20 ноября 2017 Г. Нанотехнологии и наноматериалы Российские нанотехнологии STRF.RU регистрация вход

   
Подписка
Главная / Новости и События / Интервью
Редколлегия
Контакты
Размещение рекламы
Партнёры
форум
В мире НАНО
Реклама

ХИМИК.РУ

Новости и События

Интервью

Наноматериалы функционального назначения

На вопросы корреспондента отвечал академик Берлин А.А., директор Института химической физики РАН

Александр Александрович, расскажите, пожалуйста, о наноматериалах функционального назначения. Что это такое?

- Речь, по-видимому, идёт о материалах, в которых содержатся частицы наноразмера, в частности - о нанокомпозитах. Причем не обязательно все измерения частицы имеют размер десять в минус восьмой, десять в минус девятой метра: это может быть волоконце маленького диаметра, или достаточно тонкая пластинка.

Существует множество материалов такого типа: ведь когда вы уменьшаете размер, изменяются свойства самой частички. К примеру, структура и свойства нанотрубок и наночастиц углерода, фуллеренов, состоящих из нескольких десятков атомов углерода (С60, C70), кардинальным образом отличается от структуры макроскопических блочных веществ – стеклоуглерода, алмаза, графита, построенных из атомов того же физического элемента. Нанотрубки углерода имеют уникальную проводимость и теплопроводность. Последняя у них намного выше, чем у меди, и поэтому для повышения теплопроводности медь специально армируют нанотрубками. Частички, у которых очень высокое отношение одного характеристического размера к другим (нановолокна, нанотрубки, графитовые нанопластинки), проявляют уникальные физико-механические свойства.

А если взять какой-нибудь полимер, который обычно является диэлектриком, наполнить его проводящими нанотрубками или нанопластинками, то даже при очень маленьких концентрациях этих частиц вы будете наблюдать высокую проводимость композита. Всё это пока слишком дорого, но, как известно, если есть спрос, то цена довольно быстро падает, поскольку растёт производство.

Если наноразмерные частицы помещаются в полимерную матрицу, таким образом, что и расстояние между этими частицами оказывается очень маленьким, получается структура с очень большой удельной поверхностью. И, если эти частички являются ингибиторами деструкции или катализаторами каких-то процессов, они будут работать гораздо более эффективно, нежели крупные частицы.

Кроме того, в наноразмерных системах совершенно иначе протекают твердофазные реакции. Например, характеристики горения твёрдого бикомпонентного ракетного топлива - по сути, смеси порошков - при переходе на уровень «нано» резко меняются: увеличивается скорость протекания реакции и другие функциональные свойства. К сожалению технологии производства такого топлива все еще дороги, но интерес к ним весьма велик.

Будущее разработок наноматериалов функционального назначения несомненно. Хотя я думаю, что общественный интерес к этому направлению исследований сильно преувеличен.

Интересно слышать это от Вас. Чаще люди такого калибра жалуются на недостаток общественного внимания к нанотехнологиям, даже призывают принять срочные меры.

- Это еще зачем? Конечно, и в школах, и в институтах нужно рассказывать про нанотехнологии, как и про любую другую новую развивающуюся область, когда она становится востребованной. Но делать из этого национальную идею все же не стоит. У нас есть важнейшие проблемы, например, энергосбережение, альтернативные источники энергии, экономия или замена органических полимерных материалов из нефтяного сырья, проблемы, связанные со здоровьем и питанием человека, и т.д. Какое место в решении этих проблем займут нанотехнологии будет зависеть от конкурентности конкретных технологий. А превращать нанотехнологии в национальную идею с огромным финансированием означает «пилить» бюджет.

А как обстоят дела в этой области у нас в России?

- Наноэлектроники я касаться не буду, это не мое поле, а про материалы скажу. Конечно, мы отстаём. За последние пятнадцать лет российскую науку почти прекратили финансировать – стоит ли теперь удивляться, что ее развитие идет очень медленно. Хотя некоторые вещи и у нас делаются на вполне приличном уровне, например, методы исследования наночастиц - взять ту же туннельную микроскопию. Но в области новых материалов мы сильно отстаём. В мире такие материалы уже полным ходом выпускаются промышленно, а мы пока всё больше исследуем – в рамках наших смешных бюджетов.

Какие Вы можете назвать группы, или центры, которые активно работают у нас, и за границей?

- За границей их огромное количество. У нас наноматериалами функционального назначения, а точнее полимерными нанокомпозитами, занимаются сегодня почти все полимерные центры. Например, это институт синтетических полимерных материалов, ИНЭОС, институт химической физики, многие другие. Также серьезно изучаются функциональные материалы, которые можно использовать как катализаторы, например, в институте катализа СО РАН.

Александр Александрович, а чем занимается Ваша группа?

- У нас в институте наноматериалами занимается несколько групп. Группа в полимерном отделе исследует нанокомпозиты на основе полиолефинов, монтмориллонита, и других глин – разрабатывает технологию изготовления, изучает ряд теоретических вопросов, проводит расчёты свойств композитов и самих частиц, их моделирование.

Интересные работы появились и по такому композиту как тефлон/углерод. Есть такое вещество – фторуглерод, который инициирует полимеризацию тетрафторэтилена, причем его туда можно поместить очень немного. Фактически получается тетрафторэтилен с очень маленьким количеством углеродных частиц: такое впечатление, что частички углерода расслаиваются в процессе полимеризации. Эти исследования пока находятся на начальной стадии, но уже получены интересные результаты.

Фундаментальные разработки – это здорово. А есть у вас результаты, которые можно было бы внедрить в производство?

- Конечно, есть! Но, увы: в нынешних условиях их внедрение практически неосуществимо. Почему? Все просто: в постперестроечный период у нас в стране была полностью разрушена отраслевая наука. Это раньше была классическая цепочка: наука - фундаментальная академическая или вузовская, – отраслевой институт – промышленность. У нас были совершенно блестящие отраслевые институты: институт волокна в Мытищах, Научно-исследовательский институт пластических масс им.Г.С. Петрова. Сегодня все в прошлом, ничего нет. И где прикажете внедрять? Нет, мы, конечно, пытаемся что-то делать, но теперь это очень тяжело.

Неужели в России совсем нет технологических центров роста, где можно довести разработки до стадии промышленного производства?

- Не все так плохо, несколько материаловедческих институтов все же сохранились – исключительно благодаря выдающимся личностям. Например, институт ВИАМ, специфический для авиационных материалов. Он сохранён фактически как отраслевой институт. Есть и другие институты, занимающиеся функциональными материалами, которые еще живы, но чуть в худшем состоянии. Институтов же и центров, которые занимались бы отраслевой полимерной наукой, практически не осталось совсем. Один центр пытался сделать Михаил Ходорковский, но он успел только начать эту работу. А теперь, по известным причинам, этого центра уже нет. Вместо этого в высоких коридорах веют новые ветры. Например, от замминистра науки я слышал идею, что отраслевые институты и вовсе не нужны, потому что, мол, прикладные исследования могут делаться в научных центрах при крупных фирмах. Как пример он приводит фирму «Дюпон». Но у нас же нет таких фирм, как «Дюпон», мы ещё до этого не доросли. Крупные российские компании, такие как «Норникель», конечно дают деньги на исследования, но чтобы у наших корпораций были собственные исследовательские центры? Я такого не знаю.

Вообще, ломать – не строить, а у нас разрушили все. Ну ладно, кому-то изнутри это трудно осознать – так есть же перед глазами пример Германии, где до войны очень хорошо были развиты и химия, и физика, и вообще, она была передовой в научном плане страной. Но Гитлер с этой наукой разными способами расправился, а после войны, хотя деньги в науку там вкладываются регулярно и помногу, передовой она так больше и не стала. Да, там очень неплохая современная наука. Но восстановить довоенный уровень оказалось практически невозможным. И это нам урок: нужно всего ничего, чтобы разрушить, и десятки лет, чтобы восстановить.

Записал к.ф-м.н Озерин С.А.

обсудить публикацию

версия для печати



ай вао
Интервью

Композиты на острие 3D-принтинга


Учёные СПбПУ и Сколтеха разрабатывают «софт» и «железо» для трёхмерной печати композиционных изделий

читать полностью читать полностью




Acta Naturae



© ООО «Парк-медиа», 2007-2008

Разработка - Metric

Все права защищены
Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100