Обзор наноновинок

Технoлoгичеcкие платфoрмы

Правительcтвенная кoмиccия пo выcoким технoлoгиям РФ oдoбрила Перечень из 27 приoритетных технoлoгичеcких платфoрм. Четыре из них, coзданные при учаcтии Рocнанo, вoшли в этoт перечень.

Технoлогичеcкая платформа – это коммуникационный инcтрумент взаимодейcтвия науки, бизнеcа и гоcударcтва, направленный на активизацию уcилий по cозданию перcпективных коммерчеcких технологий, продуктов и уcлуг.

Роснано является инициатором и координатором четырех таких техплатформ:

• – Российские светодиодные технологии;
• – Применение инновационных технологий для повышения эффективности строительства, содержания безопасности автомобильных дорог и железных дорог;
• – Новые полимерные композиционные материалы и технологии (совместно с ФГУП «ВИАМ» и ГНЦ РФ);
• – Технологии мехатроники, встраиваемых систем управления, радиочастотной идентификации и роботостроения (совместно с МФТИ и Центральным НИИ робототехники и технической кибернетики).

В число участников этих техплатформ входят:

• – госкорпорации «Росатом» и «Автодор»;
• – Объединенная авиастроительная корпорация;
• – Объединенная судостроительная корпорация;
• – ФГУП «Почта России»;
• – ОАО «РЖД», ОАО «Лукойл», Х5 Retail Group.

В последующие годы к участию в работе вновь созданных и уже действующих техплатформ будут подключаться наиболее передовые предприятия и коммерческие структуры, представляющие основной потенциал экономики России.

Российские нанотехнологии в Испании

В апреле 2011 г. Россия впервые участвовала в крупнейшей специализированной международной выставке-форуме по нанотехнологиям Imagine Nano в г. Бильбао (Испания).

Среди представленных в российском павильоне экспонатов:

• – сканирующий зондовый микроскоп Solver Next, производства компании НТ-МДТ;
• – электрохимический датчик для определения токсичности элементов, модуль ЕМ-04.1
• производства ООО Научно-техническая фирма «Вольта»;
• – биокожа «Гиаматрикс» (Hyamatrix) компании ООО «Наносинтез» и др.

Строительные наноматериалы

Нанотехнологии и наноинженерия на сегодня являются наиболее перспективным направлением в развитии российской и зарубежной науки. По мнению экспертов, прогнозируемая стоимость нанопродукции в мировом промышленном производстве должна быть более 1 трлн долл. США. Немалое место в развитии нанотехнологий отводится отрасли, занимающейся строительством. К сожалению, применение нанотехнологий на отечественном строительном рынке пока не получило широкого распространения. В то время, как за границей в Европе, США, Японии и Китае уже более 20% компаний-застройщиков активно используют нанотехнологии, на российском рынке материаалы, в основу разработки которых легли нанотехнологии, используют только единицы из числа самых прогрессивных девелоперов.

Тем не менее, только в 2010 г. на развитие нанотехнологий в рамках ФЦП была выделена сумма в 30 млрд руб. Научным центром по направлению «нанотехнологии» был выбран МГСУ. Конструкционные композитные материалы, созданные на основе нанотехнологий, поражают своей прочностью, которая во много раз превосходит свои традиционные аналоги (новые виды сталей практически не подвержены коррозионным воздействиям).

Стоит также обратить внимание на уже применяющиеся разработки по производству энергосберегающих нанопленок для светопрозрачных конструкций, самоочищающихся покрытий и паропроницаемых стекол. В соответствии с результатами испытаний, проводимых по специальным методикам было выявлено, что срок службы зданий, построенных с применением нанотехнологий, превышает в 2–5 раз срок службы самых прочных построек конца XX, начала XXI вв. Постройки городов будущего, отстроенные с применением нанотехнологий, способны простоять до 500 лет.

Кроме того, нововведения затронут не только качественные, но и конструктивные особенности характеристик строения. Появляется возможность строить жилища различных конфигураций, которые будут подстраиваться под потребность жильцов, и климатические условия, обеспечивая охлаждение воздуха внутри помещения летом и аккумулируя в нем тепло в зимнее время, причем за рубежом многие из перечисленных особенностей уже реализуются на практике. Особый рывок в данном направлении сделал Китай, где в последнее время идет их внедрение в жизнь.

По мнению аналитиков, в ближайшее десятилетие спрос на стройматериалы, сделанные с использованием нанотехнологий, вырастет минимум в 1,5 раза. Во многом, это произойдет благодаря использованию самоочищающихся нанопокрытий. А доля фасадных водонепроницаемых красок, изготовленных по новейшим методикам, к концу 2011 г. достигнет 30%. Защитные свойства подобных красок не только не утрачивают свою силу, а наоборот, становятся еще лучше. В случае повреждения такого лакокрасочного покрытия нанокраска может самостоятельно восстановить свою структуру. Гарантия на краску дается на 20 лет, однако при правильном соблюдении условий покраски такое покрытие может считать вечным.

Благодаря исследованиям швейцарских, германских, японских и норвежских ученых в области наномодификации металлов и сплавов была получена высокопрочная сталь, превосходящая современные аналоги по прочности и вязкости. Область ее применения – строительство разного рода дорожно-транспортных и гидротехнических объектов.

Кварцевые нанопорошки

В середине апреля 2011 г. корпорация «Урал промышленный» и ОАО «Роснано» подписали инвестиционное соглашение по реализации проекта «Полярный кварц». В рамках проекта предприятием «Полярный кварц» (Югра) будет освоен выпуск кварцевых нано- и микропорошков, а также высокочистых кварцевых концентратов, как исходных материалов для наноэлектронной, оптической, светотехнической и химической промышленности РФ. Ожидается, что уже в 2016 г. объем производства кварцевой продукции высокого передела в рамках данного проекта составит 10 200 т в год, а выручка от реализации продукции в 2015 г. превысит 2 млрд рубл.

Кварцевые нанопорошки с размерами частиц менее 100 нм имеют широкое применение в области микроэлектроники, строительства и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений. Кварцевый микропорошок, представляющий собой очищенный продукт измельчения природного кварца, с размером частиц менее 100 мкм, применяется в качестве наполни теля при производстве интегральных схем. Кроме того, высокочистые кварцевые нанопорошки используются в альтернативной энергетике, светотехнической, полупроводниковой, оптической и волоконно-оптической промышленности. Доля ОАО «Роснано» в проекте составит 1,29 млрд руб.

Новые свойства нового пластика

Специалисты университета «Кейс Уэстерн Ризерв» (шт. Огайо, США), научно-исследовательской лаборатории армии США в Абердине (шт. Мериленд) и Фрибургского университета (Швейцария) сделали открытие, с помощью которого можно добиться того, что покрытие автомобилей или мебели всегда будет выглядеть как новое.

Официальное название новинки – металло-супрамолекулярный полимер. Уникальность нового открытия в том, что под воздействием ультрафиолетового излучения определенной интенсивности материал менее чем за минуту переходит из твердого состояния в жидкое. При этом материал становится текучим и заполняет трещины и неровности. При устранении источника света покрытие снова затвердевает. Достигается этот эффект за счет использования сравнительно коротких полимеров, соединяющихся в длинные цепочки металлами. В ультрафиолете эти цепочки распадаются, а при дневном свете восстанавливаются. Данный процесс может многократно повторяться. Использование света дает очевидные преимущества тем, что облучению можно выборочно подвергать только поврежденные участки поверхности.

Авторы открытия считают, что их новинка может найти практическое и коммерческое применение для восстановления внешнего покрытия автомашин, причем установки для этого можно будет размещать на автомойках. Время устранения дефектов ориентировочно будет занимать в пределах одной минуты.

Микроячеистый автомобильный пластик

Инженерная компания Ford разработала технологию Mu Cell, которая вносит свой вклад в решение проблемы сокращения веса автомобиля без потери качества и функциональности конструкционных материалов.

В итоге создан новый материал, структура которого напоминает пористый шоколад, в технологии изготовления которого микроскопические пузырьки воздуха, впрыскиваемые при производстве, делают пластик легче. По информации представителей компании новый вид пластика не уступает прежним аналогам по прочности и стоимости, хотя весит на 20% меньше. Данный эффект обеспечивается путем заполнения воздухом полостей диаметром 0,25 мкм. Причем для нового материала при литье требуется меньшее давление, а сам технологический процесс формобразования проходит на треть быстрее.

В ближайшие несколько лет данный материал заменит при литье обычный пластик двигателя в таких моделях, как:

• – Focus;
• – С-МAX;
• – S-MAX;
• – Mondeo;
• – Galaxy.

Данное нововведение будет способствовать сокращению расхода топлива, а значит и вредных выбросов. Следует отметить, что если раньше снижение веса автомобиля всегда было связано с уменьшением расхода металла, то теперь аналогичный процесс начал происходить с пластиком.

Наноантибиотик

В последние годы медики всех специальностей все более обеспокоены растущей численностью штаммов болезнетворных организмов, устойчивых к антибиотокам. При этом бактерии быстро эволюционизируют, и разработчики новых традиционных антимикробных средств зачастую просто не могут угнаться за этим быстрым перерождением.

Специалисты IBM совместно с коллегами Института биоинженерии и нанотехнологий объявили недавно (апрель 2011г.) об очередном прорыве в области медицины. Разработанные ими новые типы нанополимеров оказались способны обнаруживать и уничтожать бактерии, которые не берут обычные антибиотики. По информации ученых, к новым структурам в силу их механизма действия, бактерии приспособиться не могут.

После введения нового лекарства в организм наночастицы полимеров взаимодействуют с водой в теле человека, и самостоятельно образуют новую полимерную структуру, которая под воздействием электростатических сил притягивается к зараженным клеткам и прорывается сквозь их мембраны, ликвидируя инфекцию При этом здоровые клетки наноантибиотик оставляет нетронутыми, в то время как традиционные противомикробные препараты «бьют» по всем клеткам без разбора. Кроме того, они могут накапливаться в организме и иметь множество неприятных побочных эффектов.

Новые полимерные структуры, по мнению их создателей, совершенно безопасны для человека, разлагаются в организме и выводятся из него естественным путем. В отличие от многих других лекарств, от разработки до коммерческого применения, как сообщают ученые, должно пройти совсем немного времени. Наноантибиотик можно будет не только выпускать в виде таблеток, но и добавлять в качестве антибактериального компонента в средства гигиены или антибактериальные мази наружного применения.

Необходимо отметить, что один из микробов, с которым наноструктуры успешно борются, – устойчивый штамм золотистого стафилококка, поражающий кожу, от которого только в США погибает ежегодно около 19 тыс. человек.