26–28 октября с.г. в Экспоцентре в рамках международного Форума по нанотехнологиям «Роснанотех-2011» продолжает работу выставочная экспозиция. Свои достижения демонстрирует не только «Роснано». Оказывается, есть что показать в этой сфере учёным из Госкорпорации «Росатом». Свои наноразработки представили несколько предприятий атомной индустрии. Учёные научились производить нанографит, который так необходим в здравоохранении, машиностроении, авиастроении, атомной промышленности, а также наладили выпуск высокопрочных проводов, потребность в которых есть не только у железнодорожников, лётчиков, но и у строителей подводных лодок.
Что же такое это нано? «Нано – это не какая-то отрасль промышленности, – считает академик РАН Михаил Алфимов. – Это мотор, который в ближайшие 50 лет потащит всю мировую экономику. Будущий рывок можно сравнить с революцией, совершённой паровой машиной Уатта».
Весь мир в одном мегакомпьютере
Человечество, научившись манипулировать отдельными атомами, сможет синтезировать всё что угодно. И производить не только нанографен или суперпровода. Учёные уже рисуют картины обозримого будущего, когда нанотехнологии преобразят весь мир. Будут ликвидированы голод, страшные болезни, загрязнение окружающей среды и другие очень острые проблемы. Практически всё, что необходимо для жизни и деятельности человека, может быть изготовлено непосредственно из атомов и молекул. Продукты питания – из почвы и воздуха, точно так же как их производят растения; кремниевые микросхемы – из песка. Нанокомпьютеры и наномашины заполнят всё окружающее пространство: они будут находиться между молекулами воздуха, присутствовать в каждом предмете. Окружающий мир превратится в один гигантский компьютер. Но тут важно понимать: рынок сверхвысокопрочных нанопроводов не является массовым. И пока в зарубежных лабораториях «выращивают» нанобифштексы из почвы и нанокостюмы из воздуха, российские инженеры «выращивают» кое-что иное.
Выносливее стали
Ещё известный русский учёный Михаил Ломоносов говорил, что всё вокруг состоит «из корпускулов»... И всё это можно, при желании, разобрать на маленькие частички. И из этих частичек построить что-то новое.
– В ОАО «ВНИИ неорганических материалов» (сокращённо – ВНИИНМ, входит в ГК «Росатом», это ведущий институт по разработке делящихся, радиоактивных, конструкционных, сверхпроводниковых и наноматериалов. – «АН») разработана промышленная технология изготовления нового класса электротехнических высокопрочных, высокоэлектропроводных материалов с нанометрическим уровнем дисперсности структуры с прочностью на уровне стали, – рассказали в пресс-службе топливной компании Росатома ТВЭЛ. – И высокой электропроводностью на уровне
60–85% от электропроводности высокочистой меди.
Уже подписано инвестиционное соглашение между ОАО «Роснано» и ВНИИНМ по созданию промышленного производства сверхвысокопрочных наноструктурированных проводов. Производством займётся СП – проектная компания НПП «Наноэлектро», участниками которого будут Роснано и ВНИИ неорганических материалов.
Общий бюджет проекта составляет 1,02 млрд. рублей.
Повысит надёжность авионики
Чем интересно изобретение учёных из ВНИИ неорганических материалов и их совместная работа с Роснано? Сегодня целевым сегментом рынка являются провода для специального применения. К ним предъявляются повышенные требования как в прочности, так и в электропроводности. К таким сегментам можно отнести провода для производства импульсных магнитных систем для научных центров, связанных с исследованиями в высоких магнитных полях. Такие провода используются для реализации магнитоимпульсного метода штамповки серийных деталей сложной формы. Применение разработанных проводов в качестве индукторов позволит в два раза повысить мощность и, как следствие, эффективность и возможности оборудования для штамповки и сварки, а также композиционные контактные провода для скоростного железнодорожного и городского троллейного транспорта. Создание линий скоростного железнодорожного транспорта требует замены контактной сети в связи с повышением требований по механической прочности, износостойкости, коррозионной стойкости, особенно в странах с холодным климатом. Эти провода повышенной надёжности необходимы для авиационной и космической техники. И в робототехнике.
Получается, у этого изобретения – большое жизненное пространство.
Заметки на полях
Центр нанотехнологий и наноматериалов Росатома создан 25 октября 2006 года. Ответственность за взаимодействие с Роснано возложено в атомной госкорпорации на ОАО «ТВЭЛ».
Пухообразный материал
Идём дальше. Сибирский химический комбинат (СХК), входящий в росатомовский ТВЭЛ, начал производство наноструктурированного графита.
– Нанографит представляет собой пухообразный углеродный материал низкой плотности и является химически безопасным для человека продуктом, – рассказывает один из разработчиков Владимир Мазин. – Высокая адсорбирующая способность частиц нанографита открывает большие перспективы его применения. Потенциальные области применения: в производстве твёрдых экстрагентов, являющихся сорбентами радиоактивных элементов; модификатор связующего в производстве композиционных материалов; сухие и наномодифицированные смазочные материалы, противоизносные добавки в жидкие смазки; наномодификаторы жидкого топлива для повышения скорости и полноты сгорания, увеличения силы тяги; электропроводящие покрытия и чернила для струйных принтеров; для медицинских целей: адсорбирующие раневые повязки, лечение раковых заболеваний, заболеваний кровеносных сосудов (тромбы, бляшки).
Нанографит не гниёт, не усаживается, не слёживается, не разрушается, не уплотняется, не оседает, не стареет и ни с чем не взаимодействует и почти ничего не весит. Один его грамм занимает объём в один литр. Он прочный, великолепно смешивается с органическими жидкостями, отлично диспергируется в эпоксидной смоле. В итоге получаются стеклопластики с совершенно уникальными прочностными характеристиками. Из них можно делать перегородки, упрочняющие оболочки, пропеллеры, фюзеляжи и прочие детали самолёта. У исследовательской группы уже готова довольно продуктивная технология для производства стеклопластиков, модифицированных нанографитом. Углеродные пластины обладают уникальными сорбционными свойствами: поглощают в 100 раз больше, чем активированный уголь.
Первый «нанотехнолог» – Левша
Немного истории. Впервые о нанотехнологиях «вслух» заговорил известный американский учёный Ричард Фейнман. В своём выступлении «Там внизу много места» в 1959 г. в Калифорнийском технологическом институте Фейнман предположил: возможно механически перемещать одиночные атомы при помощи манипулятора соответствующего размера. Он предложил построить механизм, создававший бы свою копию, только на порядок меньшую. Созданный меньший механизм должен опять создать свою копию, опять на порядок меньшую, и так до тех пор, пока размеры механизма не будут соизмеримы с размерами порядка одного атома. Последний этап полученный механизм соберёт свою копию из отдельных атомов. Принципиально число таких копий неограниченно, можно будет за короткое время создать любое число таких машин. Эти машины смогут таким же способом поатомной сборкой собирать макровещи.
Любопытно, что идеи, изложенные Фейнманом, совпадают с фантастическим рассказом известного советского писателя Бориса Житкова. В рассказе «Микроруки», опубликованном в 1931 г., Житков описал способы изготовления микроманипуляторов. Но ещё раньше про «нанотехнологии» рассказал известный русский писатель Николай Лесков в своём произведении «Сказ о тульском косом Левше и о стальной блохе», 1881 г.). Напомним, Левша подковал блоху и говорил о своей филигранной работе так: «…был бы лучше мелкоскоп, который в пять миллионов увеличивает, так вы изволили бы увидать, что на каждой подковинке мастерово имя выставлено: какой русский мастер ту подковку делал».
Выходит, что Левшу можно считать первым в истории «нанотехнологом». Получается, что на Российской земле по-прежнему не спит инженерная мысль: наши учёные, несмотря на все обозримые трудности, толкают страну вперёд. Ибо наногонка уже идёт во всём мире: уже есть не только гражданские, но и военные наноустремления. Кто-то ломает голову в нанолабораториях над нанопродуктами и нанолекарствами, а у нас – «космические» цели.
Справка «АН»
Корпускулы – от лат. corpusculum – «тельце» – элементарные тела, составные элементы макроскопических тел; частицы в классической (неквантовой, микроскопической) физике, считающиеся очень маленькими элементами вещества. Из «корпускулов» состоят все тела, содержащие некоторое количество «элементов» (атомов).
Греческое слово «нанос» означает «гном» или «карлик».
Электроавтобус из Новосибирска
Что ещё есть в «рукаве» у учёных-разработчиков Росатома? И что ещё покажут на Международном форуме по нанотехнологиям?
Сегодня в Новосибирске заканчивается строительство крупнейшего в мире завода – это совместное предприятие китайской компании Thunder sky и Роснано под брендом ЛИОТЕХ – по производству литий-ионных аккумуляторов (ЛИА).
– ТВЭЛ реализует программу импортозамещения материалов и комплектующих для этого завода, – рассказали в пресс-службе компании ТВЭЛ. – На площадке дочернего предприятия компании НЗХК (Новосибирский завод химконцентратов) инициирован проект по созданию производства ключевого компонента ЛИА: катодного материала, составляющего до 40% стоимости аккумулятора.
Ещё ТВЭЛ совместно с ЛИОТЕХ активно участвует в реализации программы строительства электроавтобусов. Уже заказаны два прототипа электроавтобусов для проведения опытной эксплуатации в Новосибирске. Один из них представлен на Международном форуме по нанотехнологиям.
Мощности завода ЛИОТЕХ позволят производить литий-ионных аккумуляторов для установки на 5–6 тыс. автобусов (в год). ТВЭЛ планирует создание кластера производств на базе своих промышленных площадок в Норвосибирске, Владимире и Томске, включающих не только изготовление аккумуляторов, материалов и комплектующих для них, но и изготовление систем накопления электроэнергии, систем электродвижения.