«Нано» в деталях: ученые представили разработки, которые могут изменить свойства привычных материалов

15 июля 2018, 12:18
Приставка «нано» уже не первый год на слуху: наночастицы, нанотехнологии, нанонаука в конце концов. Ученые Новосибирска погрузились в мир «нано» глубоко и сегодня готовы предложить разработки, которые могут изменить свойства привычных нам материалов: несгораемая краска, непробиваемая броня, прочные здания – всё это нас ждет уже в ближайшем будущем.

Ольга Салангина, корреспондент: «В этой бутылке как раз и находится нанопорошок. Он настолько мелкий, что, если бутылочку вот так взболтать, то кажется, что в ней переливается обычное молоко – всё потому, что размер порошка настолько мал, что если перевести в цифры, то получится одна миллионная доля миллиметра!»

Для понимания: если разбить кубик в 15 сантиметров, изготовленный из этого порошка, разрезать на части, точно кусок сыра, вдоль и поперек, а после рассыпать по ровной поверхности, то частицы займут большое футбольное поле. Ученые говорят – обычные материалы, смешиваясь с наночастицами, меняют свойства. Итогом новейшей разработки должны стать сотни новых, не известных природе материалов – к примеру, суперпрочная резина для изготовления устойчивых покрышек.

В лаборатории Института теоретической и прикладной механики для исследования свойств новейших материалов специально собрали печи, в которых нанопорошок запекают и смешивают с различными материалами. В результате не только резина прочнее – железо крепче!

Артем Филлипов, научный сотрудник Института теоретической и прикладной механики СО РАН: «Вот эта таблетка запрессовывается в эпоксидную полимерную смолу, разрезается и затем шлифуется, полируется до получения зеркальной поверхности, а потом ее можно исследовать в оптическом микроскопе, в электронном микроскопе».

Новые материалы сегодня нужны везде – строителям для возведения сейсмоустойчивых зданий, спецслужбам для надежной защиты.

Василий Фомин, академик РАН: «Броню уже выбрали всю, из стали получили всё, что только было можно, остается вопрос – чем заменить? Как ни странно, заменить – керамикой: легкой, более прочной. Бронезащита и в разные машины нужна, бронежилеты нужны, чтобы они были легкие».

Можно получить и принципиально новые виды красок.

Василий Фомин, академик РАН: «Вот эти же частички стеклянных маленьких шариков – это тоже микронного размера порошки. Вовнутрь можно загнать тот же гелий или ксенон, внести их в краску... Если раньше стенка вспыхнула бы при 200 градусах, сейчас – только при 400».

Свои задачи ставит перед учеными и оборонка – по созданию материалов для производства военных машин, танков, более легких, защищенных супермощной броней… Новые материалы понадобятся для создания новых гражданских и военных самолетов. Один из важных вопросов – как исключить во время полетов авиатехники обледенения крыльев. Одна из причин, по которой происходят авиакатастрофы: лед делает самолет тяжелым, двигатели не справляются с нагрузкой, в результате необходима авариная посадка – и это в лучшем случае, в худшем – авиакатастрофа... Сегодня крылья самолетов обрабатывают специальными составами, однако и это, говорят специалисты, не всегда дает стопроцентную гарантию, что обледенения не случится... Вопрос с обледенением самолетов в Российской Академии наук исследовался еще в тридцатые годы – тогда с проблемой справились: скорости самолетов – да и сами железные крылатые птицы – были небольшими. Но прошли десятки лет, в мире техники многое изменилось.

Василий Фомин, академик РАН: «Появились новые материалы, на новых материалах лед образуется по-другому, при других условиях – значит, всё это нужно изучать. Сейчас настал тот момент, когда люди начали делать новые самолеты, у этих самолетов новые параметры – как следствие, нужно изучать это обледенение».

Чтобы крылья самолетов не намокали, тоже нужны специальные материалы, с которых вода, «как с гуся», будет скатываться, не задерживаясь, не оставляя следов на поверхности – и это тоже задача лаборатории нанотехнологий. Сегодня наночастицы здесь смешивают с алюминием и композитными материалами в надежде получить материал с особыми свойствами, из которого в будущем изготовят новые крылья для воздушных машин, которым наледь не страшна. Когда материал будет получен, исследователи вновь приступят к испытаниям – в новой аэродинамической (или как ее называют ученые – холодной) трубе. Ее строительство начнется в научном центре Новосибирска в самое ближайшее время в рамках нового федерального проекта «Академгородок 2.0» –это будет первая в России аэродинамическая труба нового поколения.

Кстати, решив проблему обледенения крыльев, можно будет навсегда забыть и беду, связанную с весенними сосульками на крышах домов, говорят ученые.