzorilor în SUA

Tendinţele cercetărilor actuale sunt îndreptate spre ambele domenii din motive foarte bine întemeiate şi anume dacă în domeniul nanosenzorilor cu elemente nanostructurate cercetarea este constantă şi un parcurs bine conturat, domeniul nanosenzorilor cu dimensiuni nano este puternic impulsionat de necesităţile medicale ale acestui mileniu. Necesitatea tratamentului anumitor maladii care nu au avut succes prin metode clasice a impulsionat lumea intelectuală în dorinţa de a găsi soluţii de rezolvare a acestor probleme. Aici domeniul este extraordinar de larg, fără limite mai corect spus.

Lucrarea de faţă îşi propune studiul nanosenzorilor în general şi al nanosenzorilor care pot fi utilizaţi în sistemele de sudare hibridă laser – arc pentru automatizarea acestor procese.