Далее цитата — О.Ф. Вячеславова, С.В. Усов. Создание структурно-информационных технологий и систем для построения нанообъектов
Разработка и создание наносистем и нано-комплексов является важной государственной задачей, выполнение которой позволяет решить множество проблем по совершенствованию и обеспечению технических требований, надежности, долговечности, сохраняемости изделий аэрокосмического, атомного машиностроения и т.п. (см. рис. 1) Известные системы автоматизированного проектирования [1] не адаптированы под процессы управления нано-частицами, в то время как кластерные структурно-информационные технологии на основе фрактального анализа обладают широкими возможностями для практического применения. Моделирование нанопостроений осуществляется по уровням структуры веществ (атом, кластер, микроструктура, микрообъект), реализующих эффект самосборки с использованием положений фрактально-синергетических подходов. Структурно-информационные технологии и системы автоматизации для указанных задач опираются на следующую последовательность действий: технические характеристики изделия; вариантность конструкторско-технологических решений; идентификация и номенклатура структурно-геометрических неровностей (элементов) и кластеров в многообразии технологических методов; апробация с уточнением параметров поверхностного слоя и физико-механических характеристик; разработка конструкторско-технологической документации; производство и внедрение наносистем и наноматериалов.
Рис. 1. Формирование наноструктур для решения прикладных задач
Фрактально-кластерные комплексы
Основой создаваемой концепции является комплексный критерий фрактального кластера, включающий фрактальную размерность кластера D, число кластеров Nk, число элементов в одном кластере Ne1(j,t), распределение кластеров по размерам Ne1(j,t-t1j), математическое ожи-дание числа кластеров Mk. Объектом рассмотрения являются как материалы (Табл.1), так и биоткань (Табл.2). Формируется взаимосвязь между параметрами поверхностного слоя, физико-механическими свойствами наносистем и комплексным критерием на основе фрактальной размерности (Рис.1).
Свойства и поведение наносистем при неравновесных фазовых переходах позволяют установить связь между процессами структурообразования, протекающими на различных масштабных уровнях (Рис.2).
Поэтому характеристики конечного макро-объекта будут определяться строением и свойствами всех нижестоящих уровней иерархической организации и требуют единого подхода к описанию всех ее уровней. Это, в свою очередь диктует необходимость создания структурно-информационных технологий, учитывающих эффект самосборки устойчивых атомных нанокластеров в диссипативной среде, способных к дальнейшему устойчивому росту.
Концепция диссипативного состояния системы и самоорганизация структур являются определяющими в условиях самосборки устойчивых наноструктур. Универсальность эффекта самоорганизации структур состоит в его проявлении в различных системах и условиях (высокие температуры или высокие скорости) .
Рис. 2. Схема формирования наносистем на основе свойства самоподобия
Переход от физико-химических процессов на наноуровне, определяющих самосборку устойчивых динамических структур, к процессам структурообразования на более высоких масштабных уровнях требует ведения меры устойчивости динамической структуры и меры адаптивности системы к внешним возмущениям. С этой целью введена функция самоподобия F, связывающая меру динамической устойчивости системы c кодом обратной связи, определяющим меру адаптивности системы к окружающей среде.
Решение задач создания структурно-информационных нанотехнологий и наноматериалов базируется на информации о морфологии структур, получаемых в процессе изготовления наноматериалов, разработке программных средств, реализующих единую систему контро-ля и анализа информации с разных уровней иерархии структуры.
Предлагаемый фрактальный синергетический подход, учитывающий информационные свойства фракталов на основе базового алгоритма адаптации системы к внешней среде, яв-ляется продуктивным для создания различных заказных наноструктурированных материалов.
Разработаны теоретические основы формирования заданных эксплуатационных свойств изделий на базе фрактального анализа геометрико-структурных и физико-механических характеристик поверхностного слоя деталей.
Исследованный механизм управления параметрами технических условий деталей и изделий на основе автоматизированного проектирования физических свойств наносистем (кластеров разрушения и роста) обеспечил синтез, сборку, отработку «заказных» свойств нанокомплексов. Результаты работы нашли практическое воплощение при создании нано-систем в аэрокосмической, оптоэлектронной, атомной и других отраслях промышленности.
Конец цитаты — — О.Ф. Вячеславова, С.В. Усов. Создание структурно-информационных технологий и систем для построения нанообъектов
Описанный подход в полной мере соответствует комплексу категорий и требований, соответствующего положениям позиционной алгебры логики, которая станет связующим звеном в системе информационных технологий для построения нанообъектов.
Другие области применения принципа позиционности