Карелия официальная. Официальный портал органов государственной власти Республики Карелия
 
  |О Карелии |Символика   | Правовые акты |  Программы | Газета "Карелия" |Справочники |  
Карта портала Поиск Новое на сайте О портале
Материалы из атомов и молекул

Сегодня радио- и телеэфиры, периодические печатные издания переполнены информацией о нанотехнологиях, наномире. Они в основном определяют тот потенциал, на основе которого будет строиться инновационная экономика России. Недавно в Санкт-Петербурге состоялся большой семинар, посвященный этой теме. Карелию на нем представлял главный специалист министерства экономического развития республики Алексей Бархатов. О последних разработках и достижениях отечественных исследователей в этой области наш разговор.

Прорыв в развитии нанотехнологий

- Напомню читателям, что приставка «нано» с итальянского означает «карлик», т.е очень маленький, - говорит он. - В самом деле - наномир по современным понятиям это диапазон размеров 10-7-10-9 м. Это размерность атомов и некоторой части молекул, на основе которых создаются современные наноматериалы.

На многих объектах в физике, химии и биологии показано, что переход на наноуровень приводит к появлению качественных изменений в физико-механических свойствах отдельных соединений и получаемых на их основе систем. Речь идет о таких характеристиках как коэффициент оптического сопротивления, электропроводность, магнитные свойства, прочность, термостойкость и другие. Более того, согласно наблюдениям новые материалы, получаемые с использованием нанотехнологий, значительно превосходят по своим физическим, механическим, термическим и оптическим свойствам аналоги, достаточно хорошо нами изученного микрометрического масштаба (10-6м).

Современная техника и электроника достигли такого уровня, что позволяют не только получать изображения отдельных атомов и молекул, но могут и манипулировать ими, располагая в определенном порядке. Манипулирование и создание структур на атомном уровне переживает сейчас период младенчества, но уже можно представить будущее развитие этой технологии, которое, в конечном счете, должно привести к автоматическому созданию новых материалов, собираемых роботами атом за атомом.

Большой прорыв в развитии нанотехнологий связан с разработкой нового поколения электронных микроскопов. Это сканирующие, зондовые, атомно-силовые и другие модели. Сегодня разработаны также десятки способов создания собственно наноматериалов, что позволяет создавать их с новыми, уникальными по строению и свойствам. В настоящий период выделено порядка 10 направлений нанотехнологий, в которых идет активное применение наноразработок. Наиболее успешными являются такие направления, как производство строительных материалов и продукция нанобиотехнологий.

- Например?

Об этом можно было только мечтать

- Существенный прогресс сделан в создании строительных клеев на основе наноалмазов, позволяющих стыковать тяжелые строительные конструкции мостов, памятников, зданий. Лакокрасочные материалы в том числе эпиламы, разработанные на основе наночастиц, нанотрубок, являющихся модификаторами, позволяют очень долго, бесперебойно работать насосам в агрессивных средах, делать негорючими строительные покрытия, придавать им свойства самоочищения и т.д. С помощью нанокрасок жилища и производственные здания получают защиту от электромагнитного смога, металлические изделия надежно защищаются от коррозии. Созданы надежные анаробные герметики, в которых за счет введения гиперпластификаторов осуществляется ускорение твердения цемента. Разработаны наномодифицированные цементные материалы. На основе гипса (80%), цемента (10%) и нанокремнезема (10%-отходы дымовых газов) создано гипсоцементотектолановяжущее вещество - альтернатива цемента марки 300, что позволяет давать большой экономический эффект.

Находит применение технология производства шлакощелочных стекол прочностью до 1000 кг/см2, создан сверхпрочный и легкий углепластик, способный выдерживать электрический разряд до 200 килоампер, который вероятно найдет применение в самолетостроении, электротехнике. Сегодня для защиты мрамора и других облицовочных покрытий от разрушений используется фуллереновый адгезив. С их помощью в настоящее время осуществляется обновление и защита мраморных скульптур в знаменитом Летнем саду Санкт-Петербурга. Фуллереновые модификаторы увеличивают термостойкость канализационных полиуритановых труб на 1/3, делают их эластичными, гибкими.

Био- и золь-гель технологии

- Мы на себе ощущаем большой прорыв за последние годы в области биотехнологий. Создаются новые лекарственные препараты в фармакологии, новые технологии производства продуктов питания, выращивания сельскохозяйственной продукции с помощью генной инженерии. Все это осуществляется на основе наноструктурных изменений в живой и растительной материи.

- Что дальше?

- В настоящее время создаются не только лекарственные препараты на основе наночастиц, но и наночастицы-роботы, способные осуществлять доставку лекарственных препаратов к пораженным болезнью очагам организма. По заказу военно-медицинской академии петербургскими учеными разработан биосовместимый клей, который позволяет отказаться от традиционных жил-ниток для зашивания оперируемых органов. В результате применения этого клея смертность оперируемых больных резко снизилась. Такие и подобные в хирургии разработки - плод многолетнего труда представителей отечественной медицинской науки.

- Алексей Васильевич, а что можете рассказать о так называемой золь-гель технологии?

- В конце ХХ - начале ХХI века большое развитие получил метод создания композиционных и гибридных микро- и наноматериалов. В основе метода - растекание монослоем в определенных средах нерастворимых веществ. Одним из широко известных нанокомпозитов являются эпиламы (эфрены) - модификаторы твердых поверхностей высокомолекулярным слоем с толщиной всего 8-10 нм. Области их применения широко известны - пропитка волоконных изделий для придания им водо-, кислото- и огнестойкости, аэрогели для теплоизоляции, высокотемпературные конденсаторы, упрочненная керамика и стекло и другие направления.

- Продолжая тему, наверно, можно посвятить читателей и в суть удивительных явлений, которые наблюдаются в технологиях при создании полимерных материалов.

- Введение небольшого количества наномодификаторов (от 1 до 5%) в разы повышают их качественные характеристики (модуль упругости, термостойкость и др.). Широкий спектр получения и использования нанопорошков придает материалам новые свойства в производстве элементов наноэлектроники, фармацевтике, защитных смазок. Разработанный технологами бисульфид вольфрама является уникальной твердой смазкой, обеспечивающей многократное повышение износостойкости деталей движущихся механизмов.

- Какие интереснейшие разработки еще заслуживают внимания?

- В области микроаналитических систем последних лет одной из таких стало создание матричных генных, а также капиллярных биочипов, которые обеспечивают качество в фотолитографии, а также молекулярное биораспознование и микрозондирование и используются в микрогидравлике, микромеханике, оптоэлектронике, медицине.

О легких бронежилетах и пулеотражающих шлемах

Не секрет, что военная промышленность использует достижения научного прогресса для разработки все более совершенных видов вооружений, военной техники, обмундирования и средств защиты. Неудивительно, что именно военные одними из первых заинтересовались нанотехнологиями, поскольку применение высоких технологий в современной военной промышленности является залогом успешного ведения боевых действий. В настоящее время идут работы над созданием «высокотехнологичной формы», обеспечивающей комфортное и безопасное состояние современного солдата. Разработан эластичный, легкий, толщиной в несколько миллиметров бронежилет из наноматериалов, а также защитные стекла для солдатского шлема, способные отражать попадание пуль. Осуществляется разработка формы, которая одновременно будет универсальным диагностическим инструментом, способным самостоятельно принимать решения о трансформации биологического костюма в экзоскелет. Чтобы костюм толщиной всего несколько миллиметров был достаточно прочным, задумано делать ткань паутино подобной, так как природная паутина прочна, водоустойчива, гибка, легка - это те свойства, которые необходимы для обмундирования.

Долгий путь к рынку

- Ученые свое дело знают, а как обстоит с продвижением их разработок на рынок?

- Вы правы, российские ученые и разработчики вносят весомый вклад в создание новых технологий и новых материалов, направленных на модернизацию нашей промышленности, на создание конкурентоспособной продукции мирового уровня. В тоже время основной проблемой этих разработок является робкое продвижение их на рынок, неумелое формирование спроса на инновационную продукцию, незначительные объёмы потребления, что тормозит процесс производства товара в целом и дальнейшую его модернизацию.

- Что можно сказать о развитии нанотехнологий в Карелии?

- У нас также ведется ряд разработок в области нанотехнологий. В первую очередь это исследования процессов получения композиционных материалов на основе наноструктурированного шунгитового наполнителя, содержащего гиперфуллерены и нановолокнистые карбиды кремния, а также комплексное исследование механизмов биологической активности наночастиц шунгитового углерода в живых организмах для решения медико-биологических задач. Достаточно успешными являются работы по оксидным покрытиям на металлах и их сплавах для придания им высоких электроизоляционных и других свойств. Существенной проблемой для наших ученых является слабая инструментальная исследовательская лабораторная база и отсутствие опытно-производственного комплекса.

Беседу вел Наиль Шабиев

Техническая поддержка портала
Создано 11 сентября 2008. Отредактировано 11 сентября 2008.
© Администрация Главы Республики Карелия, 1998-2019
При использовании материалов гиперссылка на портал обязательна.