الهندسة العكسية لتصميم المنتجات

تستخدم غرف التنظيف مبدأين أساسيين لتدفق الهواء للتحكم في التلوث. يتضمن التدفق المضطرب (أو غير أحادي الاتجاه) تيارات هواء مختلطة، وهو مناسب للفئات الأقل صرامة (ISO 6-9). أما التدفق الصفحي (أو أحادي الاتجاه) فيستخدم تيارات هواء متوازية ثابتة السرعة لاكتساح الجسيمات خارج البيئة، وهو ضروري للتطبيقات عالية النقاء مثل ISO 1-5، مما يمنع التلوث المتبادل ويضمن إزالة الجسيمات بسرعة.

حد شوكلي-كوايسر هو أقصى كفاءة نظرية لخلية شمسية أحادية الوصلة p-n. ويأخذ هذا الحد بعين الاعتبار فقط خسائر إعادة التركيب الإشعاعي وإشعاع الجسم الأسود. أما بالنسبة لخلية أحادية الوصلة ذات فجوة نطاق مثالية تبلغ 1.34 إلكترون فولت تحت إضاءة شمسية قياسية (AM1.5G)، فإن أقصى كفاءة تبلغ حوالي 33.7%. ويُسترشد بهذا الحد الأساسي في أبحاث وتصميم الخلايا الشمسية.

طُوّر نظام UNISURF على يد المهندس الفرنسي بيير بيزييه لشركة رينو في ستينيات القرن الماضي، وكان من أوائل أنظمة التصميم بمساعدة الحاسوب/التصنيع بمساعدة الحاسوب ثلاثية الأبعاد. وتمثّل ابتكاره الأساسي في استخدام ما يُعرف الآن بمنحنيات وأسطح بيزييه. وهي منحنيات بارامترية تُحدّدها مجموعة من نقاط التحكم، مما يسمح بإنشاء أشكال حرة معقدة لهياكل السيارات بطريقة بديهية ورياضية.

يستكشف مجال الإلكترونيات الجزيئية استخدام جزيئات فردية أو مجموعات جزيئية نانوية كمكونات إلكترونية أساسية. يهدف هذا النهج إلى بناء دوائر كهربائية بأقصى درجات التصغير، متجاوزًا بذلك تقنيات السيليكون التقليدية. تشمل المكونات الرئيسية الأسلاك الجزيئية، والمفاتيح، والمقومات، مستفيدةً من خصائص ميكانيكا الكم، مثل نفق الإلكترونات عبر المدارات الجزيئية، في وظائفها.

تعمل بطاريات أيونات الليثيوم عبر آلية التداخل، وهي إدخال عكسي للأيونات في مادة مضيفة متعددة الطبقات. أثناء التفريغ، تتفكك أيونات الليثيوم (Li^+) من القطب السالب (الأنود)، وهو عادةً الجرافيت، وتنتقل عبر إلكتروليت غير مائي لتتداخل مع القطب الموجب (الكاثود)، وهو عادةً أكسيد معدني. تنتقل الإلكترونات عبر الدائرة الخارجية، مولدةً تيارًا كهربائيًا.

ترانزستور الإلكترون الواحد (SET) هو جهاز تحويل يستخدم نفقًا إلكترونيًا مُتحكمًا به للتحكم في تدفق الإلكترونات المفردة. يتكون من نقطة كمية (الجزيرة) متصلة بأسلاك المصدر والصرف عبر وصلات نفقية، ومتصلة سعويًا بقطب بوابة. يعتمد تشغيله على تأثير حصار كولومب، مما يتيح حساسية عالية واستهلاكًا منخفضًا للطاقة.

Carbon nanotubes (CNTs) are cylindrical molecules of rolled-up sheets of single-layer carbon atoms (graphene). They can be single-walled (SWCNTs) or multi-walled (MWCNTs). Their properties are extraordinary, including exceptional tensile strength (~100 GPa), high electrical conductivity, and high thermal conductivity. Their electronic behavior (metallic or semiconducting) depends on their chirality, i.e., the angle of the graphene lattice roll-up.

بالنسبة لنظام من المكونات المتسلسلة، حيث يتسبب أي عطل واحد في فشل النظام، فإن معدل الفشل الكلي هو مجموع المعدلات الفردية. إن الإطار الزمني المتوسط الأجل للنظام هو مقلوب هذا المجموع: \(MTBF_{النظام} = (\مجموع_{i==1=^{n} \lambda_i)^{-1} = (1/MTBF_1 + 1/MTBF_2 + ... + 1/MTBF_n)^{-1}\). وهذا يعني أن الإطار الزمني المتوسط الأجل للنظام يكون دائمًا أقل من أدنى إطار زمني طويل الأجل للمكون الفردي.

This method uses high-energy photons emitted from a radioisotope source, typically Cobalt-60, to sterilize products. The gamma rays pass through materials, creating free radicals and causing irreparable damage to microbial DNA, leading to cell death. It is a 'cold' process suitable for heat-sensitive items and can be performed on products already in their final sealed packaging.

تُعدّ تقنية CMOS (شبه موصل معدني أكسيدي مكمل) التقنية السائدة في بناء الدوائر المتكاملة. تستخدم هذه التقنية أزواجًا متكاملة من ترانزستورات MOSFET من النوعين p وn لبناء بوابات منطقية. ميزتها الرئيسية هي انخفاض استهلاك الطاقة الساكنة، حيث يكون أحد الترانزستورين في الزوج متوقفًا دائمًا أثناء حالة الاستقرار، مما يُنتج تدفقًا تيارًا ضئيلًا باستثناء انتقالات التبديل.

Top-down synthesis involves creating nanomaterials by starting with a larger, bulk material and breaking it down or patterning it to the nanoscale. Key techniques include mechanical methods like ball milling and lithographic methods like photolithography, electron-beam lithography, and nanoimprint lithography. These methods are often used for creating structured surfaces and integrated circuits, but can suffer from surface imperfections.

فيزياء الفشل (PoF) هو نهج هندسة الموثوقية الذي يستخدم المعرفة بعلوم المواد والفيزياء لفهم ونمذجة آليات الأسباب الجذرية للفشل. وبدلاً من الاعتماد فقط على البيانات الإحصائية من حالات الفشل السابقة، يركز هذا النهج على التنبؤ بالفشل من خلال تحليل العمليات الفيزيائية (مثل التعب والتآكل والتآكل والزحف) التي تؤدي إلى التدهور والانهيار.

The Quantum Size Effect describes the phenomenon where the electronic and optical properties of a material change as its size approaches the nanoscale. When the dimensions of a material become comparable to the electron's de Broglie wavelength, quantum confinement occurs. This quantizes the electron energy levels, leading to a size-dependent band gap, \(E_g(R) \approx E_{g,\b\u\lk} + \frac{\hbar^2\pi^2}{2R^2}(\frac{1}{m_e^*} + \frac{1}{m_h^*})\).

Molecular self-assembly is a 'bottom-up' process where molecules spontaneously organize into ordered structures without external guidance. This phenomenon, driven by non-covalent interactions like hydrogen bonds, hydrophobic effects, and van der Waals forces, is fundamental in biology (e.g., protein folding, lipid bilayer formation). In biomaterials, it is harnessed to create complex, nanostructured materials like hydrogels and nanofibers for biomedical applications.

يعرف معيار ISO 5725 الدقة بأنها مزيج من الدقة والدقة. الدقة هي مدى تقارب متوسط سلسلة كبيرة من القياسات من القيمة المرجعية المقبولة، وقياس الخطأ المنتظم أو التحيز. أما الدقة فهي مدى تقارب الاتفاق بين مجموعة من النتائج، مما يقيس الخطأ العشوائي. وبالتالي، تتطلب الدقة كلاً من الدقة العالية والدقة العالية.