Fisica del guasto (PoF)

La sintesi top-down prevede la creazione di nanomateriali partendo da un materiale più grande e sfuso e scomponendolo o modellandolo fino alla scala nanometrica. Le tecniche chiave includono metodi meccanici come la macinazione a sfere e metodi litografici come la fotolitografia, la litografia a fascio elettronico e la litografia a nanoimpronta. Questi metodi sono spesso utilizzati per creare superfici strutturate e circuiti integrati, ma possono presentare imperfezioni superficiali.

L'accumulo di energia su volano (FES) funziona accelerando un rotore (volano) a una velocità molto elevata e mantenendo l'energia nel sistema come energia cinetica di rotazione. L'energia immagazzinata è proporzionale al quadrato della velocità di rotazione. Quando l'energia viene estratta, la rotazione del volano rallenta. La formula dell'energia immagazzinata è [latex]E = \frac{1}{2} I \omega^2[/latex], dove I è il momento di inerzia e ω è la velocità angolare.

L'elettronica molecolare esplora l'utilizzo di singole molecole o di insiemi molecolari su scala nanometrica come componenti elettronici fondamentali. Questo approccio mira a costruire circuiti al limite estremo della miniaturizzazione, ben oltre la tradizionale tecnologia basata sul silicio. I componenti chiave includono fili molecolari, interruttori e raddrizzatori, che sfruttano proprietà della meccanica quantistica come l'effetto tunnel degli elettroni attraverso gli orbitali molecolari per il loro funzionamento.

L'effetto di dimensione quantistica descrive il fenomeno per cui le proprietà elettroniche e ottiche di un materiale cambiano quando le sue dimensioni si avvicinano alla scala nanometrica. Quando le dimensioni di un materiale diventano paragonabili alla lunghezza d'onda di de Broglie dell'elettrone, si verifica un confinamento quantistico. Questo quantizza i livelli energetici degli elettroni, portando a un band gap dipendente dalle dimensioni, [latex]E_g(R) ´approssimativamente E_{g,\b\u\lk} + \frac{\hbar^2\pi^2}{2R^2}(\frac{1}{m_e^*} + \frac{1}{m_h^*})[/latex].

La pressione di vapore di equilibrio dell'acqua su una superficie liquida in aria umida ([latex]p^*_{H_2O,a}[/latex]) è leggermente superiore alla pressione di vapore di equilibrio su una superficie di acqua pura ([latex]p^*_{H_2O}[/latex]). Questa differenza è quantificata dal fattore di potenziamento del vapore acqueo, [latex]f_w[/latex], che dipende dalla temperatura e dalla pressione dell'aria umida. La relazione è [latex]p^*_{H_2O,a} = f_w(T, p_{ms}) \cdot p^*_{H_2O}[/latex].

I magneti in terre rare sono potenti magneti permanenti realizzati con leghe di elementi delle terre rare. Sviluppati negli anni '70 e '80, i tipi più comuni sono i magneti al neodimio (NdFeB) e i magneti al samario-cobalto (SmCo). Sono il tipo di magnete permanente più potente in assoluto, producendo campi magnetici significativamente più intensi rispetto ai magneti in ferrite o alnico, consentendo la miniaturizzazione e prestazioni migliori in molte tecnologie. Nota: il termine "elemento delle terre rare" è un termine improprio in ambito storico. Questi elementi non sono eccezionalmente rari nella crosta terrestre. Il cerio, il più abbondante, è il 25° elemento più abbondante, simile al rame. Persino la terra rara stabile meno abbondante, il lutezio, è quasi 200 volte più comune dell'oro. L'etichetta "raro" è nata perché erano difficili da separare.

Sviluppato dall'ingegnere francese Pierre Bézier per Renault negli anni '60, UNISURF è stato uno dei primi veri sistemi CAD/CAM 3D. La sua principale innovazione è stata l'utilizzo di quelle che oggi sono note come curve e superfici di Bézier. Si tratta di curve parametriche definite da un insieme di punti di controllo, che consentono la creazione intuitiva e matematica di forme libere complesse per le carrozzerie delle auto.

I sistemi di accumulo di energia magnetica superconduttiva (SMES) immagazzinano energia nel campo magnetico creato dal flusso di corrente continua in una bobina superconduttiva. L'energia può essere immagazzinata indefinitamente finché la bobina viene mantenuta a temperature di superconduzione, in quanto non vi è praticamente alcuna perdita di energia dovuta alla resistenza elettrica. L'energia immagazzinata è data da [latex]E = \frac{1}{2} L I^2[/latex].

L'indice di bianchezza Ganz-Griesser è una formula lineare ampiamente utilizzata, in particolare nell'industria tessile. Deriva dai valori tristimolo CIE ed è definito come [latex]W_{GG} = Y - Px - Qy + C[/latex], dove P, Q e C sono costanti specifiche dell'illuminante e dell'osservatore. Per la condizione D65/10°, la formula è [latex]W_{GG} = Y - 1868,322x - 3695,690y + 1809,441[/latex].

Le batterie agli ioni di litio funzionano attraverso un meccanismo di intercalazione, un inserimento reversibile di ioni in un materiale ospite stratificato. Durante la scarica, gli ioni di litio ([latex]Li^+[/latex]) si deintercalano da un elettrodo negativo (anodo), tipicamente grafite, e si muovono attraverso un elettrolita non acquoso per intercalarsi in un elettrodo positivo (catodo), tipicamente un ossido metallico. Gli elettroni viaggiano attraverso il circuito esterno, creando corrente.

La profondità di scarica (DoD) indica la percentuale di capacità di una batteria che è stata scaricata. È l'inverso dello stato di carica (SoC), dove un DoD del 100% indica che la batteria è scarica. La durata di una batteria dipende fortemente dalla sua DoD media; cicli DoD inferiori (ad esempio, scaricando solo l'80% della capacità) aumentano significativamente il numero di cicli che una batteria può sopportare.

Le leggi di scala dei MEMS descrivono come cambiano le forze fisiche e le proprietà quando le dimensioni del dispositivo si riducono alla microscala. A differenza del mondo macroscopico, dominato dalla gravità e dall'inerzia, i microdomini sono governati da forze superficiali come la tensione superficiale, la viscosità e le forze elettrostatiche. Per esempio, la forza dovuta alla gravità scala con il volume ([latex]L^3[/latex]), mentre la forza elettrostatica scala con l'area ([latex]L^2[/latex]), diventando relativamente più forte alle dimensioni più piccole.

I magneti al neodimio sono il tipo di magnete permanente più potente disponibile in commercio. Sono una lega ternaria di neodimio, ferro e boro, con formula stechiometrica Nd2Fe14B. La loro immensa forza magnetica deriva dall'elevata anisotropia magnetica e dalla magnetizzazione di saturazione del materiale, derivate dalla sua struttura cristallina tetragonale. Tuttavia, sono fragili, suscettibili alla corrosione e hanno una bassa temperatura di curie.