Сапр и нанотехнология в россии

Володина О. В., Путилин А. Б.

МГОУ имени В.С. Черномырдина

Система автоматизированного проектирования (САПР) – это не только средство автоматизации, но и система деятельности людей по проектированию объектов и устройств. Нанотехнология – это область прикладной науки и техники, которая занимается изучением свойств объектов и разработкой устройств размеров порядка нанометра. Нанотехнология качественно отличается от традиционных инженерных дисциплин, ибо на таких масштабах привычные, макроскопические технологии обращения с материей зачастую не имеют смысла, а микроскопические явления пренебрежительно слабые на привычных масштабах, становятся намного значительнее: свойства и взаимодействия отдельных атомов и молекул, квантовые эффекты.

Практический аспект нанотехнологий включает в себя производство устройств и их компонентов, необходимых для создания, обработки и манипуляции атомами, молекулами и наночастицами.

Объекты и устройства размером порядка нанометра(10^-9) представляют собой наночастицы или совокупности наночастиц. В общем случае наночастицы – это частицы размером от 1 до 1000 нм.

Наноразмеры объектов изучения и проектирования предполагают активное использование средств вычислительной техники. Изучение таких объектов средствами эскизного проектирования и проведение натурного анализа в реальном масштабе времени на специальном оборудование является дорогостоящим. В период удешевления средств вычислительной техники есть возможность развивать компьютерное моделирование и средства САПР.

В настоящее время проведены исследования и представлены математические модели процессов конденсации композиционных наночастиц, проведены серии вычислительных экспериментов по моделированию процессов формирования наночастиц.[1] Применяя полученные результаты, можно создать компьютерную модель процесса формирования наночастиц. Построение компьютерной модели базируется на абстрагировании от конкретной природы явлений или изучаемого объекта-оригинала и состоит из двух этапов – сначала создание качественной, а потом и количественной модели. Для создания качественной модели необходимо развитие CAD-средств САПР. Для создания количественной модели – CAM-средств и CAE-средств САПР.

Говоря о проблеме технологической независимости и безопасности России, мы забываем о том, без чего теряют смысл все полупроводниковые технологии и новые заводы – о средствах автоматизированного проектирования. А без них в принципе невозможно создать ни одну современную микросхему, ни один прибор. Как то за скобками остается тот факт, что вся микроэлектроника в России полностью (без какой-либо альтернативы) зависит от продуктов всего трех компаний США – разработчиков САПР. И если тотальной монополии в США в сфере микропроцессоров пытаются противопоставить отечественные разработки, то в сфере САПР даже попыток таких не делается. Это отражено в таблице 1.

Таблица 1. Применение российскими предприятиями САПР.

Широкое применение наночастиц невозможно без разработки простых и экономичных методов их получения, исследования их физико-химических свойств, получения стабильных и одновременно достаточно активных композитных материалов, содержащих внедренные наночастицы.

[1] А.В.Вахрушев, Ф.Ю.Федотов. Исследование вероятностных законов распределения структурных характеристик наночастиц, моделируемых методом молекулярной динамики.: Ижевск – Институт прикладной механики УрО РАН