Материал безграничных возможностей

Лёгкие, прочные, устойчивые к коррозии стали, нехрупкая керамика, «умные» лекарства, которые сами находят дорогу к больному органу… До недавнего времени такие материалы встречались в основном в фантастических романах. Учёные (как и фантасты) понимали, что придать веществу подобные качества, в принципе, возможно. Даже путь решения задачи, изменение свойств материала благодаря включению наноразмерных частиц был примерно ясен. Но только в начале XXI века учёные смогли вплотную подойти к решению этой сложнейшей задачи. Почему?

.

Да потому, что к этому времени были созданы приборы, которые позволяют увидеть наночастицы и технологии, которые позволяют получить нановещества в количестве, необходимом для исследований и применений. И нанотехнологии из лабораторий учёных начали проникать в нашу жизнь.

Напомню, наноструктурами называют вещества, размер частиц которых изменяется от одного до ста нанометров. (Один нанометр — это 10–9 метра). Представить себе нанометр почти невозможно: толщина человеческого волоса — сто тысяч нанометров, и только мощные приборы позволяют увидеть эти частицы. Именно наночастицы и придают новым материалам особые качества. «Вещества, качества которых программирует человек в соответствии с потребностями», — так называют наноматериалы учёные. Свердловская область в наноразработках занимает одно из ведущих мест в России. Причём речь идёт не только о лабораторных исследованиях, но и о внедрении новых технологий в производство.

Подробнее о ситуации в наномире Свердловской области мы попросили рассказать руководителя Уральского центра наноиндустрии Всеволода Кортова.

Всеволод Семёнович, хотелось бы начать наш разговор с истории. Действительно ли нанотехнологии — это изобретение последних лет?

Сказать, что они возникли сравнительно недавно, нельзя. Во всём мире учёные примерно с середины прошлого века занимались исследованием материалов на субмикронном уровне.

На Новоуральском электрохимическом комбинате более пятидесяти лет назад разработали наноразмерные фильтры для разделения изотопов. С помощью этих фильтров решили задачу получения изотопов урана.

Уже сравнительно давно многие предприятия освоили технологии изготовления ультрадисперсных порошков. Порошки эти имеют размер меньше одного микрона и фактически попадают в размер наноструктур. Очень интересные и эффективные разработки существуют в области биологии и химии.

Таким образом, когда была объявлена президентская инициатива по развитию нанотехнологий, оказалось, что нанотехнологов у нас много?

Да. Кроме того, в Свердловской области в 2007 году была принята программа по развитию нанотехнологий, к разработкам в этой сфере с большим интересом начали относиться научные организации и производственные предприятия. Параллельно и СМИ во весь голос заговорили об этой проблеме.

Во многом благодаря поддержке губернатора Эдуарда Росселя наша область — в числе ведущих в сфере наноиндустрии.

Сегодня нас очень серьёзно, в том числе и в вопросах финансирования, поддерживает министерство промышленности и науки Свердловской области. Изначально планы были большие: в 2008 году на разработки выделено из областного бюджета 80 миллионов рублей. Деньги эти успешно освоены. К сожалению, из-за трудностей в экономике объём финансирования в 2009 году сократили. Какие суммы будут выделены на работы в этой сфере в 2010 году, я пока не знаю. Но, насколько мне известно, руководство области планирует развивать эту программу и дальше.

А федеральную поддержку наши предприятия получают?

Большой объём работы запланирован в рамках договора, который область заключила с РОСНАНО. Важно, что этот договор предусматривает не только разработку новых технологий, но и подготовку специалистов. Уже разработаны программы дополнительного обучения, причём для разных категорий слушателей, начиная от руководителей компаний и государственных органов и заканчивая рабочими, которые участвуют в производстве нанопродукции. Кафедры, готовящие специалистов по новым технологиям, уже работают в УрГУ и у нас в УГТУ-УПИ.

А можно ли рассказать о разработках наших учёных подробнее?

В последние годы сформировалось несколько направлений создания наноматериалов и модификации их свойств. Очень важным направлением я считаю создание конструкционных материалов: прочных, пластичных и при этом лёгких.

Здесь самые большие успехи достигнуты в разработке холодостойких сталей. Технология давно известна металловедам. Чтобы сделать материал прочным, нужно измельчить зерно. Сначала измельчали до десятков микрон, потом — до микрона, теперь вот — нанометры. Достигается нужный эффект многократной прокаткой, то есть интенсивной пластической деформацией. Известный пример — дамасская сталь. Говорили, что секрет изготовления прочных клинков, которые можно было в дугу согнуть, давно утерян. На самом деле секрет древних мастеров был в том, что они не ленились, а делали ковку сотни раз и… измельчали зерно до мельчайших размеров.

У нас над получением мелкозернистых сталей и сплавов успешно работает Институт физики металлов УрО РАН.

Конструкционные материалы — не только стали и сплавы, но и материал будущего — нанокерамика. Возможно, ими удастся заменить металлы. В отличие от металлов, керамика устойчива к химическим воздействиям, но достаточно хрупка. При помощи нанотехнологий учёные успешно создают нехрупкие керамики, которые по многим параметрам превосходят сталь.

В Свердловской области нанокерамикой занимаются Институт электрофизики УрО РАН, НПО «Спецкерамика», которые участвуют в областной программе по созданию наноматериалов.

На одном из совещаний наши учёные представляли свои проекты по утилизации выхлопных газов.

Сейчас, когда необходимо переходить на стандарты ЕВРО-4 и даже ЕВРО-5, проблема очистки выхлопных автомобильных газов особенно актуальна.

Очень качественные катализаторы для очистки выхлопных газов созданы на Новоуральском заводе автомобильных катализаторов. Там уже выпускают устройства, которые присоединяются к выхлопной трубе и помогают дожигать выхлопные газы.

В УрГУ разрабатываются катализаторы, которые позволяют утилизировать газы промышленных предприятий. Над разработкой эффективных катализаторов активно работают в Институте химии твердого тела.

Энергосбережение — не менее важная тема разработок учёных. Могут ли здесь помочь нанотехнологии?

Уже два года учёные из УГТУ-УПИ совместно с Уральским оптико-механическим заводом работают над созданием светодиодных источников света. Новые осветительные приборы должны быть энергоэффективными, и при этом в отличие от популярных сейчас люминесцентных ламп их не нужно специально утилизировать из-за отсутствия в них ртути.

В нашей стране имеются планы перешагнуть через широкое применение второго поколения ламп (люминесцентных) и в короткие сроки перейти к использованию для освещения светодиодных ламп третьего поколения.

А медицина?

Медицина — это очень большое направление в нанотехнологиях. Здесь и адресная доставка лекарств к органам, которые нуждаются в лечении с помощью наночастиц (это не только опухоли), это и новые материалы для хирургии и дезинфекции.

Да, сделано в сфере нанотехнологий уже много. Но всё- таки нанопродукты — это будущее или уже настоящее?

По существующим данным еженедельно в мире на рынке появляется четыре-шесть новых продуктов, созданных на основе нанотехнологий. К сожалению, российских среди них пока немного, но мы надеемся, что в ближайшие два-три года ситуация улучшится благодаря совместным усилиям ученых и технологов.

Алла БАРАНОВА

http://www.oblgazeta.ru/home.htm?…