Свойства по заказу

  • Автор  Ольга Непомнящая
Оцените материал
(1 Голосовать)
Свойства по заказу Свойства по заказу

В настоящее время наблюдается бум в развитии полимерных композиционных материалов. И это не случайно. Традиционные «чистые» полимеры, включая композиции со специальными добавками (пластификаторы, стабилизаторы, антипирены и др.), в значительной степени исчерпали свои возможности, а научно-технический прогресс требует материалы с новыми свойствами. В Узбекистане решением этой проблемы занимается лаборатория наноструктурных композитных полимерных материалов при Научно-исследовательском центре химии и физики полимеров Национального университета. О том, какие секреты скрываются за его дверями, рассказал заведующий лабораторией профессор Нигмат Ашуров.

 

    — Повышенный спрос на полимерные композитные материалы наблюдается во всем мире. Понятно, что они более современные и с более совершенными свойствами. Но хотелось бы это представить в сравнении.
    — Начнем с того, почему это актуально. Полимерные композитные материалы (ПКМ) окружают нас буквально всюду. Это резина, конструкционные пластмассы, древесностружечные и древесноволокнистые плиты, линолеум и искусственная кожа, стеклопластик и многое другое. Сфера их применения практически не ограничена — от бытовых изделий до ракетостроения.
    При этом у ПКМ имеется ряд преимуществ над традиционными видами материалов — металла, керамики, дерева и т.п. Во-первых, это уникальное сочетание свойств, не характерное для других материалов: упругопрочностных, деформационных, ударных, температурных, теплопроводных и других. Во-вторых, возможность управления свойствами ПКМ путем простого изменения состава и условий получения. И, что немаловажно, это сохранение основных достоинств полимеров, то есть сравнительная легкость переработки и низкая плотность.

 

Традиционные полимерные композитные материалы

позволяют улучшить заданные характеристики максимум

на 30 процентов, тогда как с применением нанотехнологий

этот показатель может достигать сотен процентов


    Кстати, ПКМ уже настолько широко вошли в нашу жизнь, что стали своеобразным мерилом развития. Так, одним из общепринятых в мире критериев благосостояния общества является количество произведенных пластических масс, приходящихся на душу населения. В этом отношении наиболее развиты США, Япония, Германия, где данный показатель превышает 100 кг. Для сравнения, в России — менее 30 кг, и там поставлена задача в ближайшие 4 года довести его до 70 кг. В Узбекистане эта цифра пока составляет менее 10 кг.

 

Одним из общепринятых в мире критериев благосостояния

общества является количество произведенных

пластических масс, приходящихся на душу населения


    В принципе, композитные материалы получили свое развитие в середине прошлого века. Но настоящий прорыв случился, когда их стало возможно изготавливать с применением нанотехнологий. И хотя это довольно молодое направление в науке, оно может похвастаться рядом значимых достижений.
    Если же говорить о сравнении, то традиционные ПКМ позволяли улучшить заданные характеристики максимум на 30 процентов, тогда как с применением нанотехнологий этот показатель может достигать сотен процентов. Но нужно учитывать, что главное условие для создания полимерного нанокомпозита — достижение равномерного распределения наночастиц наполнителя в матрице полимера. Благодаря высокой поверхностной энергии наночастиц обеспечивается усиление их взаимодействия с матрицей, и этот принцип лежит в основе получения материалов с заранее заданными свойствами. Потому производство нанокомпозитов представляет собой высокотехнологичную отрасль и требует проведения серьезных научных исследований в области нанотехнологий. Наша лаборатория уделяет особое внимание фундаментальным исследованиям именно в этой области.

 

Узбекистанским ученым удалось при помощи

нанотехнологий решить проблему с радиационно-

защитными материалами для рентгеновских

кабинетов с привлечением свинцовых отходов


    — Логическим продолжением фундаментальных исследований рано или поздно должны стать инновационные разработки. У вас уже есть какие-то предложения в этом плане?
    — Мы тесно работаем с Шуртанским газохимическим комплексом. На предприятии налажено производство алюкобонда на основе полиэтилена, который активно применяется в качестве декоративной обшивки зданий. Но у этого материала есть большой «минус» — он очень легко горит. Мы разработали технологию, которая позволяет сделать алюкобонд трудногорючим, причем при помощи отходов, которые имеются на предприятии.
    В частности, в процессе производства образуется такой отход, как оксид алюминия. Причем количество отходов довольно большое — сотни тонн в год. Переработка продуктов отхода в гидроксид алюминия позволяет получить прекрасный антипирен для полимерных материалов. Антипирен — это вещество, позволяющее материалу сопротивляться огню за счет различных механизмов действия, включая значительное снижение тепла и дымовыделения.
    Мы предлагаем на базе Шуртанского газохимического комплекса организовать производство из отходов отечественных антипиренов и в совокупности с нанотехнологическими приемами производить трудногорючий алюкобонд. При этом его цена не только не повысится, а даже, наоборот, снизится, поскольку доля наполнителя составит 50–60% и доля исходного дорогостоящего сырья уменьшится.
    Еще одно предложение, связанное с нанокомпозитами, — это изготовление труб из полиэтилена для горячего водоснабжения. Сейчас они производятся из полипропилена, который значительно дороже. Наши ученые модифицировали полиэтилен и сейчас испытывают его в специальной лаборатории. Срок эксплуатации будет такой же, как и у труб из полипропилена, то есть 25–30 лет. Мы сейчас находимся на стадии проведения опытных испытаний, которая призвана показать всем отечественным производителям выгоды данной инновации. Внедрение этой инновационной разработки даст заметный экономический эффект, поскольку позволит выпускать качественную продукцию с гораздо меньшими издержками.
    Очень успешной стала инновационная разработка по созданию радиационно-защитных материалов. Это был целый научный проект Европейского научного сообщества «Коперникус-2», в котором приняли участие 8 стран. И именно нашим ученым удалось при помощи нанотехнологий решить проблему с радиационно-защитными материалами для рентгеновских кабинетов (ковриков и т.д.) с привлечением свинцовых отходов. Помимо прочего, «плюсом» нашей разработки стало то, что средства защиты стали значительно легче, чем применяемые до этого.
    К числу прикладных относится и разработка для такого крупного предприятия, как «Максам-Чирчик». Там выпускаются низкотемпературные катализаторы конверсии монооксида углерода с водяным паром, для чего используются два ценных металла — цинк и медь. Благодаря нанотехнологиям, ученым нашей лаборатории удалось снизить потребление меди более чем на 10%. То есть наши инновационные технологии позволяют не только снижать себестоимость, но и решать вопросы ресурсосбережения. В настоящее время проводятся испытания, и если они завершатся успешно, а первые результаты показывают, что это будет именно так, то в республике начнется производство нанокатализаторов.
    Помимо этого, мы уже сейчас готовы предложить для машиностроения технологии по производству ударопрочных бамперов и трудногорючих подкапотных изделий.

    — Известно, что в лаборатории ведутся исследования в области альтернативной энергетики. Какую роль здесь могут сыграть нанотехнологии?
    — В лаборатории ведутся исследования в области солнечной энергетики, а конкретнее — по созданию солнечных преобразователей. Есть три подхода к генерации солнечной энергии в другие виды энергии: с помощью классического кремния, тонкопленочных неорганических полупроводников и полимеров. В первом случае самый высокий КПД — 20–25%. Но такие панели очень тяжелые и требуют больших площадей. Эффективность преобразования с помощью полимеров — самая низкая, около 10%, но интерес к ним в мире возрастает, поскольку эти преобразователи в 300 раз тоньше кремниевых, всего 1–3 микрона. И поскольку они очень тонкие, то открываются огромные перспективы их использования. Нет проблем их интеграции со строящимися зданиями. Ими можно покрывать окна, изготавливать из них шторы и т.д. А это неограниченные площади, их не нужно специально выделять при строительном проектировании. Каждое здание будет способно полностью обеспечивать себя энергией, причем с излишком.

 

Создание наноструктур в полимерных системах

является наиболее перспективным для получения

высокоэффективных энергосберегающих

материалов на полимерной основе


    Недавно в течение 2012–2014 годов в направлении по созданию органических солнечных преобразователей произошла революция. Было обнаружено, что использование в качестве абсорбера солнечного излучения соединений, подобных минералу перовскит, повышает КПД с 10 до 22%. Однако есть одно «но» — он очень быстро деградирует в окружающей атмосфере. Ученым некоторых стран удалось его стабилизировать, и даже кое-где начато опытное производство перовскитных солнечных ячеек. Но, естественно, эти технологии держатся в секрете. Поэтому мы проводим свои изыскания, призванные разработать технологии, которые позволят повысить срок службы ячеек и усилить показатели преобразования солнечной энергии в электрическую.

    — Какие еще актуальные направления находятся в поле вашего внимания?
    — Поскольку количество полимерных композитных материалов ежегодно увеличивается, возникает вопрос, что с ними делать, когда они превращаются в отходы. Практика показала, что если их перерабатывать, то такие полимеры теряют свои свойства. Решение было найдено опять же с помощью нанотехнологий. Они позволяют вернуть изделие в фазу первичного сырья и опять изготовить необходимый материал с заданными свойствами.
    На наш взгляд, эффективность любого технологического процесса напрямую зависит от уровня научной разработки. Обычные традиционные подходы по получению ПКМ, как правило, завершаются громоздкими и энергоемкими технологиями. Создание наноструктур в полимерных системах является наиболее перспективным для получения высокоэффективных материалов на полимерной основе.

 

 

Ольга Непомнящая

Архив номеров за 2017 год

№5 май 2017 г.

№5 май 2017 г.

Содержание.

№4 апрель 2017 г.

№4 апрель 2017 г.

Содержание.

Статьи номера

№2 февраль 2017 г.

№2 февраль 2017 г.

Содержание.

Статьи номера

№1 январь 2017 г.

№1 январь 2017 г.

Содержание.

Статьи номера

Задайте вопрос эксперту

Воспользуйтесь возможностью задать вопрос экспертам, выбрав в списке ниже интересующую вас тему. Ответы на наиболее интересные вопросы появятся на страницах журнала "Экономическое обозрение".
Неверный ввод
Неверный ввод

Подписка

Уважаемые читатели!

Не забудьте оформить подписку на наш журнал на 2017 год.

Подписаться на журнал можно с любого очередного месяца во всех почтовых отделениях Узбекистана.

Оформить подписку можно также через редакцию, оплатив счет.

Наши подписные индексы:
- для индивидуальных подписчиков - 957;
- для предприятий и организаций - 958.

Журнал выходит 12 раз в год.

© 2014 Review.uz. Все права защищены. Лицензия УзАПИ №1061.
Сайт работает в режиме бета-тестирования.