Principi del flusso d'aria in camera bianca: Flusso laminare e turbolento

Il componente fondamentale dell'elettronica digitale moderna è il transistor, in particolare il MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor). Funziona come un interruttore controllato elettronicamente. Applicando una tensione al suo terminale di gate, il flusso di corrente tra i terminali di source e drain può essere attivato (rappresentando un '1') o disattivato (rappresentando uno '0'), consentendo l'implementazione di porte logiche.

La ripetibilità valuta la precisione in condizioni identiche, mentre la riproducibilità valuta la precisione al variare di una o più condizioni, come l'operatore, lo strumento o la posizione. La varianza della riproducibilità è sempre maggiore o uguale alla varianza della ripetibilità. Questa distinzione è fondamentale per comprendere la variabilità delle misurazioni, soprattutto nei confronti interlaboratorio in cui le condizioni sono intrinsecamente diverse.

Per i sistemi riparabili, il tempo medio tra i guasti (MTBF) è la somma del tempo medio al guasto (MTTF) e del tempo medio alla riparazione (MTTR). La formula è [latex]MTBF = MTTF + MTTR[/latex]. MTTF rappresenta il tempo medio di funzionamento prima di un guasto, mentre MTTR è il tempo medio necessario per riparare il sistema. Questa distinzione è fondamentale per comprendere la disponibilità del sistema.

Il limite di Shockley-Queisser rappresenta la massima efficienza teorica per una cella solare a singola giunzione pn. Considera solo la ricombinazione radiativa e le perdite di radiazione di corpo nero. Per una cella a singola giunzione con un bandgap ottimale di 1,34 eV in condizioni di illuminazione solare standard (AM1,5G), l'efficienza massima è di circa il 33,7%. Questo limite fondamentale guida la ricerca e la progettazione delle celle solari.

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.

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.

Una cella solare può essere modellata da un circuito elettrico equivalente. Il modello più semplice include una sorgente di corrente che rappresenta la corrente fotogenerata ([latex]I_L[/latex]), in parallelo con un diodo che rappresenta la giunzione p-n. Un modello più accurato aggiunge una resistenza di shunt in parallelo ([latex]R_{sh}[/latex]) per le correnti di dispersione e una resistenza in serie ([latex]R_s[/latex]) per la resistenza di contatto e del materiale.

Il numero di Deborah è una grandezza adimensionale in reologia, utilizzata per caratterizzare la fluidità dei materiali. È il rapporto tra il tempo di rilassamento, che è una proprietà intrinseca del materiale, e la scala temporale caratteristica dell'esperimento o dell'osservazione. La formula è [latex]De = \frac{t_c}{t_p}[/latex], dove [latex]t_c[/latex] è il tempo di rilassamento e [latex]t_p[/latex] è il tempo di osservazione.

Il tempo medio tra i guasti (MTBF) è una metrica di affidabilità che rappresenta il tempo previsto tra i guasti intrinseci di un sistema riparabile. Per sistemi con un tasso di guasti costante [latex]\lambda[/latex], l'MTBF è il suo reciproco: [latex]MTBF = 1/\lambda[/latex]. Questa semplice relazione è fondamentale nell'ingegneria dell'affidabilità per prevedere il tempo di attività del sistema e pianificare i programmi di manutenzione, assumendo che i guasti seguano una distribuzione esponenziale.

Per un sistema di componenti in serie, in cui ogni singolo guasto causa il guasto del sistema, il tasso di guasto complessivo è la somma dei tassi individuali. L'MTBF del sistema è il reciproco di questa somma: [latex]MTBF_{sistema} = (\sum_{i=1}^{n} \lambda_i)^{-1} = (1/MTBF_1 + 1/MTBF_2 + ... + 1/MTBF_n)^{-1}[/latex]. Ciò implica che l'MTBF del sistema è sempre inferiore all'MTBF del singolo componente più basso.

Questo metodo utilizza fotoni ad alta energia emessi da una sorgente di radioisotopi, in genere Cobalto-60, per sterilizzare i prodotti. I raggi gamma attraversano i materiali, creando radicali liberi e causando danni irreparabili al DNA microbico, portando alla morte cellulare. Si tratta di un processo "a freddo" adatto ad articoli sensibili al calore e può essere eseguito su prodotti già nella loro confezione finale sigillata.

CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) è la tecnologia dominante per la costruzione di circuiti integrati. Utilizza coppie complementari di MOSFET di tipo p e di tipo n per realizzare porte logiche. Il suo principale vantaggio è il bassissimo consumo di energia statica, poiché un transistor della coppia è sempre spento durante lo stato stazionario, con conseguente flusso di corrente minimo, tranne durante le transizioni di commutazione.

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.

La Physics of Failure (PoF) è un approccio di ingegneria dell'affidabilità che utilizza le conoscenze della scienza dei materiali e della fisica per comprendere e modellare i meccanismi alla base dei guasti. Invece di basarsi puramente sui dati statistici dei guasti passati, si concentra sulla previsione dei guasti analizzando i processi fisici (ad esempio, fatica, corrosione, creep) che portano al degrado e alla rottura.