Новейшие достижения в области нанотехнологии

Автор: Бырдин В.С., кандидат технических наук.

     Исследование и разработки  в области нантехнологии сегодня охватывает едва ли  не все отрасли промышленности. Сплавы, керамика, новые материалы различного назначения, катализаторы, лекарства, энергетические установки – везде появляется нанотехнологический след.

      Российские  ученые   показали, что  строительная  индустрия, например , представляет  собой гигантское поле  деятельности  для  нанотехнологии. Ученые, работающие  в области  строительного материаловедения, создали новые виды бетонов, которые  в обиходе  получили  название  «нанобетон». В отечественной  строительной индустрии освоено  изготовление  бетона с добавлением  базальтового фиброволокна, на поверхность  которого  наносят  углеродное нанокластеры с их  помощью отремонтирован мост через Волгу в Кимерах в 2007. В настоящее время добавки диоксида  титана широко применяются в красках, специальных ценных и других  строительных материалах.

     Дело в том,  что под влиянием солнечного света  наночастицы  этого соединения  работают как фотокализатор, преобразуя  атмосферный  кислород и пары воды. Этот атомарный  кислород  обладает   большой  активностью  и его достаточного для окисления  и разложения  органических загрязнений, дезодорирования помещений, уничтожения бактерий. Задание  из цементных  композитов  с наночастицами СО2  сохраняют свой  цвет в течение длительного времени  даже под воздействием  агрессивной  городской среды. Здания и дороги  из таких  бетонов строят  в Европе с 1990-х годов (1)

     Отечественными  ученными  разработан  новый  вид  маховика  двигателя  из нанографита, что даст  возможность  в считанные  годы электрифицировать  транспорт  и модернизировать  саму  автономную  отрасль (2)

     Специалисты  компании «Инвест  Трупп» предложили  использовать  углеводородные  наночастицы-нанотрубки, фуллерены, а также минерал в котором они содержатся  в качестве наполнителей термоэлопластов. В результате  при введении 2% по массе  наночастиц прочность полимера выросла на 80% сопротивление материала разрыву – в два раза, а модуль  пригодности, характеризующий жесткость- в 1.5 раза.

     Специалисты   Института  проблем химической физики РАН, создали катализатор, очищающий  воздух от угарного газа, на основе  детонационных  наноалмазов. По своей  миниатюрности они в 30 раз превосходят  имеющие аналоги (6) специалисты  СКТБ «Технолог» создали  новую технологию  очистки  детонационных наноалмазов, которая  дает возможность  получение практически чистых наноалмазов. Выход наноалмазов по новой технологии  возрастает в два раза, а содержание углеродов них  достигает 96-98% вместо 88% что снижает их себестоимость вдвое, а это повышает Конкурентоспособность  материалов из них (3)

      Новые фильтрующие  и собирающие материалы, а также носители для  катализаторов  на основе наноструктруированного углерода создали специалисты  института  проблем переработки  углеводородов  РАН. Эти  материалы  отличает  развитая пористая структура  и высокая прочность  на истирание. Поэтому они хороши для очистки  газов  и сточных вод  от твердых частиц  и органических соединений, а также для очистки  продуктов  химического производства от  неизрасходованных  реагенов, испытания  показали , что концентрация органических веществ  в сточных водах  уменьшалась на 95.6-96.8% а концентрация ацетиленговых соединений в продуктах переработки нефти на 95.5- 99.9% (7)

     В пищевой промышленности  созданы  наночай, нановитамины, нанобиодобавки, которые  позволяет  управлять процессами  в организме. (5)

     Американские ученные  разработали  специальные  смеси  природных ферментов  для производства биотоплива. Эти  смеси  ферментов  способные  преобразовать  сложные трудноразлогаемые  растительные углеводы, в том числе и целлюлозу в простые  сахара, которые затем  бактериями перерабатываются в этанол. Полученный таким  образом  биоэтанол намного дешевле, чем  производимый по существующим биотопливым технологиям. Он может  быть использован в двигателях  различных транспортных  средств, при этом выбросы  углекислого газа будут существенно ниже, чем  выбросы сжигания традиционного  углеводородного топлива.

     Исследователи из Университета  мэриленд (США разработали новый способ  борьбы с инфекционными заболеваниями без применения  антибиотиков. Как известно, антибиотики  имеют  множество  побочных эффектов, таких  как привыкание организма, аллергических  реакции,  уничтожение  полезной флоры организма и др.  Американские  ученые  смогли  обнаружить  и остановить   распространение   болезнетворных бактерий с помощью микроскопической  биохимической «нанофабрики». Это «нанофабрика»  обнаруживает  специфические болезнетворные  бактерии и их  обезвреживает, причем действует  избирательно,  не затрачивая полезные  микроорганизмы. Кроме того, данный  механизм  позволяет  обнаружить  инфекцию  на ранних стадиях, минимизировать последствия  и помочь  организму  самому справится  с заболеванием, не прибегая к применению антибиотиков.

     Новые идеи  осуществляют  ученые  Нидерландов  в Роттердаме. Здесь   реклама  Маас   впадает  в Северное море, в результате  чего соленая  вода  смешивается с пресной. Это  обстоятельство  вдохновило  ученных Голландского центра экологических рациональных  водных  технологий «Wetsus» начать  работу  над  инновационным проектом ученые считают, что  считают, что смогут  получить  энергию  благодаря  разнице  в солености  разных  типов  воды. Для  этого  они создали специальную  установку, которая состоит  из резервов с пресной  соленой водой  и обогащенной электронами  жидкостями. Первые  два  соединены трубками с отдельными частями специальной  диафрагмы, а вода  в последнем запускает  химический процесс. Модель  наглядно  демонстрирует : Когда  морская вода  снижается. Если же разместить  селективную  мембрану  между жидкостями и, то уровень  концентрауии  можно контролировать и потенциально  вырабатывать энергию. Руководитель проекта  Йоос Вееерман объясняет: «В морской воде есть  два  различных типа ионов – натрия и хлора,  положительные  и отрицательные. Они также  имеют  два типа мембран: одна позволяет пройти лишь положительному иону, другая- отрицательному. Положительные ионы проходят через одну мембрану, а отрицательные через  другую, таким образом  получаем электрический  поток  между  морской и пресной водой.»

     Исследовательскую  программу  этого центра  поддержали правительство стран и компании  энергетической  и машиностроительной отрасли. Основные  задачи  проекта-  разработка  рентабельных мембран   и испытания прототипа в реальной  среде. После  длительных  исследований  ученые пришли  к выводу, что  дельты рек, где есть и соления вод  - наилучшее места  для  добычи «голубой» энергии  с одного  кубометра  воды  можно добывать мегаватт энергии в секунду (1)

Литература

1. О.Фиговский- академик Европейскогй академии наук зачем «закрывают» науку в России Экология и жизнь 5, 2010 с 20
2. Т.В Крюков  Нанографит для  «атмобиля» Химия и жизнь 6, 2009 с 15
3. "роснаука" Химия и жизнь 8, 2009 с 3
4. Л.Н Стрельников Новое в нанотехнологии, Химия и жизнь 11, 2009 с 3
5. "роснаука" Химия и жизнь  11, 2009 с 17
6. "роснаука" Химия и жизнь 12, 2009 с 2
7. "роснаука" Химия и жизнь 1, 2009 с 3