Тема урока: Универсальные перспективные технологии

Цель: познакомить учащихся с новыми перспективными технологиями; их значением в жизни современного общества; сферами применения; требованиями, предъявляемыми к специалистам в сфере универсальных перспективных технологий; содержанием труда отдельных видов профессий.

- Добрый день, ребята. Сегодня на уроке вы познакомитесь с некоторыми видами новых технологий, которые постепенно входят в нашу жизнь.

Среди множества технологий, появившихся за последние годы, есть такие, которые нашли широкое применение в различных сферах науки, техники и в быту. Такие технологии называют универсальными. Среди них наиболее перспективные компьютерная, волоконная, лазерная, электроннолучевая, плазменная. Кратко охарактеризуем каждую из них.

Вычислительная техника по праву считается вершиной творения человеческой мысли. Одна из самых молодых отраслей, она развивается такими темпами, что всего за полвека в мире сменилось уже 4 поколения ЭВМ. Вообще говоря, термин ЭВМ не очень подходит для устройств вычислительной техники. Ведь функция машины — преобразовывать энергию, а ЭВМ, или компьютер (от англ. computer — вычислитель), служит для обработки, хранения и передачи информации.

ЭВМ была создана, чтобы избавить человека от длительных вычислений. Но применение компьютеров только для расчетов, даже очень сложных, давно ушло в прошлое. ЭВМ теперь управляют движением транспорта, размещают товары на складах, делают переводы с иностранных языков, помогают вести делопроизводство в конторах, редактируют тексты и т.д. Наступило время, когда ЭВМ входят в наш быт.

Уже созданы сети ЭВМ, охватывающие целые города, страны и даже континенты. Любая машина, установленная в квартире, магазине, учреждении, связанная по телефонным проводам или телевизионному кабелю со многими тысячами ЭВМ, может обмениваться с ними информацией. Мир, вступивший в эпоху компьютерных сетей, изменится неузнаваемо. Не лишено смысла высказывание японских специалистов в области вычислительной техники, что мир завоюют не те, у кого оружие, а те, кто обладает информацией. Привычными становятся электронная почта, общение через систему Internet.

Нельзя не остановиться еще на одном достижении современной техники — волоконной оптике. Действующие на принципе пол­ного внутреннего отражения, волоконные световоды для технических целей стали использоваться сравнительно недавно, всего каких-то 50 лет назад.

Волокна изготавливают из очень чистого кварца или стекла. Оптимальный диаметр световода составляет 4—100 мкм. Стеклянная нить такого диаметра может гнуться в любых направлениях, принимая довольно сложную форму, благодаря чему световоды получили название гибких. Это свойство, кстати, используют в медицинских инструментах — эндоскопах для визуального иссле­дования внутренних полостей человеческого тела. Световоды оказались полезными в телевизионной и военной технике. Применение волоконной оптики — один из самых перспективных путей повышения действия ЭВМ.

Но настоящий взрыв интереса к волоконной оптике произошел на рубеже 60-х годов с появлением лазеров. 1960 году советские ученые-физики И.Г.Басов и А.М.Прохоров одновременно с американским физиком Таунсом создали источник света, который обладал одновременно тремя свойствами: монохроматичностью, параллельным распространением, достаточной яркостью. Устройство назвали лазер, по первым буквам английского определения принципов его работы — усиление света с помощью стимулированного излучения. Другое названи лазера — оптический квантовый генератор (ОКГ). Установив на входе световода лазер, а на выходе — фотоприемник, можно, модулируя интенсивность луча, передавать, как по проводу, информацию. Длина световой волны очень мала, и поэтому плотность передаваемой информации колоссальна.

В настоящее время световые станки широко применяются в промышленности для получения отверстий в часовых камнях из рубина, алмазах и твердых сплавах, в диаграммах из тугоплавких труднообрабатываемых металлов. Новые станки позволили в десятки раз повысить производительность, улучшить условия труда, изготавливать такие детали, которые другими методами получить невозможно.
Лазер не только производит размерную обработку микроотверстий. Уже созданы и успешно работают светолучевые установки для резания изделий из стекла, для микросварки миниатюрных деталей и полупроводниковых приборов и др. Создание лазера и изучение его возможностей привело к возникновению нового раздела медицины — лазерной хирургии.

Лазерная технология, в сущности, недавно появилась и на наших глазах становится самостоятельной отраслью техники. Можно не сомневаться, что с помощью человека лазер в ближайшие годы «освоит» десятки новых профессий и станет трудиться в цехах заводов, в лабораториях и на стройках, в медицинских операционных наравне с резцом и сверлом, электрическими дугой и разря­дом, скальпелем, ультразвуком и электронным лучом.

Электронный луч — это ускоренные до больших скоростей и сфокусированные в остронаправленный поток электроны.

Одной из новых областей техники является обработка материалов (сварка, резание и т.п.) пучком электронов. Она родилась в 50-х годах нашего века. Возникновение новых методов обработки, разумеется, не случайно. В современных производствах приходится иметь дело с очень твердыми, трудно обрабатываемыми материалами. В электронной технике, например, применяются пластины из чистого вольфрама, в которых необходимо сверлить сотни микроскопических отверстий диаметром в несколько десятков микрометров. Старой технологии обработки такие задачи не по плечу. Поэтому ученые и инженеры обратились к электронам и заставили их выполнять технологические операции резания, сверления, фрезерования, сварки, выплавки и очистки металлов.

Установки для обработки электронным лучом — это сложные устройства, основанные на достижениях современной электроники, электротехники и автоматики.

Контролируют ход электронной обработки обычно с помощью оптического микроскопа. Он позволяет точно установить луч до начала обработки, например выполнять резание по заданному контуру, и наблюдать за процессом.

Электроннолучевые установки часто оснащаются программирующим устройством, которое автоматически задает темп и последовательность операций.

Еще одна большая группа принципиально новых технологий — плазменные, основанные на обработке сырья и полупродуктов концентрированными потоками энергии. Известно более 50 таких технологий. Сформировалась и научная база этой группы технологий — плазмохимия, изучающая процессы, протекающие при среднемассовой температуре рабочего газа 8 000—10 000 С.

Техника плазменных технологий — это генераторы низкотемпе­ратурной плазмы, или плазмотроны, единственные установки, позволяющие с высоким тепловым КПД (80—90%) осуществлять не­прерывный регулируемый нагрев газа до высоких температур. По своим размерам это чрезвычайно компактные агрегаты. Их размеры в поперечнике составляют несколько десятков сантиметров, а длина — несколько метров.

Химия, металлургия, машиностроение — основные сферы применения плазменных технологий. Важная особенность плазменных процессов заключается в том, что при высоких температурах химические реакции идут иначе, чем обычно. А это значит, что в плазмотронах можно получать материалы с принципиально новыми — композитными свойствами.

В разных отраслях успешно используется метод плазменного нанесения на поверхность деталей упрочняющих, термостойких, антикоррозионных, защитных, декоративных и других покрытий. При высокой температуре в струе плазмы происходит разложение отходов на элементы с последующим синтезом новых продуктов. Так открывается путь к безотходным, экологически чистым технологиям.

Домашнее задание:

1. Прочитать материал и сделать конспект в рабочей тетради.

2. Написать небольшое сообщение на тему «Космические технологии».