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:
Loading
  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, 1364 просмотра.


Нравится

Агентство экоинноваций

Российская биржа парниковых газов - быть или не быть?/ В преддверии Года Экологии-2017 и к 110-летия Столыпинской реформы

Экология и экономика: от ПМЭФ-2016 до встречи года экологии 2017 / Зеленый ВЭБ


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

Новости торговли углеродными выбросами(лето)


 

 

 

Соцсети/ Soc.Nets

11.10.2017 20:30:01

Алюминиевые батареи придут на смену литиевым? / Дешевые батареи из отходов производства стали

Константин Кравчик, работающий в EMPA (Швейцария) сделал замечательное открытие — нашел  «правильный» графит для создания дешевых накопителей энергии с использованием больших атомов алюминия и магния. «Павильным» оказался отработанный графит, образующийся в шлаке при производстве стали.  называемый Причина в том, что слои графита открыты на краях чешуек, и большие анионы алюминия легко проскальзывают в структуру между слоями. Мелкозернистый графит, обычно используемый в литиево-ионных батареях, не подходит для батареи Коваленко: зерна графита делают его похожим на смятую бумагу, поэтому  только маленькие литиевые ионы способны проникать в этот скомканный графит.

батареи из хлорида-алюминия

10.10.2017 17:08:11

Смартджет или чемодан без ручки? / UJET против Gogoro 2 и no-naim из Китая

Российский электробайк UJET выходят на рынок. Проект, находящийся под патронажем Роснано и лично Анатолия Чубайса позиционируется как прорывной. В чем именно прорыв, происходит ли что-то  реальное или это игра такая – все мы (в том числе –Правительство) делаем вид, что верим, что кто-то  начнет покупать электробайки по фантастической цене $10 тыс. за штуку, когда тайваньский GoGoRo выпускает новую модель за $1300? Говорят, что в Роснано делают очередные прорывные инвестиции. Возможно только, что слово прорыв здесь понимают в терминах ЖКХ – когда вода утекает «в никуда».

Gogoro 2, UJET, Смартджет

07.10.2017 00:19:56

Когдаб вы знали из какого сора... /Энергетике прирастать мусором вместе с Роснано?

Мы научились получать энергию из угля, газа, солнца и ветра. А в ближайшем будущем электричество в нашей стране будут генерировать из твердых коммунальных отходов. Об этом на конференции «Российская энергетическая неделя 2017» в Москве заявил глава госкомпании «Роснано» Анатолий Чубайс. Этот проект будут реализовывать вместе с госкорпорацией «Ростех».

РОСНАНО

05.10.2017 11:27:22

Инструментализация науки начнется с обновления научного флота?

Научно-исследовательский флот Федерального агентства научных организаций (ФАНО), Росгидромета и Роснедр пришел в «катастрофическое и кризисное состояние», утверждает Минобороны в докладе о состоянии национальной безопасности РФ в области морской деятельности.

научный флот

30.09.2017 20:57:49

Искусственное мясо. Когда котлеты из пробирки накормят мир?

Большинство людей, которые отказываются от мяса, делают это из этических соображений – животные не должны умирать ради сытости человека.

Искусственное мясо

06.09.2017 00:11:33

Метаморфозы ВИЭ - от оружия Запада, до энергии для бедных

Еще несколько лет назад ВИЭ в российской энергетике воспринимались как мода, способная лишь повышать цены на электричество и снижать надежность снабжения потребителей. Сегодня ситуация встала с головы на ноги

ВИЭ

06.09.2017 00:09:30

Четыре стартапа в области цифрового здоровья

Четыре стартапа-финалиста акселерационной программы G4A 2017 представляют три страны и три разных континента: ThinkSono и Aparito из Великобритании, Oratel Diagnostics LLC — из США, а Sky Labs — из Южной Кореи. Разработчики Oratel дополнительно воспользуются возможностями лабораторной инфраструктуры CoLaborator в Берлине.

стартап

RSS
Архив "Агентство экоинноваций"
Подписка на RSS
Реклама: