Официальный сайт журнала "Экология и Жизнь"
You need to upgrade your Flash Player or to allow javascript to enable Website menu.
Get Flash Player  
Всё об экологии ищите здесь:
  Сайт функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям  
Сервисы:
Каналы:
Каналы:
Блоги:
Дайджесты,
Доклады:

ЭКО-ВИДЕО



Реклама


Translate this page
into English

Translate.Ru PROMT©


Система Orphus


Главная Нано Парад нанотехнологий, часть I. Металлы и полимеры

Парад нанотехнологий, часть I. Металлы и полимеры

Парад нанотехнологий, часть I. Металлы и полимеры

Завершилась процедура сбора заявок для номинирования на Международную премию в сфере нанотехнологий RUSNANOPRIZE 2013. Премия учреждена ОАО «РОСНАНО» и Фондом инфраструктурных и образовательных программ и призвана привлечь общественное внимание к передовым научным разработкам в сфере нанотехнологий, которые доказали свою практическую значимость, т.е. были внедрены в промышленное производство. Тема Премии в этом году была объявлена как «Наноматериалы и модификация поверхности». Представляем серию статей с кратким обзором номинированных технологий.

Как и ожидалось, тематика наноматериалов вызвала самый широкий интерес среди потенциальных кандидатов на получение Премии. Именно в этой области лежит наибольшее количество технологий в состоянии готовности к промышленному использованию. Всего было подано 38 заявок. По результатам предварительного отбора по соответствию заявок формальным требованиям к конкурсу было допущено 23 заявки.

Все заявки можно условно разделить по шести направлениям:

— наноструктурированные металлы и сплавы;

— нанокомпозитные полимерные материалы и наномодификаторы;

— материалы и технологии для микро- и наноэлектроники;

— технологии модификации и исследования поверхности в масштабе нанометров;

биомедицинские материалы и технологии;

оборудование для создания наноматериалов, модификации поверхности, а также для измерения и контроля свойств и характеристик наноматериалов и поверхностей.

Сразу следует оговориться, что разделение по направлениям весьма условно. Так, большая часть заявок по разработке и производству оборудования нацелена на рынок микроэлектроники. Другой пример – наноалмазы, о которых мы уже писали в предыдущих статьях. Этот наноматериал может быть применен в качестве модификатора, добавки, способной изменять свойства известных материалов, а также широко используется в биомедицинских технологиях. Тем не менее, дальнейший обзор технологий будет сделан именно по выбранным шести отраслям.

В задачи данной статьи и последующих в этой серии не входит анализ собственно представленных заявок – насколько они сильны с точки зрения данной Премии. Эту задачу сейчас решает серьезная команда международных экспертов и результаты их работы станут известны в конце сентября, когда будет объявлен шорт-лист претендентов. Мы здесь постараемся сделать обзор представленных технологий, в чем их смысл и какую пользу они могут дать для развития соответствующих отраслей.

Металлы и сплавы.

Управление размером и характером взаимодействия зерен в структуре металла позволяет добиться совершенно новых характеристик для привычных и хорошо знакомых материалов, таких, как медь, алюминий, титан и т.д. Две промышленные технологии наноструктурирования металлов были предложены для номинирования на Премию – технология интенсивной пластической деформации (ИПД) и технология равноканального углового прессования (РКУП). Обе технологии базируются на разработках советских и постсоветских научных школ (см. например, здесь).

Смысл обоих подходов заключается в том, что путем локальных деформаций при высоких давлениях в металле формируется структура с меньшим размером зерна. Это позволяет на десятки процентов, а иногда и в разы улучшить такие характеристики, как прочность, устойчивость к коррозии и усталости металла. Технология РКУП успешно внедрена на производстве медных мишеней для микроэлектронных производств, а технология ИПД используется при производстве медицинских изделий из титана (зубных имплантов), а также для изготовления алюминиевых проводов с большей пропускаемой мощностью.

Проводящим материалам, точнее, сверхпроводящим, посвящена отдельная заявка. В рамках международного проекта по строительству темоядерного реактора ИТЭР коллективом российских ученых были разработаны технологии композитных сверхпроводящих материалов. По этим технологиям уже ведется промышленное производство проводов в объемах десятков тонн. Провода нужны, чтобы создавать сверхсильное магнитное поле в реакторе, при сечении менее 10 микрон такой провод может пропускать ток более 300 Ампер! Физический смысл в том, что в структуре одного металла, например, меди, формируется большое количество наноразмерных волокон из другого металла, например, ниобия. В итоге получается комбинация свойств высокой проводимости и высокой прочности, недостижимая при использовании обычных материалов.

Высокая прочность и устойчивость к коррозии металлов с наноразмерной зеренной структурой лежат в основе технологии нанокристаллических покрытий. Теоретические расчеты предсказывали, что термодинамически устойчивые наноразмерные зерна могут при определенных условиях возникать в сплаве никеля и вольфрама. Такие условия были подобраны и сейчас покрытия Ni-W на золотых контактах электронных плат позволяют сэкономить до ⅔ драгоценного металла, а в некоторых случаях и вовсе обойтись без золота.

Полимерные материалы, присадки, модификаторы.

Наиболее показательным примером использования наночастиц для модификации свойств известных материалов служат наноалмазы, о которых мы уже писали в предыдущих статьях. Наноалмазы используют в промышленных масштабах в качестве присадки к смазочным материалам. Это позволяет более чем в 10 раз уменьшить коэффициент трения и до 50% увеличить ресурс трущихся частей и агрегатов. В полимерных материалах наноалмазы также могут добавлять новые свойства, в частности, они повышают теплопроводность полимеров, придают им устойчивость к высоким температурам и радиации. Технологиям с использованием наноалмазов были посвящены целых три заявки из 23, допущенных к конкурсу.

На протяжение многих лет в научных кругах широко обсуждалась перспектива применения углеродных нанотрубок в качестве модификаторов в полимерных материалах. Сейчас эта возможность реализована в промышленном масштабе. Ценных потребительских свойств удалось добиться в таких материалах, как упаковочная пленка (защита от статического электричества), трубы из полиэтилена высокого давления и поликарбонатные строительные панели (в двух последних случаях использование нанотрубок позволяет существенно снизить технологические потери при обработке конечных изделий).

Целый спектр технологий применения наночастиц оксидов металлов (цинка, титана, алюминия и др.) в составе защитных полимерных и эмульсионных покрытий разработан специалистами американской компании. Это и технологии производства самих наночастиц, и технологии модификации поверхности и технологии диспергирования. Разнообразие технологических подходов продиктовано широким диапазоном задач, в которых такие наночастицы «работают»: косметика и ветеринария (солнцезащитные крема, противовоспалительные и противопролежневые присыпки), архитектура (самоочищающиеся покрытия для стекол), автомобильная промышленность (защита от царапин и ультрафиолета), энергетика (покрытия для солнечных батарей) и многое другое.

Продолжение следует.

В следующих статьях этого цикла мы продолжим рассмотрение технологий, представленных к номинированию на премию RUSNANOPRIZE 2013. До конца сентября будет сделан полный обзор всех 23 заявок. Возможно, это поможет в дальнейшем распространении и использовании отдельных успешных решений.

нанотехнологии 

12.01.2014, 1767 просмотров.


Нравится

Агентство экоинноваций

Ежеквартальный бюллетень ICAP

Обсуждаем проблемы российских лесов - сертификация и спецификация

Проблемы управления и определения лесов в России / Лесной выпуск Дайджест Ecolife

В фокусе - водные проблемы/Водохранилища и ГЭС, паводки и наводнения

17.09.2018 16:57:00

Австрия запустит аккумуляторные поезда

Австрийский железнодорожный оператор ÖBB совместно с немецкой компанией Siemens Mobility разработал прототип аккумуляторного поезда, способного передвигаться по электрифицированным и неэлектрифицированным участкам железных дорог.

разработка, поезда, Австрия

15.09.2018 12:42:46

10 наиболее перспективных технологий 2018 года / Какие технологии MIT Technology Review назвал важнейшими в 2018 году?

Ежегодная подборка технологий, которые могут изменить мир будущего, собирается с 2001 года. Люди часто спрашивают, что такое «прорыв» в технологиях? На этот вопрос ответ не всегда будет очевидным, потому что некоторые технологии пока просто не получили широкого распространения, другие же коммерчески нереализуемы. Однако все они так или иначе окажут влияние на нашу жизнь.

будущее, Мир, Фиговский, технологии

14.09.2018 12:34:00

Электробусы с дистанцией пробега до 650 километров

BMZ-Group поставит немецкому производителю автобусов Eurabus GmbH тысячу аккумуляторных систем. Такие модульные системы позволят электробусам достичь запаса хода в 650 километров.

электробусы, пробег, дистанция

10.09.2018 12:25:00

«ГАЗ» представил два прототипа беспилотных микроавтобусов

Беспилотные маршрутки могут появиться российских городах. ГАЗ представила две модели беспилотного микроавтобуса на базе «ГАЗель NEXT».

маршрутки, микроавтобус, газ

09.09.2018 10:59:00

Остановка, собирающая энергию ветра

В Исландии ветрогенераторы начали устанавливать на остановках общественного транспорта. Пассажиры могут зарядить свои смартфоны чистой энергией и воспользоваться интернетом.

остановка, ветряки, Исландия

03.09.2018 12:27:00

В Германии разработали установку по переработке отслуживших солнечных панелей

Немецкая компания Geltz Umwelt-Technology разработала установку, которая позволяет значительно увеличить количество повторно используемых материалов, извлекаемых их кремниевых солнечных модулей, которые больше не пригодны к использованию. Предприятие базируется в Мюлаккере на юге Германии.

Германия, панели, Солнце

RSS
Архив "Агентство экоинноваций"
Подписка на RSS
Реклама: