فيزياء الفشل (PoF)

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.

يعمل تخزين الطاقة في دولاب الموازنة (FES) عن طريق تسريع دوّار (دولاب الموازنة) إلى سرعة عالية جدًا والحفاظ على الطاقة في النظام كطاقة حركية دورانية. تتناسب الطاقة المخزنة مع مربع سرعة الدوران. عندما يتم استخراج الطاقة، يتباطأ دوران دولاب الموازنة. معادلة الطاقة المخزّنة هي [latex]E = \frac{1}{2} I \omega^2[/latex]، حيث I هي عزم القصور الذاتي و ω هي السرعة الزاوية.

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.

يصف تأثير الحجم الكمي الظاهرة التي تتغير فيها الخصائص الإلكترونية والبصرية لمادة ما عندما يقترب حجمها من مقياس النانو. عندما تصبح أبعاد المادة مماثلة لطول موجة دي برولي للإلكترون، يحدث انحصار كمي. ويؤدي ذلك إلى تكميم مستويات طاقة الإلكترون، مما يؤدي إلى فجوة نطاق تعتمد على الحجم، [latex]E_g(R) \approx E_{g,\b\u\lk} + \\frac{\frac{\hbar^2\pi^2\pi^2}{2R^2}(\frac{{1}{m_e^*}+ \frac{1}{m_h^*})[/latex].

يكون ضغط بخار الماء المتوازن فوق سطح سائل في هواء رطب ([latex]p ^^*{H_2O,a}[/latex]) أكبر قليلاً من ضغط بخار الماء المتوازن فوق سطح الماء النقي ([latex]p ^*{H_2O}[/latex]). ويقاس هذا الفرق بعامل تعزيز بخار الماء، [latex]f_w[/latex]، والذي يعتمد على درجة الحرارة وضغط الهواء الرطب. والعلاقة هي [latex]p^^*{H_2O,a} = f_w(T, p_{ms}) \cdot p^*{H_2O}[/latex].

مغناطيسات العناصر الأرضية النادرة هي مغناطيسات دائمة قوية مصنوعة من سبائك عناصر أرضية نادرة. طُوّرت في سبعينيات وثمانينيات القرن الماضي، وأكثر أنواعها شيوعًا هي مغناطيسات النيوديميوم (NdFeB) ومغناطيسات الساماريوم-الكوبالت (SmCo). تُعد هذه المغناطيسات أقوى أنواع المغناطيسات الدائمة، حيث تُنتج مجالات مغناطيسية أقوى بكثير من مغناطيسات الفريت أو النيكو، مما يُتيح تصغير حجمها وتحسين أدائها في العديد من التقنيات. ملاحظة: مصطلح "عناصر أرضية نادرة" هو تسمية خاطئة تاريخيًا. هذه العناصر ليست نادرة بشكل استثنائي في قشرة الأرض. السيريوم، وهو الأكثر وفرة، هو العنصر الخامس والعشرون الأكثر وفرة، على غرار النحاس. حتى اللوتيتيوم، وهو أقل العناصر الأرضية النادرة استقرارًا وفرة، أكثر شيوعًا من الذهب بنحو 200 مرة. وقد نشأ وصف "نادر" لصعوبة فصلها.

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.

تقوم أنظمة تخزين الطاقة المغناطيسية فائقة التوصيل بتخزين الطاقة في المجال المغناطيسي الناتج عن تدفق التيار المباشر في ملف فائق التوصيل. ويمكن تخزين الطاقة إلى أجل غير مسمى طالما أن الملف محفوظ في درجات حرارة فائقة التوصيل، حيث لا يوجد فعلياً أي فقدان للطاقة بسبب المقاومة الكهربائية. وتُعطى الطاقة المخزَّنة بالمعادلة [latex]E = \frac{1}{2} L I^2[/latex].

مؤشر بياض Ganz-Griesser هو معادلة خطية تستخدم على نطاق واسع، خاصة في صناعة النسيج. وهي مشتقة من قيم CIE ثلاثية المحفزات وتُعرّف على أنها [latex]W_{GG} = Y - Px - Qy + C[/latex]، حيث P و Q و C هي ثوابت خاصة بالمصدر الضوئي والمراقب. بالنسبة لظروف D65/10°، تكون الصيغة [latex]W_{GG} = Y - 1868.322x - 3695.690y + 1809.441[/latex].

تعمل بطاريات أيونات الليثيوم-أيون عبر آلية الإقحام، وهي عبارة عن إدخال عكسي للأيونات في مادة مضيفة ذات طبقات. أثناء التفريغ، تنفصل أيونات الليثيوم ([latex]Li^+[/latex]) أثناء التفريغ، تنفصل أيونات الليثيوم عن القطب السالب (الأنود)، وهو عادةً الجرافيت، وتتحرك عبر إلكتروليت غير مائي لتدخل في قطب موجب (كاثود)، وهو عادةً أكسيد معدني. وتنتقل الإلكترونات عبر الدائرة الخارجية لتنتج تياراً.

يشير عمق التفريغ (DoD) إلى النسبة المئوية لسعة البطارية التي تم تفريغها. وهو عكس حالة الشحن (SoC)، حيث يعني عمق التفريغ 100% أن البطارية فارغة. يعتمد عمر دورة البطارية بشكل كبير على متوسط ​​عمق التفريغ؛ فكلما انخفضت دورات عمق التفريغ (مثل التفريغ إلى 80% فقط من السعة) زادت بشكل ملحوظ عدد الدورات التي تتحملها البطارية.

تصف قوانين تحجيم MEMS كيف تتغير القوى والخصائص الفيزيائية مع تقلص أبعاد الجهاز إلى المقياس المجهري. وعلى عكس العالم العياني الذي تهيمن عليه الجاذبية والقصور الذاتي، فإن المجالات المجهرية تحكمها قوى سطحية مثل التوتر السطحي واللزوجة والقوى الكهروستاتيكية. على سبيل المثال، تتدرج القوة الناتجة عن الجاذبية مع الحجم ([latex]L^3[/latex])، بينما تتدرج القوة الكهروستاتيكية مع المساحة ([latex]L^2[/latex])، وتصبح أقوى نسبيًا في الأحجام الأصغر.

مغناطيسات النيوديميوم هي أقوى أنواع المغناطيسات الدائمة المتوفرة تجاريًا. وهي سبيكة ثلاثية من النيوديميوم والحديد والبورون، صيغتها المتكافئة Nd₂Fe₂₂B. تنبع قوتها المغناطيسية الهائلة من تباينها المغناطيسي العالي ومغنطتها التشبعية، الناتجة عن بنيتها البلورية الرباعية. ومع ذلك، فهي هشة، وعرضة للتآكل، ودرجة حرارتها منخفضة (درجة حرارة كوري).