Mały powrót z newsami – 14.6.2015

Wygląda na to,że raz na jakiś czas będę w stanie nieco wrócić.Co ciekawe,pozostawienie przez miesiąc tego bloga samemu sobie nie spowodowało takiego spadku ilości czytelników jakiego się spodziewałem.Pomimo braku nowych postów tendencja nie jest póki co jakoś opadająca.Jednym z najczęściej czytanych artykułów był oczywiście artykuł o oznaczeniach stali.Jak widać, jeśli chodzi o ruch sieciowy, naprawdę odpowiadanie na istotne zapotrzebowanie popłaca.

Dlatego też każdemu kto po raz pierwszy trafił tutaj z google przypominam: do najistotniejszych wpisów można dotrzeć poprzez kliknięcie kategorii (moje) wpisy i dokumenty – szybki dostęp.

Czytelników którzy często odwiedzali ten blog niestety z przykrością muszę zawiadomić,że teraz o ile będę się pojawiał to najprawdopodobniej bardzo rzadko.Możliwe,że nawet rzadziej niż raz w miesiącu (może być lepiej – ale nie mogę po prostu nic obiecać).Tym niemniej – w obecnej sytuacji jaką mam nie mogę po prostu inaczej.


A teraz przejdźmy wreszcie do nowości:

Przede wszystkim – jak informuje Electronics Weekly oraz strona organizatorów – w dniach 22-26 czerwca w Manchesterze ma mieć miejsce konferencja „Graphene Week”.Miejsce – National Institute of Graphene.

Jak informuje phys.org w Holandii jeden ze startupów pracuje nad technologią „drukowania” (o ile można tak to nazwać) z metalu mostów.Sama koncepcja takiego mostu też wygląda ciekawie.Czy będzie to przyszłość budownictwa ? Zobaczymy. „Drukowanie” budynków miało miejsce już lata temu.Tym niemniej postęp bardziej konwencjonalnych technologii sprawia,że jeszcze wiele pozostaje do nadrobienia zanim metody takie jak „druk 3d” wyprą tradycyjne procesy produkcyjne.

Ponadto, phys.org informuje ostatnio również o nowym osiągnięciu w zakresie „drukowania” elementów metalowych. Rozmiar kropli rzędu 5 µm i wysokość rzędu 2 mm tworzonych elementów wydaje się stosunkowo mała,ale pamiętajmy – chodzi o metale,a większość komercyjnie dostępnych dla przeciętnych ludzi „drukarek 3d” nadal pracuje na kroplach rzędu 0,1 mm lub w najlepszym razie 0,05 mm (100 µm lub 50 µm). Więcej na temat tych badań można przeczytać w artykule „Toward 3D Printing of Pure Metals by Laser‐Induced Forward Transfer” czasopisma „Advanced Materials.

Jak informuje z kolei giznet badaczom z uniwersytetu Harvarda udało się umieścić w mózgu myszy cienką siatkę służącą do dokładniejszego obrazowania pracy mózgu.Uniwersytet Harvarda kojarzony jest jak wiadomo raczej z prawnikami,tym niemniej,jak widać prowadzą też bardzo interesujące badania związane z obrazowaniem pracy mózgu. Badania zostały opisane w artykule pt. „Syringe-injectable electronics” czasopisma Nature Nanotechnology. Artykuł jest również dostępny ze strony uniwersytetu Harvarda,dla każdego kto poszuka w Google.

Phys.org opisuje również nowe wyniki opublikowane również w serwisie arxiv dotyczące badań nad splątaniem kwantowym i złamaniem tzw. „realizmu lokalnego”. Jest to jeden z istotniejszych problemów badanych przez dzisiejszą fizykę kwantową.

Poza tym phys.org omawia też problem tzw. „blind quantum computation” czy też „ślepych obliczeń kwantowych”. Odpowiedni dokument „Overcoming efficiency constraints on blind quantum computation” jest dostępny na stronie arxiv.

No dobrze – co to są te „ślepe obliczenia kwantowe” ? Mamy tu do czynienia z rodzajem prawdziwej kryptografii zapewnionej przez fizykę kwantową,polegającą z grubsza na tym,że komputer coś liczy ale nie wie (i nie może wiedzieć) co liczy.Tym niemniej realizacja tych obliczeń napotykała na istotne ograniczenia,które stawiały możliwości prowadzenia takich obliczeń co najmniej częściowo pod znakiem zapytania.Powyższy artykuł omawia zaś propozycję rozwiązania tych problemów.

Inne ciekawostki to np. degradowalny robot-origami z MIT, o którym można poczytać na blogu MIT News oraz bezpośrednio w dostępnym artykule „An Untethered Miniature Origami Robot that Self-folds, Walks, Swims, and Degrades

Ciekawa jest też historia ze szczątkami organicznymi sprzed 75 mln lat,mogącymi być może zawierać krew dinozaura. Więcej można przeczytać w artykule „Fibres and cellular structures preserved in 75-million–year-old dinosaur specimens” czasopisma Nature Communications.

Ponadto polecam najnowsze (i te trochę starsze ale potencjalnie ciekawe) artykuły dostępne na arxiv.org:


Kryptografia i bezpieczeństwo:

1.Vulnerability Analysis and Consequences of False Data Injection Attack on Power System State Estimation
2.Application of Multi factor authentication in Internet of Things domain
3.Enigma: Decentralized Computation Platform with Guaranteed Privacy
4.A Novel Approach for Image Steganography in Spatial Domain
5.N-Version Obfuscation: Impeding Software Tampering Replication with Program Diversity
6.Reuse It Or Lose It: More Efficient Secure Computation Through Reuse of Encrypted Values
7.Towards Forgery-Resistant Touch-based Biometric Authentication on Mobile Devices
8.Secure Ad-hoc Routing Scheme
9.Using Facebook for Image Steganography
10.Graph watermarks
11.Robust and Efficient Elimination of Cache and Timing Side Channels
12.A Matrix Public Key Cryptosystem
13.Secure Personal Content Networking over Untrusted Devices
14.Spying on Spammers: Tracking Like Farm Accounts on Facebook
15.68 Gbps quantum random number generation by measuring laser phase fluctuations
16.Generalized Kirchhoff-Law-Johnson-Noise (KLJN) secure key exchange system using arbitrary resistors
17.Harmful devices considered harmless
18.PDF Steganography based on Chinese Remainder Theorem
19.Relationships, Paths and Principal Matching: A New Approach to Access Control
20.A Survey on Wireless Security: Technical Challenges, Recent Advances and Future Trends
21.Amplification and DRDoS Attack Defense – A Survey and New Perspectives
22.No Place to Hide that Bytes won’t Reveal: Sniffing Location-Based Encrypted
23.Privacy in the Internet of Things: Threats and Challenges
24.Optimized Password Recovery for Encrypted RAR on GPUs
25.Communication Efficient Secret Sharing
26.Privacy through Fake yet Semantically Real Traces
27.Anonymous online purchases with exhaustive operational security
28.Centrally Banked Cryptocurrencies
29.Bitcoin Blockchain Dynamics: the Selfish-Mine Strategy in the Presence of Propagation Delay
30.Homomorphic Data Isolation for Hardware Trojan Protection
31.Measuring and mitigating AS-level adversaries against Tor


Sztuczna Inteligencja:

1.Bootstrapping Skills
2.On-the-Job Learning with Bayesian Decision Theory
3.The Online Discovery Problem and Its Application to Lifelong Reinforcement Learning
4.Teaching Machines to Read and Comprehend
5.Fast Online Clustering with Randomized Skeleton Sets
6.Theory of the effectivity of human problem solving
7.An Ensemble method for Content Selection for Data-to-text Systems
8.ASlib: A Benchmark Library for Algorithm Selection
9.NP-hardness of sortedness constraints
10.Visual Learning of Arithmetic Operations
11.Recurrent Neural Networks with External Memory for Language Understanding
12.Interactive Knowledge Base Population
13.A Game-Theoretic Model and Best-Response Learning Method for Ad Hoc Coordination in Multiagent Systems
14.Traversing Knowledge Graphs in Vector Space
15.Homogeneous Spiking Neuromorphic System for Real-World Pattern Recognition
16.Combining Two And Three-Way Embeddings Models for Link Prediction in Knowledge Bases
17.Discovering Valuable Items from Massive Data
18.SkILL – a Stochastic Inductive Logic Learner
19.Large-scale Machine Learning for Metagenomics Sequence Classification
20.A Logic of Knowing How
21.Open Ended Intelligence: The individuation of Intelligent Agents
22.Diffusion Methods for Classification with Pairwise Relationships
23.A New Oscillating-Error Technique for Classifiers


Sieci neuronowe:

1.Distributed Recurrent Neural Forward Models with Synaptic Adaptation for Complex Behaviors of Walking Robots
2.Memory and information processing in neuromorphic systems
3.Deep SimNets
4.Adaptive Normalized Risk-Averting Training For Deep Neural Networks
5.Learning both Weights and Connections for Efficient Neural Networks
6.Visualizing and Understanding Recurrent Networks
7.Path-SGD: Path-Normalized Optimization in Deep Neural Networks
8.A Critical Review of Recurrent Neural Networks for Sequence Learning
9.Learning with hidden variables
10.Soft Computing Techniques for Change Detection in remotely sensed images : A Review
11.Implementation of Training Convolutional Neural Networks
12.Recognition of convolutional neural network based on CUDA Technology
13.Blocks and Fuel: Frameworks for deep learning
14.Efficient Large Scale Video Classification
15.Recurrent Neural Network Training with Dark Knowledge Transfer
16.Accelerating Very Deep Convolutional Networks for Classification and Detection
17.A CMOS Spiking Neuron for Brain-InspiredNeural Networks with Resistive Synapses and In-Situ Learning


Inżynieria Oprogramowania:

1.Formal Verification of Real-Time Function Blocks Using PVS
2.Meta-Packages: Painless Domain Specific Languages
3.Model Driven Reactive Applications
4.On Network Proximity in Web Applications
5.Dynamic Analysis can be Improved with Automatic Test Suite Refactoring


Nowe technologie w informatyce i elektronice:

1.Self-Adaptive Spike-Time-Dependent Plasticity of Metal-Oxide Memristors
2.A CMOS Spiking Neuron for Dense Memristor-Synapse Connectivity for Brain-Inspired Computing
3.Reversible Logic Synthesis with Minimal Usage of Ancilla Bits


Inżynieria Materiałowa i Nanotechnologia:

1.Giant Magneto-Seebeck Effect in Spin Valves
2.Continuum dislocation theory accounting for statistically stored dislocations and Taylor hardening
3.Formation of grains and dislocation structure of geometrically necessary boundaries
4.Self-energy of dislocations and dislocation pileups
5.Three-dimensional continuum dislocation theory
6.Atomistic study on the cross-slip process of a screw dislocation in magnesium
7.Tunable inertia of chiral magnetic domain walls
8.Interstitial diffusion of arsenic in silicon
9.Silicon solar cells efficiency analysis. Doping type and level optimization
10.Weak crystallization theory of metallic alloys
11.Kagome odyssey in a treacherous phase diagram
12.Electric field control of spin and valley in silicene with extrinsic Rashba effect
13.Spin Wave Resonance Spectroscopy Using Surface Acoustic Waves
14.Shear band relaxation in a deformed bulk metallic glass studied by radiotracer diffusion and atomistic simulation
15.Propagation of the photoelectron wave packet in an attosecond streaking experiment
16.Electrospun nanofibers of polyCD/PMAA polymers and their potential application as drug delivery system
17.Identification of spin wave modes strongly coupled to a co-axial cavity
18.A concept for Lithography-free patterning of silicon heterojunction back-contacted solar cells by laser processing
19.Quantum Electrodynamics is Crucial for Plasmonic Resonance of Metallic Nanostructures
20.Computational 2D Materials Database: Electronic Structure of Transition-Metal Dichalcogenides and Oxides
21.Electronic band gaps and transport properties in periodically alternating mono- and bi-layer graphene superlattices
22.Coherent ultrafast spin-dynamics probed in three dimensional topological insulators
23.Dynamic Scaling of Polymer Gels Comprising Nanoparticles
24.Degradation of Co-Evaporated Perovskite Thin Film in Air
25.Sub-micron strain analysis of local stick-slip motion of individual shear bands in a bulk metallic glass
26.Impact of micro-alloying on the plasticity of Pd-based Bulk Metallic Glasses
27.From Silicene to Half-Silicane by Hydrogenation
28.Single-step deposition of high-mobility graphene at reduced temperatures
29.A Theoretical Examination of Diffusive Molecular Dynamics
30.Silicon-nitride photonic circuits interfaced with monolayer MoS2
31.Valley polarization assisted spin polarization in two dimensions
32.On the magnetization process of ferromagnetic materials
33.Degradation of metallic surfaces under space conditions, with particular emphasis on hydrogen recombination processes
34.Direct Imaging of Nanoscale Conductance Evolution in Ion-Gel-Gated Oxide Transistors
35.Selective nonresonant excitation of vibrational modes in suspended graphene via vibron-plasmon interaction
36.Wearing a single DNA molecule with an AFM tip
37.Discrete differential geometry and the properties of conformal two-dimensional materials
38.Current driven „plasmonic boom” instability in gated periodic ballistic nanostructures
39.Structure and Quantum Well States in Silicene Nanoribbons on Ag(110)
40.Continuum Nanofluidics
41.Magneto-resistance quantum oscillations in a magnetic two-dimensional electron gas
42.Electronic control of edge-mode spectrum of integer-hall-effect 2d electron waveguides
43.Molecular thermoelectricity: What are the signatures of vibrational anharmonicity?
44.Dynamic Imaging of Au-nanoparticles via Scanning Electron Microscopy in a Graphene Wet Cell
45.Generation and detection of large and robust entanglement between two different mechanical resonators in cavity optomechanics
46.Spin dynamics in a Curie-switch
47.Modeling surface roughness scattering in metallic nanowires
48.Cloaked Resonant States in Bilayer Graphene
49.Chirality of nanophotonic waveguide with embedded quantum emitter for unidirectional spin transfer
50.Active magneto-optical control of spontaneous emission in graphene
51.Spin filter and spin valve in ferromagnetic graphene
52.Graphene terahertz modulators by ionic liquid gating
53.The thermal conductivity of silicon nitride membranes is not sensitive to stress


Reklamy

Cienie studiowania inżynierii materiałowej/fizyki ciała stałego/nanotechnologii w Polsce

Zapewne wczoraj kilka osób mogło się spodziewać się mojego wpisu,więc przepraszam za ewentualną zawiedzioną nadzieję. Dzisiejszy wpis jest raczej z rodzaju tych społeczno-filozoficznych gadanin, coś ciekawszego szykuję raczej na koniec weekendu (jak zdążę).

Wynika to z nasilenia moich prób znalezienia pracy pod koniec stycznia. No niestety – albo jestem za długo po studiach i mam za długie przerwy w zatrudnieniu, albo psychika mi siada – nie wygląda to ciekawo,z finansami kiepsko,a czy ostatecznie jak kilka milionów ludzi po prostu wyjadę z Polski – nie wiem.

Możliwe też,że wszelkie moje problemy wynikają z faktu,że jestem „specyficznym człowiekiem”. Może.

Tak czy inaczej – mam nadzieję,że niniejsza internetowa gadanina (a może smęcenie 😉 ) rozjaśni trochę ludziom w głowach i wyjaśni, do czego studia takie jak moje mogą się teoretycznie przydać – a do czego nie,i dlaczego w kraju takim jak Polska materiałowiec zajmujący się materiałami poza uczelnią jest pewnie stosunkowo rzadkim zjawiskiem. Tekst ten adresowany jest głównie do studentów, headhunterów i takich tam – ale dotychczasowi czytelnicy tego bloga też może dowiedzą się czegoś użytecznego. Jeśli was to nie interesuje – nie czytajcie dalej.

Zasadniczo poza nanotechnologią podane kierunki nie zawsze budzą entuzjazm,ponieważ część maturzystów za bardzo nie kojarzy, co to u diabła jest. Wikipedia częściowo odpowiada na pytanie czym są Inżynieria Materiałowa, Fizyka ciała stałego czy nanotechnologia. I zaczyna to wyglądać ciekawiej,zwłaszcza jeśli wierzymy w gadaninę o „gospodarce opartej na wiedzy”. Tyle,że ta koncepcja rządowa w kraju takim jak nasz, póki co jest generalnie jeśli chodzi o nauki techniczne stekiem bzdur.

W teorii można powiedzieć,że istnieje następująca relacja między absolwentami inżynierii materiałowej , fizyki ciała stałego i nanotechnologii:

  • Inżynier materiałowy – trochę więcej niż fizyk ciała stałego,choć korzysta głównie z jego metod. Bliższy praktyki.Bardziej ogólnie. Może pracować jako:
    • Uzupełnienie inżyniera mechanika – choć nie zastąpi inżyniera mechanika przy pracy konstrukcyjnej/technologicznej wszędzie, z drugiej strony – w mniej mechanicznych etapach produkcji (np: galwanotechnika) jest nawet lepszy.
    • Inżyniera procesu – ponieważ,choć nie zawsze zna maszyny procesowe kojarzyć może jak powinien być realizowany proces.
    • Inżynier jakości – choć w gruncie rzeczy jakościowcy raczej powinni mieć ukończone również zarządzanie by awansować.
    • Pracownik laboratorium/uczelni/działu R&D – ciężko dostać taką pracę,a kontynuowanie życia jako np. doktorant wiąże się z nie najlepszą sytuacją finansową – nauki doświadczalne to bardzo niedoinwestowany sektor o czym przekonałem się na własnej skórze.W Polsce taniej zrobić symulację,a na zrobienie na uczelni jednego eksperymentu można czekać tygodniami. Działy R&D firm w naszym kraju są rzadkie. A na laborantów w przemyśle aż takiego zapotrzebowania nie ma, nawet konieczniejsze jest doświadczenie,być może też, zatrudniani są na te stanowiska nawet ludzie bez wykształcenia wyższego.

Zakres materiału poznawanego na studiach: moim zdaniem: pobieżnie – ale o wszystkim co wiąże się z materiałami. Większa uniwersalność,niż w przypadku innych studiów, teoretycznie można się nauczyć wszystkiego o wszystkich materiałach inżynierskich po trochu, czyli:

  • Metale
  • Polimery
  • Ceramiki
  • Kompozyty
  • Podstawy nanotechnologii
  • itd.

W praktyce wiele zależy od specjalizacji wydziału i uczelni, programu studiów itd.

WAŻNE: Pracę jako samodzielny konstruktor najczęściej można sobie odpuścić. Co prawda, uczelnie uczą programów CADowskich, ale tutaj bez dostatecznego przeszkolenia dostępnego dla inżynierów mechaników nie jest się za dobrą alternatywą dzięki wykształceniu – pozostaje tylko samodzielna praca i nauka wszystkiego od oprogramowania po mechanizmy. (w sumie i tak oprogramowanie z MSDN i w laboratorium trzeba ćwiczyć dłużej, ten czas co na to jest to praktycznie nic.Tyle,że nie samymi programami żyje konstruktor) Jeśli ktoś jednak jest jednocześnie mechanikiem i materiałowcem (niestety nie mój przypadek) to jest to potencjalnie bardzo dobry kandydat na konstruktora.

  • Fizyk ciała stałego – to tak naprawdę nieco lepsza wersja materiałowców, tyle że „bardziej teoretyczna”. Wynika stąd,że są świetni na uczelni,świetnie znają też aparaturę ale mogą mieć większe problemy ze zdobyciem pracy na rynku powiązanej ze specjalizacją. Tym niemniej jeśli ich ktoś doceni…
  • Nanotechnolog – stosunkowo nowy kierunek nanotechnologia przyciągnął ostatnio sporo młodzieży wierzącej w opowieści o „gospodarce opartej na wiedzy”. Sytuacja w jakiej się znajdą na Polskim rynku pracy będzie wyjątkowo kiepska,ponieważ tej „gospodarki opartej na wiedzy” dziś u nas zwyczajnie nie ma. Są to ludzie lepiej niż inni przygotowani do pracy np. dla zachodnich koncernów jeśli te zechcą ich przyjąć za granicą i do pracy naukowej. Rzecz w tym,że poza pracą na uczelni w naszym kraju niemal nie mają szans. Branża nanotechnologiczna teoretycznie powinna zostać zbudowana przez rodzimych specjalistów od inżynierii materiałowej we współpracy z fizykami ciała stałego. Sam przebieg kształcenia też może zależeć od wydziału, który uczy tej nanotechnologii.

No dobrze.Załóżmy jednak,że chodzi nam o własny biznes w sektorze technologicznym,albo,że szukamy pracy za granicą. Kilka obiecujących branż przemysłowych:

  • Branża elektroniczna – choć elektrycy i elektrycy dłubią w obwodach, do pracy przy „waflu krzemowym” czy grafenie przydatni mogą być właśnie absolwenci powyższych kierunków.W Niemczech jest jeden z zakładów produkujących mikroprocesory.
  • Branża systemów elektromechanicznych – byłoby na nią miejsce,póki co jej nie ma.
  • Branża lotnicza – „dolina lotnicza” nie jest miejscem,gdzie załapie się każdy,tym niemniej wydaje się największą nadzieją dla inżynierów materiałowych na Podkarpaciu. Mnie się w sumie na dziś dzień,po kilku latach prób nie udało. Swoją szansę z WSK Rzeszów zaprzepaściłem rezygnując z rozmowy i idąc na studia doktoranckie (które i tak rzuciłem). Nie musi jednak być tak z każdym…
  • Branża biomedyczna – choć ostatnio hodowla komórek macierzystych i wszelkich innych wydaje się wypierać klasyczne implanty, jest to sektor gospodarki w którym można zarabiać niezłe pieniądze,wykonywać zaawansowane produkty i ratować ludzkie życie. Niestety – w Polsce słabo obecna.
  • Branża wojskowa – a jakże ! Wojsko ciągle potrzebuje nowych materiałów na broń i pancerze, urządzenia obserwacyjne (termowizja i nie tylko).Na wczoraj. W Polsce jednak, gdzie zbrojeniówka nie jest w najlepszej kondycji i jest przesiąknięta przez polityczno-związkowy beton i powiązanych z nim ludzi nie wiązałbym z nią za wielkich nadziei, tak samo jak z czołgiem PL- 01 Cocncept. Zaawansowany technicznie pancerz (najpierw obiecywali coś z nanotechnologią) i zrobiony bez absolwentów przez stare kadry HSW i kilku profesorów ? Taaa… jasne. Jeśli ten projekt będzie wdrożony to główne prace będzie wykonywał koncern BAE. Koncern ten póki co wbrew temu co twierdzi wikipedia nie ma chyba istotnej reprezentacji na Polskim rynku. Umowy z Polskimi uczelniami – w tym na pewno AGH i WAT podpisał jednak ostatnio koncern elektroniczny Thales z Francji. Podejrzewam jednak,że w jego przypadku chodzi o rekrutację doktorantów powiązanych z kierunkami elektronicznymi.

Korzystając z okazji chciałbym też rozwiać kilka mitów:

  • Więcej praktyk  – na studiach dziennych tylko niektórym uda się zdobyć praktyki w pracy związanej ze specjalizacją poza okresem wakacyjnym – a w okresie wakacyjnym firmy przeżywają prawdziwe oblężenie. W dziedzinach takich jak informatyka nie jest to wbrew pozorom taki problem,podstawowe narzędzia pracy może mieć bowiem każdy. Ile osób w domu ma zwykły mikroskop,albo frezarkę no ?
  • Praktyki za darmo – trzeba mieć na nie pieniądze.Za darmo to są dla firmy,odbywający je/rodzina musi ponieść choćby koszt utrzymania i dojazdów delikwenta/delikwentki. No i niestety – nie tylko nie przyjmują na nie każdego,ale i realnie nie każdy wykonuje na nich sensowną pracę zgodną ze specjalizacją. Sam podczas pracy w pewnej firmie widziałem automatyków (ci są owszem poszukiwani bardziej) – jeden robił coś w odpowiednim programie,ale drugi w VBA coś robił czy przepisywał coś dla działu jakości.
  • Absolwenci i studenci nic nie potrafią – czyżby ? Z mojego doświadczenia w pracy (niestety tylko pracowałem na czas określony w czasie gdy firma potrzebowała więcej ludzi,a potem nic – a dyrektora działu gdy kończyła się umowa – nie było) wynika, że nowo wdrażana osoba może potrafić więcej, niż wielu starych pracujących od lat pracowników i szybko się może wdrożyć. Oczywiście sytuacja może być inna przy rzucaniu ludzi „na głęboką wodę”, gdy prywatny właściciel małej firmy chce,by ktoś nowy wykonywał pracę specjalisty za cały dział mający wieloletnie doświadczenie.  Przy takiej tytanicznej pracy można owszem zabłysnąć – ale można i spektakularnie polec. Oczywiście – są ludzie którym się chce pracować i tacy,którym nie chce się pracować.Ale to już jest zupełnie inna kwestia…

Mimo moich kłopotów na rodzimym rynku pracy – osobiście nie żałuję wybrania takiego a nie innego kierunku studiów.Zdobycie pracy w Polsce nie jest łatwe dla dużo większej grupy absolwentów, a studia powiązane z materiałami inżynierskimi czy nanotechnologią dają i będą dawać dobrą wiedzę wstępną, przygotowującą do zapoznania się z funkcjonowaniem szeregu dziedzin techniki. Istniejących teraz i takich,które pojawią się w przyszłości. Oczywiście istotnym problemem jest wykorzystanie tej wiedzy w praktyce  i zarobienie na niej,co raczej w najbliższych latach w Polsce będzie trudne.  Cóż zrobić. Trzeba z tym jakoś żyć i szukać rozwiązania własnych problemów. Pozostaje też jednak przestrzec:

Jeśli szukacie pracy po studiach w Polsce,to powyżej wymienione kierunki nie zawsze są bardzo dobrym wyborem jako kierunki bazowe studiów.

Jako kierunki uzupełniające inne studia nadają się świetnie dla szeregu specjalistów np:

  • Dla elektroników – by lepiej zrozumieć elektronikę na poziomie podstawowej fizyki i podstawowych zjawisk (uwaga: rzadko wchodzi wprost w podstawowy uniwersytecki kurs inżynierii materiałowej,bliżej fizyki ciała stałego i nanotechnologia – chyba, że dużo się czyta)
  • Dla inżynierów mechaników pracujących jako konstruktorzy i technolodzy – by mogli lepiej wykonywać swoją pracę rozumiejąc wpływ materiału na konstrukcję,zużycie itd.
  • Dla menadżerów i przedsiębiorców w branżach nowych technologii – by lepiej rozumieć jakieś podstawy procesów produkcyjnych i np. procesy zużycia oraz kwestie jakości
  • inni – z przyczyn których nie wymieniłem

Tak czy inaczej – do tych dziedzin są odpowiednie książki które warto przeczytać.Za jakiś czas może nawet wrzucę recenzje/opisy i takie tam jako oddzielną podstronę tego bloga. [EDIT: Zrobione.Wersja pierwsza.]

Pozdrawiam wszystkich czytających i zachęcam do czytania wcześniejszych wpisów nowe osoby.

Nowe odkrycia i badania naukowe – 08.2014

Ten wpis nie będzie jako taki na jeden konkretny temat. W tym wpisie krótko poruszę kwestię najnowszych wyników badań na czołowych zagranicznych uczelniach. Obecnie sztandarowymi tematami na stronach MIT i Cambridge są wyniki następujących badań związanych z inżynierią materiałową:

  • Symulacje przeprowadzone na MIT, dotyczące powierzchni międzyfazowych – badania,przeprowadzone przez grupę badawczą profesora, o swojsko brzmiącym nazwisku Demkowicz (który jednak z całą pewnością, swoją karierę naukową karierę zaczynał w USA) dostępny w formie artykułu tutaj. Dlaczego to jest istotne ? Ponieważ wiedza o tym jak zachowują się poszczególne,niejednorodne powierzchnie w kompozytach może prowadzić do polepszenia ich jakości i kontrolowania jej.Demkowicz wymienia dość ekstremalny przykład reaktorów,niemniej projektowanie kompozytów tak,by wykorzystywać ich strukturę,w tym również nieuniknione defekty strukturalne jest bardzo interesującą ideą, nawet jeśli od symulacji do zastosowania w praktyce osiągniętych wyników jeszcze daleka droga.
  • Na uniwersytecie Cambridge tymczasem przeprowadzono badania, nad wykorzystaniem nanocząstek srebra w holograficznym zapisie danych.Ale nie tylko,wyniki te mogą  Efektem rozmieszczenia ponad 16 milionów nanocząstek srebra na milimetr kwadratowy i wykorzystania zjawiska, znanego od czasów starożytnych jako dichroizm, jest możliwość uzyskania układów i nośników o dużo większej gęstości zapisu danych,ze względu na fakt,że w zależności od długości fali (a więc koloru) wiązki światła uzyskany zostanie inny wynik. Są to z pewnością przełomowe badania.Całość opublikowano w artykule „Plasmonic nanoparticle scattering for color holograms” czasopisma „Proceedings of the National Academy of Scieneces of the United States of America”. Omówienie na stronie uniwersytetu Cambridge jest dostępne,oryginalny artykuł niestety nie jest dostępny za darmo,na stronie PNAS mamy tylko abstrakt. A jak to wygląda ? Przykładowe fotografie z artykułu opublikowano na stronie phys.org.

Inne przykładowe (wyselekcjonowane) nowości ze świata nauki- opublikowane na phys.org:

  • Badacze z uniwersytetu Missouri opracowali „prostą,jednostopniową metodę” uzyskiwania nanoprzewodów/nanowłókien germanowych mających pomóc w zwiększeniu wydajności baterii litowo-jonowych. Artykuł „Electrodeposited Germanium Nanowires” opublikowano w piśmie ACS Nano. (artykuł phys.org)
  • Holenderski instytut TU Delft Institute of Nanotechnology przeprowadził badania, nad grafenową strukturą 2D („dwuwymiarową”)  „bębenka” („graphene drum”) , który „ostrzelano” przy pomocy mikrofalowych (długość fali itp) fotonów. Udało się zmierzyć wychylenia „bębenka” i działające na niego siły.Struktura ta może być wykorzystana w nowoczesnych sensorach,lecz co równie istotne w potencjalnych pamięciach kwantowych. Całość badań została opisana w artykule: „Optomechanical coupling between a multilayer graphene mechanical resonator and a superconducting microwave cavity” czasopisma Nature Nanotechnology. (artykuł phys.org)
  • Również w Holandii – Badacze z Uniwersytetów w Wageningen, Eindhoven, Leiden i Nijmegen badali syntetycznego wirusa,mającego służyć do przenoszenia leków – czy raczej, wykorzystanie w tym celu wirusowej powłoki. O ile wiem, astosowanie wirusów w nanotechnologii nie jest nowością,choć może być nieco ryzykowne ponieważ póki co nie udało się jeszcze osiągnąć pełnej kontroli nad wirusami. Wyniki badań opublikowano w artykule „Design and self-assembly of simple coat proteins for artificial viruses” opublikowanym w czasopiśmie „Nature Nanotechnology” (artykuł phys.org)
  • W Laboratoriach Berkley zaobserwowano doświadczalnie ultraszybki przepływ ładunku w czasie ok 50 femtosekund, czyli 5*10-14 sekundy w strukturze typu MX2. Przykładowe struktury tego typu to MoS2 i WS2. Struktury te są traktowane jako konkurencyjne wobec grafenu z uwagi na możliwość manipulowania przy ich przewodnictwie (wyłączanie itd). Całość opisano w artykule „Ultrafast charge transfer in atomically thin MoS2/WS2 heterostructures.” w czasopiśmie „Nature Nanotechnology” (artykuł phys.org)
  • „Najmniejsza możliwe” złącze półprzewodnikowe/bramka, składające się z tylko z 3 atomów, zostało opracowane przez badaczy z Washington University.Całość opisano w artykule „Lateral heterojunctions within monolayer MoSe2–WSe2 semiconductors”,czasopiśmie Nature Materials (artykuł phys.org).

Mimo to,nie traktowałbym tego ostatniego jako nadchodzącej twardej bariery dla rozwoju elektroniki,zdolności magazynowania danych i zdolności obliczeniowej komputerów,ponieważ nie tylko rozmiar się liczy,w informatyce liczy się bowiem jeszcze gęstość upakowania informacji.W czasopiśmie „The Next Wave” będącym periodykiem NSA,w artykule dot. grafenu twierdzi się,że potencjał do rozwoju nadal jest i prawo Moora będzie obowiązywać jeszcze przynajmniej 600 lat. Tymczasem „eksperci” wieszczą koniec znaczenia prawa Moora, dziennikarz „gazety wyborczej” Kędzierski – też. Kto ma racje ? Oryginalne prawo Moora odnosi się do tranzystorów i tu ci ludzie mogą mieć rację,Sam Gordon Moore już w 2006 roku stwierdził,że po upływie 2-3 lat (w 2008-2009 roku) może ono przestać obowiązywać.Ale póki co, nie przestało tak do końca. Poza tym nie jest tak, jeśli chodzi o zdolność obliczeniową i zdolność do magazynowania informacji.Dowodem, są choćby nowe osiągnięcia w dziedzinie utrzymania i kontroli stanu kubitu spinowego w kropce kwantowej, opisane w najnowszym artykule „Electrical control of a long-lived spin qubit in a Si/SiGe quantum dot” czasopisma „Nature Nanotechnology”.

Nie zaplanowana i planowana awaria w technice wynika często głównie z właściwości materiałowych

Do napisania tego tekstu skłoniło mnie prozaiczne zjawisko: Oto tani czajnik kupiony za kilkadziesiąt złotych (wiem – „chińszczyzna”,mimo że opis to ma Polski), mający jakieś kilka miesięcy już przerdzewiał przy dnie i cieknie.No niby nic,można kupić nowy,można kupić droższy – ale kwestia takich awarii jest właśnie rzeczą, którą w tym wpisie chciałbym omówić.

Wszystkie materialne przedmioty ulegają awarii prędzej czy później,to tylko kwestia czasu.Czy ten czas można jednak zaplanować – skrócić albo przedłużyć ? Istnienie metody zwanej jako „Planowe postarzanie produktu” odpowiada na to pytanie twierdząco: TAK.

No dobrze – ale jak wobec tego „zaprojektować” awarię wiertarki,dysku twardego,pęknięcie wiertła czy korozję ? Albo jak stworzyć coś,co w skrajnych warunkach przetrzyma mimo wszystko ?

Cóż, oprócz dopracowania pod względem pod względem projektu – rozmiarów obiektu i detali,kształtu i nie tylko – ważny jest właśnie dobór materiałów,a bardzo istotna jest tutaj właśnie inżynieria materiałowa. Powiedziałbym nawet,że ważniejsza. Jak to się dzieje i dlaczego tak jest ? Bezpośrednią przyczyną usterki jest to,że dany obiekt materialny przestaje wykonywać swoją dotychczasową funkcję. W jaki sposób ? Pod wpływem oddziaływania na materiał z którego jest zrobiony środowiska w jakim pracuje lub w jakie się dostał – wewnętrznego i zewnętrznego,co oznacza, że oprócz zjawisk nagłych o charakterze mechanicznym, usterka eksploatacyjna wynika z właściwości samego produktu. Wszystkie materiały bowiem podlegają zjawiskom fizycznym,wszystkie mają swoja strukturę itd. To jest ich siła i słabość.Przejdźmy jednak do przykładów.

W przypadku czajnika i wielu urządzeń znajdujących się w zwykłej wodzie albo co gorsza w jakichś jeszcze bardziej agresywnych środowiskach bardzo częstym problemem jest korozja. Jest ona rzecz jasna bardziej złożona niż się wydaje i nie opiera się tylko o problemy związane z wodą.Mamy wszak korozję chemiczną i elektrochemiczną, jest też wiele jej podrodzajów,których nie będę tłumaczył,bo artykuł w Wikipedii mimo jej wartości jako źródła wystarczy dla osób mało dociekliwych – a dla osoby dociekliwej nic co bym napisał nie wystarczy. Tym bardziej,że korozja wcale nie jest jedynym problemem. Ścieranie i tego rodzaju zjawiska są dużo powszechniejsze w maszynach pracujących na co dzień, do tego zmęczenie materiału, utlenianie, scuffing, spalling,pitting, fretting, zjawiska erozyjne, pełzanie, kawitacja, wpływ wysokiej temperatury na strukturę,inne niż typowa korozja i utlenianie zjawiska chemiczne itd…

Do tego/zamiast tego nieprawidłowa eksploatacja i przekroczenie np. wytrzymałości materiału i mamy np. coś takiego:

Ahttps://i2.wp.com/obrazki.elektroda.pl/1638044000_1348647005.jpg - załączone z elektroda.pl

Albo nawet i nie wiemy co się zepsuło. Dobór „standardowego materiału” jest kuszący dla konstruktora-mechanika,co nie zmienia faktu,że jest to rozwiązanie obarczone ryzykiem związanym z totalną niewiedzą na temat zachowania produktu. Niekiedy taka niewiedza – albo zła wola oznacza wprost awarię w niedługim okresie czasu.

Rozważmy Chińskie spawarki,wiertarki itd.Zdarza się,że niektóre firmy Chińskie zastępują uzwojenia miedziane aluminiowymi. Niby to i to prąd przewodzi,ale gęstość prądu jakie wytrzymają uzwojenia bez awarii urządzenia jest mniejsza.Rozważmy części plastikowe w pralkach czy suszarkach które nadtapiają się albo pękają szybciej w ściśle określonym momencie – co to jest ? Jest to albo błąd materiałowy, albo świadome „sztuczne postarzanie”. Dobór materiału ma tu bardzo ważne znaczenie. Myślę,że podobne znaczenie może mieć również dobór „czasu życia” poszczególnych podzespołów u produktów które nie mają być naprawiane,z pewnej bowiem perspektywy może być zwykłym marnotrawstwem używanie za dobrych materiałów w podzespołach nie mających znaczenia ze względu na to,że wcześniej i tak inny podzespół nawali.

Popatrzmy jednak też na to z drugiej strony. Przemysł lotniczy, lotnictwo wojskowe czy turbina energetyczna czy to inne elementy mające pracować pod wysokim obciążeniem dotykają tej samej kwestii od drugiej strony – konieczne są jak najlepsze materiały,bo gdy czas życia produktu jest liczony w godzinach, konieczność częstego serwisowania jest droższym problemem,zaś konsekwencje niewłaściwego,za długiego terminu serwisowania mogą być tragiczne dla klienta i dla producenta.

Mówimy tu zatem o wycinku czegoś co większe firmy nazywają Product Lifecycle Management (PLM):

PLM - Wikipedia

A właściwie – czegoś co jest jego częścią,ale nie jest do niego oficjalnie zaliczane,ponieważ jako narzędzia CAD,CAE i CAM niektórzy traktują tylko klasyczne oprogramowanie z tych dziedzin takie jak oprogramowanie typu AutoCAD czy Inventor firmy Autodesk,Solidworks czy Catia fimy Dassault Systèmes czy NX (Unigraphics) firmy Siemens PLM Software,oraz odpowiednie narzędzia metody elementów skończonych (MES/FEM) Takie jak Ansys, Abaqus, Nastran itd.  – oraz wiele innych których nie wymieniłem.Oczywiście to są potężne i wartościowe narzędzia posiadające niekiedy wbudowane pewne dane materiałowe,niemniej lekceważenie baz materiałowych jak i procesów i zjawisk materiałowych w projektowaniu produktu i procesach PLM wciąż prawdopodobnie występuje w wielu firmach przemysłowych. Tymczasem stosując odpowiednie materiałowe bazy danych część problemów z produktami można by było przewidzieć,lub ich uniknąć…

Do czego zatem konkretnie zachęcam i na co zwracam uwagę (oprócz potrzeby zatrudniania inżynierów materiałowych w firmach) ? Do korzystania w procesie projektowania produktów z baz danych dostępnych komercyjne i niekomercyjnie takich jak baza NIMS, IMDS i wiele wiele innych. I mam wrażenie,że przydały by się bazy bardziej wydajne jeśli chodzi o złożone analizy pod kątem wymagań,cen itd. Co zaś mają zrobić mali producenci ? Na początek mogliby się nauczyć,że coś tańszego tak jak przykładowo stal St3 i podobne nie jest zawsze najlepszym rozwiązaniem – a może być wręcz receptą na szybką usterkę produktu i reklamację albo niezadowolonego klienta.Konsumenci zaś powinni uważać na zbyt tanie produkty,w „okazji” często ukryty jest „haczyk” w postaci gorszego wykonania lub materiału – choć oczywiście nie należy zawsze aż tak generalizować…