Нанотехнологии: стеклопакеты обозримого будущего

Как уже сообщалось tybet.ru, в начале декабря 2011 года в Москве было заявлено о старте первого в России крупного инвестиционного проекта по использованию нанотехнологий в производстве листового и энергосберегающего стекла. Корпорацией РОСНАНО, Европейским банком реконструкции и развития (ЕБРР), компанией NSG Group, представленной в России торговой маркой Pilkington и российской группой компаний «СТиС» было подписано инвестиционное соглашение о создании нового предприятия, а также строительстве нового стекольного завода в г. Раменское (Московская область) общей стоимостью 295 млн. евро (мы об этом писали в публикации от 07.12.11прим. редактора tybet.ru).

О том, как реализовывается проект, какой продукт в итоге будет представлен на рынке стекла и в перерабатывающих отраслях в обозримом будущем, читайте феврале в эксклюзивном интервью tybet.ru® с председателем совета директоров ГК «СтиС» Дмитрием Сулиным.

В качестве краткого обзора темы современного развития и использования нанотехнологий в строительном сегменте (композиты, сталь, стекло и т.д.), предлагаем вашему вниманию материал специализированного Интернет-издания «Нано Дайджест».

Применение нанотехнологий в строительстве является одним из перспективных направлений в наукоемком производстве. По мнению экспертов, высокотехнологичные материалы станут основой строительной отрасли в ближайшие десятилетия.
Использование нанотехнологических материалов для повышения функциональных свойств строительных материалов и изделий является новое перспективное направление в науке и наукоемком производстве. В строительстве применяется большое количество инновационных материалов. В то же время нанотехнологии применяются в строительстве достаточно ограничено, поскольку, как отмечают специалисты, инновационные идеи в большинстве своем ориентированы на поверхностные эффекты, а не на формирование новых структур строительных материалов. Тем не менее, изучение строительной отрасли позволяет сделать вывод о постепенном внедрении нанотехнологий в строительство.

Нанотехнологии в строительстве проявляются, в основном, в создании наноматериалов. Главным направлением в этой области является создание различных материалов со сложной структурой и уникальными прочностными или температурными свойствами, а также процессы самоорганизации веществ на атомно-молекулярном уровне, позволяющие создавать объекты без внешнего влияния. Уже созданы сверхпрочные конструкционные композиционные материалы, новые виды арматурных сталей, уникальные нанопленки для покрытия светопрозрачных конструкций, самоочищающиеся и износостойкие покрытия, паропроницаемые и гибкие стекла.

Перспективными наноэлементами для строительной отрасли являются фуллерены и нанотрубки. Фуллерены после обработки в водной среде становятся гидратированными и удерживают на своей поверхности слой ориентированных молекул воды толщиной 20-80 нм. Это значительно повышает подвижность и прочность бетона. Однако стоимость нанотрубок и фуллеренов очень высока (один грамм чистого фуллерена С60 стоит 100 долларов), а удешевить их производство пока невозможно без резкого падения их полезных свойств.

Также в строительстве могут применяться разного вида наночастицы и нанопорошки. Они могут выполнять роль адсорбентов, катализаторов и модификаторов химических реакций, технологических и конструктивных свойств изготовляемых с их применением материалов.

В металлургии нанопорошки, по мнению специалистов, помогут повысить механические характеристик сталей. Существуют различные методы их введения в металл: компактирование и спекание нанопорошков в порошковой металлургии, интенсивная пластическая деформация, обработка заготовок потоком высокоэнергетических частиц, нанесение упрочняющих металлических покрытий, кристаллизация наночастиц из аморфного состояния и внесение наночастиц-модификаторов в исходный расплав.

Другой областью применения нанотехнологий является стекло. Если нанести на поверхность флоат-стекла (стекла, полученного с помощью флоат-метода, при котором стекло при выходе из печи плавления выливается на поверхность расплавленного олова, а затем поступает через зону охлаждения на дальнейшую обработку) при его изготовлении методом пиролиза тонкий слои из оксидов металла In-SnO2, то коэффициент теплопередачи его снижается на 70-80 %, а теплопроводность стеклопакета с его использованием – в 2-2,5 раза. Если же на поверхность еще не остывшего флоат-стекла напылить специальный состав с наночастицами ТiO2, который после остывания стекла образует с ним единое целое, то такое покрытие обеспечивает нейтрализацию органических соединений на поверхности стекла и полную его гидрофилизацию, то есть вода вместе с грязью стекает со стекла. Такие стекла массово производятся в Европе, хотя их производство пока что недешево.

К сожалению, наша страна пока отстает в области практического внедрения нанотехнологий в строительную сферу от США, Японии, некоторых стран Европы. Там основной вклад в в прикладные исследования вносят крупные научные центры, наши же строительные компании не могут в одиночку профинансировать научные исследования. Необходима кардинальная модернизация материальной базы исследований, создание доступной инфраструктуры как для разработчиков, так и потребителей новых строительных материалов и технологий.