🗊Презентация Нанотехнологии. Понятие и основные принципы нанотехнологии

Нанотехнологии

Понятие и основные принципы нанотехнологии

Определения и принципы нанотехнологии Новые технологии – это то, что венчает многогранное движение человечества вперёд по пути прогресса. Технологии определяют качество жизни каждого человека и мощь государства. Нанотехнологии – технология объектов, размеры которых порядка 10-9 м (атомы, молекулы); включает атомную сборку молекул, новые методы записи и считывания информации, локальную стимуляцию химической реакций на молекулярном уровне и др. При этом любую химическую реакцию нельзя рассматривать как нанотехнологию

Определения и принципы нанотехнологии Новые технологии – это то, что венчает многогранное движение человечества вперёд по пути прогресса. Технологии определяют качество жизни каждого человека и мощь государства. Нанотехнологии – технология объектов, размеры которых порядка 10-9 м (атомы, молекулы); включает атомную сборку молекул, новые методы записи и считывания информации, локальную стимуляцию химической реакций на молекулярном уровне и др. При этом любую химическую реакцию нельзя рассматривать как нанотехнологию

Другие важные определения Нанонаука (nanoscience) – изучение наноразмерных материалов, процессов, явлений или устройств (Стандарт Е 2456-06). Наноконструирование (nanostructured) – объединение физически или химически различных компонентов, по крайней мере, один из которых имеет наноразмер в одном или более направлениях (Стандарт Е 2456-06). Наноматериалы – это материалы, состоящие из элементов с размерами от 1 до 100 нм (Решение Европейской комиссии от 18.10.2011 г.).

Определения наноматериалов Наноматериалы (нанофазные материалы, наноструктурированные материалы, объемные наноматериалы) – материалы, содержащие более 10% по объему наноразмерных элементов. Наномодифицированные материалы – материалы, содержащие менее 10% по объему наноразмерные элементы.

Структура наноматериалов

Атомная структура наноматериала

Определения наноматериалов Наноматериалы (нанофазные материалы, наноструктурированные материалы, объемные наноматериалы) – материалы, содержащие более 10% по объему наноразмерных элементов. Наномодифицированные материалы – материалы, содержащие менее 10% по объему наноразмерные элементы.

Способы реализации нанотехнологии Технология «сверху – вниз» (объемные технологии) Технология «снизу – вверх» (механосинтез)

Общий вид наноматериала

Способы реализации нанотехнологии Технология «сверху – вниз» (объемные технологии) Технология «снизу – вверх» (механосинтез)

Механосинтез

Дефиниции Технология (от греч. techne – искусство, мастерство, умение и ...логия), совокупность методов обработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы сырья, материала или полуфабриката, осуществляемых в процессе производства продукции; научная дисциплина, изучающая физические, химические, механические и другие закономерности, действующие в технологических процессах. Технологией называют также сами операции добычи, обработки, транспортировки, хранения, контроля, являющиеся частью общего производственного процесса. Приставка «нано» – первая составная часть наименований единиц физических величин, служащая для образования наименований дольных единиц, равных миллиардной доле исходных единиц. Нанотехнология – это совокупность методов получения продукции (изделий) посредством организации вещества на наноуровне.

Мифы нанотехнологии Безотходность технологии Наномашины и нанороботы «Серой слизи»

Нанороботы

Заблуждения нанотехнологии Нанотехнология или нанотехнологии? Нанотехнология начинается с размеров частиц меньше 100 нм? Применение нанотехнологии позволит получить лёгкие и прочные строительные материалы

Размерная граница нанотехнологии

Определения и принципы нанотехнологии Новые технологии – это то, что венчает многогранное движение человечества вперёд по пути прогресса. Технологии определяют качество жизни каждого человека и мощь государства. Нанотехнологии – технология объектов, размеры которых порядка 10-9 м (атомы, молекулы); включает атомную сборку молекул, новые методы записи и считывания информации, локальную стимуляцию химической реакций на молекулярном уровне и др. При этом любую химическую реакцию нельзя рассматривать как нанотехнологию

Зависимость прочности материала от плотности

Способы получения нанообъектов

Способы получения нанообъектов и наноматериалов классифицируются: По способу синтеза По способу организации синтеза По пригодности к промышленному производству

Способы получения нанообъектов и наноматериалов классифицируются: По способу синтеза По способу организации синтеза По пригодности к промышленному производству

Способы получения нанообъектов и наноматериалов классифицируются: По способу синтеза По способу организации синтеза По пригодности к промышленному производству

Способы синтеза

Низкотемпературная плазма Сущность метода: Плазменные установки включают генератор плазмы, реактор и устройство для закалки продуктов реакции. Наиболее простой способ – электрическая дуга в инертной атмосфере. Парообразующий материал может не только вводится в плазму извне, но и являться материалом катода. Температура струи пара 7000 К, за границе столба резко снижается (со скоростью 10-4 К/мм), что приводит к конденсации пара и образованию наночастиц. Размер наноструктур: Метод позволяет получать сферические частицы с диаметром 5-100 нм, часто с кристаллическим ядром и аморфным поверхностным слоем. Достоинства: Возможность к минитюаризации, легкость в управлении и оптимизации. Применение: В электрической дуге получают в достаточно большом количестве углеродные нанотрубки, для выделения которых используют окисление, обработку в кислотах и ультразвуковую обработку.

Способ синтеза

Молекулярные пучки (частный случай – вакуумное испарение) Сущность метода: конденсировании на подложке атомов (молекул) или их кластеров, испускаемых источником, нагретым до высокой температуры в высоком вакууме. Размер наноструктур: Метод позволяет получать металлические монослои, толщиной 5-100 нм. Достоинства: Можно формировать многослойные эпитаксиальные покрытия и рисунки (с использованием соответствующих масок) Недостатки: Необходимость создания глубокого вакуума, низкая производительность. Применение: Для получения оптических и проводящих покрытий, в микроэлектронике – для локальной кристаллизации на выбранных участках и получения гетероструктур.

Способ синтеза

Газофазовый синтез (конденсация паров, аэрозольный метод, PVD) Сущность метода: изолированные наночастицы обычно получают испарением металла или полупроводника при контролируемой температуре в атмосфере инертного газа низкого давления с последующей конденсацией пара вблизи или на холодной поверхности. Размер наноструктур: Сферические и ограненные металлические, оксидные, карбидные, нитридные частицы размером от 2 до несколько сотен нанометров. Достоинства: Простой и производительный способ получения нанокристаллических порошков, которые мало агломерируются и сохраняют низкую температуру спекания. Этот метод применяется для нанесения наноструктурных пленок различного функционального назначения. Недостатки: Широкое логарифмически-нормальное распределение частиц по размерам. Применение: Применяется для получения ультрадисперсных порошков Al2O3, Fe2O3, TiO2, CeO2, Cr2O3, ZnO, In2O3, ZrO2 имеет производительность 20 г/ч.

Способ синтеза

Ионная бомбардировка Сущность метода: для испарения металлической мишени используется потоки ионов высокой энергии. Предварительно ионы ускоряются и селектируются. Бомбардировка осуществляется в вакууме. Осаждение производится на подложку. Размер наноструктур: Металлические кластеры 2-100 атомов. Достоинства: Металлические наночастицы малого размера и узкого распределения по размерам. Недостатки: Сложное оборудование. Применение: Применяется для получения функциональных покрытий на различные материалы.

Способ синтеза

Способ синтеза

Способ синтеза

Способ синтеза

Плазмохимический синтез Сущность метода: В низкотемпературной плазме между исходными веществами могут протекать химические процессы. На следующем этапе, после закалки продуктов реакции, происходит выделение наночастиц из потока. Размер наноструктур: Частицы металлов, нитридов, боридов, карбидов, оксидов плазмохимических порошков имеют размер от 10 до 100-200 и более нм. Достоинства: Плазмохимический синтез отличается достаточно высокой производительностью. Недостатки: Широкое распределение частиц по размерам, низкая селективность процесса, высокое содержание примесей в порошке. Применение: Применяется для получения фуллеренов, нанотрубок и металлокарбогедренов (Ti8C12).

Способ синтеза

Ударные волны (трубы) Сущность метода: Образование металлических кластеров в результате больших пересыщений металлического пара, образующегося при высокотемпературном распаде (1000-2000 К) металлосодержащих соединений в ударной трубе. Ударная труба состоит из двух камер: камера высоко давления заполнена инертным газом, а камера низкого давления – парами металлоорганического соединения с инертным газом. Камеры разделены мембраной, которая разрываясь порождает ударную волну. Недостатки: Малая производительность, узкий круг используемых веществ, необходимо специальное помещение и специальное оборудование для выделения наночастиц.

Способ синтеза

Механохимический синтез

Способ синтеза

Криогенный метод Сущность метода: Распыление коллоидного или истинного раствора в камеру с криогенной средой, затем давление в камере понижают и материал нагревают. Полученные тончайшие пористые гранулы прокаливают. Размер наноструктур: Частицы с размером 0,5-5 нм. Достоинства: Возможность получения и исследования высокоактивных частиц, монодисперсность. Недостатки: Агрегация частиц при повышении температуры, сложное оборудование, необходимость работы при низких температурах, высокие энергозатраты, низкая скорость криосушки, малая универсальность метода. Применение: Получение наночастиц с расходом солевого раствора 22-25 л/ч и потребляемой мощностью 300 кВт.

Электроэрозионный метод Сущность метода: Эрозия электродов, погруженных в жидкость, под действием электрического тока. Разрушение происходит из-за образования микродуг и приводит к образованию высокодисперсных порошков. Достоинства: Получение плотных, малопористых наноматериалов. Недостатки: Сложность управления параметрами микродуг, приводящая к широкому распределению размеров частиц, малая воспроизводимость свойств порошка.

Осаждение из растворов (водной, неводной) Сущность метода: Частицы получают из коллоидных растворов путём прерывание реакции в определённый момент синтеза. Система переводится в твёрдое дисперсное состояние удалением жидкой фазы фильтрованием, центрифугированием, электорофорезом или сушкой. Размер наноструктур: Металлические кластеры от 300 атомов, методами обратного осаждения – 3-5 нм. Достоинства: Высокая селективность метода, получение стабильных нанокластеров и нанокристаллических частиц с очень узким распределением по размеру. Недостатки: Агрегация частиц, использование опасных реагентов, загрязнённость осадка побочными веществами. Применение: Производство катализаторов, ультрадисперсного SiC, нанесение покрытий в микроэлектронной технике, получение частиц с покрытиями, синтез керамики ZrO2-HfO2-Y2O3 с размером зёрен 60 нм.

Осаждение из расплавов Сущность метода: Частицы получают из коллоидных растворов путём прерывание реакции в определённый момент синтеза, однако жидкой средой служат расплавы солей или металлов. Синтез проводят при высоких температурах. Для выделения частиц металл или соль растворяют. Достоинства: Простая технология получения нанокомпозитов, несложное оборудование. Недостатки: Агрегация частиц, использование опасных реагентов, загрязнённость осадка побочными веществами. Применение: Загрязнение порошков компонентами расплава и материала тигля, протекание побочных реакций, потеря свойств наночастиц при взаимодействии с расплавом или травильным раствором.

Золь-гель метод Сущность метода: Образование золя и переведение его в гель. Золь с размерами частиц 1-1000 нм получают конденсационным или диспергационным методами. Затем концентрацию дисперсной фазы увеличивают, а дисперсионную среду удаляют. Достоинства: Доступность, технологичность, возможность регулировать распределение, размер и стабильность наночастиц. Недостатки: Продолжительность стадии удаления растворителя, высокая (до 70%) усадка изделий, полидисперсность частиц, невозможность получения анизотропных частиц и пространственно-упорядоченных систем, взаимодействие частиц с растворителем. Применение: Синтез сорбентов, катализаторов, синтетических цеолитов, неорганических вяжущих веществ, керамики, стекла со специальными свойствами.

Термическое разложение (пиролиз) Сущность метода: Осуществляется термическим разложением элементоорганических веществ, нитритов, оксалатов, амидов карбонилов амидов, гидроксидов металлов с образованием синтезируемого вещества и выделением газовой фазы. Термолиз проводится в жидком, твердом, газообразном состоянии, распылением растворов в разогретую камеру. Размер наноструктур: Нижняя граница – не менее 10 нм. Достоинства: Малая энергоёмкость, высокая технологичность оборудования, получение одно- и многослойных плёнок, простота легирования примесями, контролируемость процесса. Недостатки: Невысокая селективность и загрязнение продукта. Применение: Получение полупроводниковых наноструктурных плёнок на основе SnO2, нанопористой керамики, нанесение токопроводящих покрытий.

Электрохимическое осаждение

Темплатный метод (метод шаблонов) Сущность метода: С помощью наночастиц организуется упорядоченная структура (шаблон), свободное пространство между элементами которой заполняется требуемым материалом. Затем шаблон вытравливается и остающаяся структура – нанокомпозит. Достоинства: Возможность получения композита с заданной наноструктурой. Недостатки: Трудность подбора шаблона и его организации в требуемую упорядоченную структуру. Применение: Применяется для формирования однородной микропористой керамики на основе SiO2, TiO2, ZrO2 с применением в качестве темплата монодисперсных масляных капель в воде и золей соответствующих соединений. Для получения фотонных кристаллов, нанопроволок, наностекол, неуглеродных нанотрубок и др.

Получение наноструктур в нанореакторах

Интенсивная пластическая деформация

Ионная имплантация

Самораспространяющийся высокотемпературный синтез

Кристаллизация и микроликвация Сущность метода: Получение наночастиц и наноструктур в твёрдых аморфных веществах путём частичной кристаллизации или микроликвационным расслоением. Достоинства: Простота и возможность промышленного производства наноматериалов. Недостатки: Пространственно неупорядоченное расположение частиц по объёму, широкое распределение размеров частиц. Применение: Получение стёкол, окрашенных молекулярными и коллоидными красителями, пористых стёкол, нелинейно-оптических систем, ситаллов, фотонных кристаллов, анизотропных мембран, стёкол, содержащих квантовые точки. В ликвирующих матрицах выращивают нанокристаллы галлоидов меди.

Гетерофазный синтез Сущность метода: Основан на замещении катионов или анионов твёрдой фазы на катионы или анионы окружающей жидкой среды. Применение: Получение слоистых наноструктур, наночастиц с покрытиями.

Селективное травление Сущность метода: Осуществляется удалением одного из компонентов микрогетерогенной системы в результате химических реакций или анодного растворения. Достоинства: Доступность оборудования и простота методики. Недостатки: Широкое распределение размеров пор. Применение: Получение пирофосфорных ультрадисперсных порошков, мезопористых стёкол. Широко применяется в литографических процессах при производстве микроэлектронных устройств.

Восстановление соединений Сущность метода: Восстановление некоторых соединений (гидроксидов, хлоридов, нитритов, карбонатов) до свободных наноразмерных частиц металлов в токе водорода или при действии других восстановителей при температуре 500К. Размер наноструктур: Металлические кластеры от 2 нм, золи металлических частиц – 10…15 нм. Достоинства: Низкое содержание примесей и узкое распределение частиц порошков по размерам. Доступность реагентов, высокая скорость реакции. Недостатки: Загрязнённость продукта, сложность выделения частиц. Применение: Получение металлических катализаторов на носителях (силикагель, цеолит и др.), применяемых в промышленности, а также покрытий на наночастицах.

Способы исследования свойств нанообъектов

Методы и оборудование Исследование структуры Исследование дисперсного состава Исследование реологических свойств Исследование теплофизических свойств Исследование физико-механических свойств Исследование стойкости в эксплуатацион-ных средах

Оборудование для исследования структуры Малоугловой рентгеновский дифрактометр Рентгеновский дифрактометр Электронный микроскоп Ядерно-магнитный релаксометр Атомно-силовой микроскоп Анализатор удельной поверхности порового пространства Оптический микроскоп

Оборудование для пробоподготовки Комплект для термометрического титрования рН-метр/иономер для высокоточного измерения рН Ультразвуковой гомогенизатор Планетарная шаровая мельница Автоматический прецизионный отрезной станок Шлифовально-полировальная машина с импрегнатором для холодной заливки

Оборудование для исследования дисперсного состава Лазерный анализатор размеров, зета-потенциала и молекулярной массы частиц Лазерный анализатор размеров частиц

Оборудование для исследования теплофизических свойств Высокотемпературный дифференциальный сканирующий калориметр THB-анализатор теплопроводности и температуропроводности твердых образцов, порошков, паст и жидкостей c климатической камерой Ультразвуковой гомогенизатор Спектрометр комбинационного рассеяния на платформе конфокального микроскопа Вертикальный дилатометр

Оборудование для исследования реологических, физико-механических свойств и стойкости материала Ротационный вискозиметр с комплектом дополнительных измерительных ячеек и аксессуаров Универсальное сервогидравлическое оборудование для определения физико-механических характеристик материалов Акустико-эмиссионная система Камера комплексных испытаний

Свойства нанообъектов

Физические причины повышения свойств наноматериалов

Поверхностное натяжение

Модель изменения поверхностной энергии

Прочность

Температура плавления

Смачиваемость поверхности

Задачи нанотехнологии Методология технико-экономической оценки внедрения нанотехнологии в строительство Токсикологическое влияние нанообъектов на здоровье человека Определить рациональную траекторию наноструктурирования строительных материалов

Задача №1

Методика оценки экономической целесообразности внедрения новой технологии Критерий экономической целесообразности

Критерий экономической эффективности

Результаты моделирования

Задача №2 Наночастицы, на введении которых основаны разрабатываемые технологии как российских, так и зарубежных строительных материалов, могут попадать в организм человека через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт или другими путями. Причём негативные эффекты от введения нанотрубок превосходили результаты воздействия асбеста и кристаллического кремнезёма. Такие же проблемы выявлены при использовании наночастиц титана и серебра.

Проблемы обеспечения однородного распределения

Влияние ПАВ

Задача №3 Введение в материал синтезированных нанообъектов Синтез нанообъектов в материале в процессе его изготовления

История развития нанотехнологии в строительном материаловедении

Отечественный и зарубежный опыт

Нормативные документы

Дополнительная полезная информация Методические указания МУ 1.2.2520-09 «Токсиколого-гигиеническая оценка безопасности наноматериалов» Область применения: Требования, изложенные в настоящих методических указаниях, применяются при осуществлении государственной регистрации продукции, полученной с использованием нанотехнологий или содержащей наноматериалы, впервые разрабатываемой и внедряемой для промышленного изготовления на территории Российской Федерации на этапе ее подготовки к производству, а также впервые ввозимой и ранее не реализовывавшейся – до ее ввоза на территорию Российской Федерации.

Комплект документов Область применения и рекомендуемые уровни внесения; торговое, химическое наименование наноматериала; точное название, адрес, реквизиты изготовителя; метод получения; состав наноматериала (название и формула(ы) вещества или веществ, входящих в его состав, его (их) молекулярная масса); сведения об идентичности представленного образца выпускаемой продукции; нормативно-техническую документацию на отечественную продукцию, включая все конструкционные элементы; протоколы отдельных разделов токсиколого-гигиенических испытаний на безопасность продукции (если таковые имеются), выполненных в аккредитованных лабораториях; специфический метод определения наноматериалов в продукции; для оценки многокомпонентных материалов, если наноматериал находится в растворителе или на носителе, подробная рецептура композиции; Реквизиты импортной продукции дополнительно должны содержать: сертификаты фирмы-производителя о безопасности продукции, протоколы испытаний в аккредитованных лабораториях (центрах) зарубежных стран; физические характеристики наноматериалов (размер и распределение по размеру частиц, форма частиц, площадь поверхности, пористость, агрегатное состояние); физико-химические характеристики наноматериалов (растворимость в воде и биологических жидкостях, заряд частиц, кристаллическая структура, адсорбционная емкость, устойчивость к агрегации, гидрофобность, адгезия наночастиц к поверхности, химическая активность (в том числе способность генерировать свободные радикалы), способность к биодеструкции; молекулярно-биологические характеристики (взаимодействие с ДНК, РНК, клеточными мембранами, белками); цитологические характеристики (цитотоксичность, способность к накоплению в клетках, влияние на протеомный и метаболомный профиль); токсикологические характеристики (потенциальные пути проникновения в организм, острая токсичность, подострая токсичность, хроническая токсичность, кумулятивное действие, местнораздражающее действие, отдаленные эффекты (мутагенность, эмбриотоксичность, тератогенность, канцерогенность), иммунотоксичность, аллергенность, накопление в органах и тканях, проницаемость барьеров организма для токсикантов, проникновение через барьеры организма); разрешение уполномоченных органов страны-изготовителя на использование наноматериалов в странах-импортерах.

Распоряжение Правительства РФ №1192-р от 07.07.2011 г. К продукции наноиндустрии относится продукция (товары, услуги), произведенная с использованием нанотехнологий и обладающая вследствие этого ранее недостижимыми технико-экономическими показателями.

Категории продукции наноиндустрии в части товаров и услуг Категория «А» (первичная нанотехнологическая продукция) – товары, представляющие собой нанокомпоненты (нанообъекты и наносистемы), в том числе используемые как сырье и полуфабрикаты для производства продукции наноиндустрии категорий «Б», «В» и «Г». Условия соответствия к категории «А»: продукция содержит составляющие компоненты, которые определяют ее функциональные свойства и (или) потребительские характеристики и размер которых хотя бы в одном измерении находится в пределах от 1 до 100 нм. продукция произведена путем манипулирования отдельными атомами и молекулами, в том числе с использованием биохимических технологий.

Категории продукции наноиндустрии в части товаров и услуг Категория «Б» (наносодержащая продукция) – товары, содержащие нанокомпоненты (продукцию наноиндустрии категории «А»). Условия отнесения к категории «Б»: если нанокомпоненты придают продукции новые, принципиально важные для нее функциональные (механические, физические, физико-химические и др.) свойства или обеспечивают существенное улучшение ее технико-экономических и (или) потребительских характеристик.

Категории продукции наноиндустрии в части товаров и услуг Категория «В» – услуги (товары, не содержащие нанокомпоненты), при оказании (производстве) которых используются нанотехнологии и (или) нанокомпоненты (продукция наноиндустрии категории «А»). Условие отнесения к категории «В»: если использование нанотехнологий и (или) нанокомпонентов обеспечивает существенное улучшение технико-экономических и (или) потребительских характеристик оказываемых услуг (производимых товаров).

Категории продукции наноиндустрии в части товаров и услуг Категория «Г» – товары, представляющие собой специальное оборудование для нанотехнологий Условие отнесения к категории: обеспечивает качество измерения и (или) контроля характеристик нанокомпонентов, недостижимое иными методами. обеспечивает возможность контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами, в том числе при производстве нанопродукции категорий «А», «Б» и «В».

Нанобетон «Нанобетон … это вовсе не конкретный бетон, а только лишь обозначение бетона, который каким-то образом связан с какими-то наноматериалами, или нанотехнологиями». (А.Н. Понамарев ООО «НТЦ прикладных нанотехнологий») «Нанобетон – это группа методов и спектр наноматериалов, использование которых в различных сочетаниях позволяет управлять набором свойств строительных композиций на основе минеральных вяжущих. Общий признак: нанобетон обладает теми или иными преимуществами благодаря своей особой структуре, задаваемой на нано- и микроуровнях. При этом нанобетонами могут быть названы бетоны совершенно различных классов и марок». (М.Е. Юдович ООО «НТЦ прикладных нанотехнологий»)

Основные виды углеродных наноразмерных материалов

Фотографии многослойных углеродных нанотрубок

Фотографии астраленов

Достижения по нанобетону

Углеродные наноматериалы серии «Таунит» ООО «НаноТехЦентр» (г. Тамбов) Композиционные материалы – модифицирующая добавка УНТ повышает прочность (в 1,5-3 раза), электропроводность, теплопроводность, изменяет структуру композитов на основе полиэтилена, полипропилена, фторопластов, полиуретана и др. Строительные материалы и дорожные покрытия – применение сверхмалых добавок (0,001-0,0001%) в бетоны повышает в 1,2-2 раза их прочность, температуроустойчивость, снижает трещинообразование.

Фотография агломерации астраленов на многослойных нанотрубках

Влияние УНД на прочность бетона

Другие наномодификаторы Структурирующие добавки (наноразмерные гидросиликаты кальция) – ускорение твердения до 50%, повышение прочности сцепления до 30%, повышение прочности при сжатии в 2-3 раза, повышение трещиностойкости в 2 раза Нанолнитель (модифицированный диатомит) – ускорение твердения до 50%, повышение прочности сцепления в 2 раза, повышение прочности при сжатии в 2-2,5 раза, повышение трещиностойкости в 2 раза Наночастицы диоксида титана – экономия цемента до 10%, снижение стоимости 1 м2 изделий на 15…20%.

Другие наномодификаторы Наноразмерный диоксид кремния – повышение скорости набора прочности (увеличение тепловыделения), увеличение прочности до 30% (при содержании 12%). Органоглины (органофильно модифицированный монтмориллонит или каолинит) – вводится в полимеры в количестве до 5%; повышает жесткость полимеров (до 98%), стабильность и барьерные свойства (до 6 раз), токопроводимость. Промышленно выпускаются компаниями Elementis, Nanocor, Southern Clay (США), Süd-Chemie (Германия), Laviosa (Италия) и др.

Проекты, поддерживаемые ГК «РОСНАНО» Высококачественные препреги из углеродных и минеральных волокон на основе наномодифицированных и нанонаполненных полиимидных и эпоксидных связующих Организация мощного современного производства наноматериалов на основе крупнотоннажных полимеров и слоистых алюмосиликатных наполнителей, не имеющих российских аналогов Композиционный материал «Унирем» на основе резинового порошка в качестве модификатора асфальтобетонных смесей и битумов для дорожных покрытий Инновационные теплоизоляционные материалы Наноструктурированный гидроксид магния как огнезащитная добавка Проект «Умный дом»

Другие примеры Неметаллическая арматура Энергоэффективное стекло Коррозионно-стойкие покрытия на металлических поверхностях Пеностекло Краска-термос

Зарубежный опыт Наноразмерный TiO2 – активный фотокатализатор, очищающий воздух от COx, NOx, VOCs. Снижение содержания указанных газов до 40%. Наноструктурные композиты на основе взаимопроникающих полимерных сеток Нанокомпозиты на основе гибридной органосиликатной матрицы Полимерные нанокомпозиты с очень низкой проницаемостью и высоким сопротивлением агрессивным средам Краски с наноразмерными частицами серебра

Выводы и заключения Современная нормативная база не способствует развитию нанотехнологий в строительстве. Введение наночастиц (3D-нанообъектов) приводит к возникновению экологических проблем. Кроме того, использование активных способов распределения нанообъектов (ультразвук) в диапазоне частот промышленных аппаратов не может обеспечить гомогенизацию смесей, а применение вспомогательных веществ блокирует активную поверхность нанообъетов и не позволяет реализовать их потенциал. Стратегия реализации современной нанотехнологии в строительстве должна базироваться на использовании запасённой в веществе химической энергии, т.е. перспективны химические методы синтеза нанообъектов. Производство строительных материалов должно проводиться на базе традиционных объёмных технологий, поэтому способы управления структурообразованием должны осуществляться без существенного изменения технологической линии.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!