Содержание
-
Проблемы применения нанотехнологииДокладчик:Младший научный сотрудник НОЦ «Нанотехнологии» МГСУ Гришина А.Н.
-
Определения и принципы нанотехнологии
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru| Новые технологии – это то, что венчает многогранное движение человечества вперёд по пути прогресса. Технологии определяют качество жизни каждого человека и мощь государства. Нанотехнологии – технология объектов, размеры которых порядка 10-9 м (атомы, молекулы); включает атомную сборку молекул, новые методы записи и считывания информации, локальную стимуляцию химической реакций на молекулярном уровне, включая атомную сборку молекул, новые методы записи и считывания информации, локальную стимуляцию химической реакций на молекулярном уровне и др. При этом любую химическую реакцию нельзя рассматривать как нанотехнологию
-
Дефиниции
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru| Технология (от греч. techne – искусство, мастерство, умение и ...логия), совокупность методов обработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы сырья, материала или полуфабриката, осуществляемых в процессе производства продукции; научная дисциплина, изучающая физические, химические, механические и другие закономерности, действующие в технологических процессах. Технологией называют также сами операции добычи, обработки, транспортировки, хранения, контроля, являющиеся частью общего производственного процесса. Приставка «нано» – первая составная часть наименований единиц физических величин, служащая для образования наименований дольных единиц, равных миллиардной доле исходных единиц. Нанотехнология – это совокупность методов получения продукции (изделий) посредством организации вещества на наноуровне.
-
Нормативные документы
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru|
-
Дополнительная полезная информация
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru| Методические указания МУ 1.2.2520-09 «Токсиколого-гигиеническая оценка безопасности наноматериалов» Область применения: Требования, изложенные в настоящих методических указаниях, применяются при осуществлении государственной регистрации продукции, полученной с использованием нанотехнологий или содержащей наноматериалы, впервые разрабатываемой и внедряемой для промышленного изготовления на территории Российской Федерации на этапе ее подготовки к производству, а также впервые ввозимой и ранее не реализовывавшейся – до ее ввоза на территорию Российской Федерации.
-
Комплект документов
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru| Область применения и рекомендуемые уровни внесения; торговое, химическое наименование наноматериала; точное название, адрес, реквизиты изготовителя; метод получения; состав наноматериала(название и формула(ы) вещества или веществ, входящих в его состав, его (их) молекулярная масса); сведения об идентичности представленного образца выпускаемой продукции; нормативно-техническую документацию на отечественную продукцию, включая все конструкционные элементы; протоколы отдельных разделов токсиколого-гигиенических испытаний на безопасность продукции (если таковые имеются), выполненных в аккредитованных лабораториях; специфический метод определения наноматериалов в продукции; для оценки многокомпонентных материалов, если наноматериал находится в растворителе или на носителе, подробная рецептура композиции; Реквизиты импортной продукции дополнительно должны содержать: сертификаты фирмы-производителя о безопасности продукции, протоколы испытаний в аккредитованных лабораториях (центрах) зарубежных стран; физические характеристики наноматериалов (размер и распределение по размеру частиц, форма частиц, площадь поверхности, пористость, агрегатное состояние); физико-химические характеристики наноматериалов (растворимость в воде и биологических жидкостях, заряд частиц, кристаллическая структура, адсорбционная емкость, устойчивость к агрегации, гидрофобность, адгезия наночастиц к поверхности, химическая активность (в том числе способность генерировать свободные радикалы), способность к биодеструкции; молекулярно-биологические характеристики (взаимодействие с ДНК, РНК, клеточными мембранами, белками); цитологические характеристики (цитотоксичность, способность к накоплению в клетках, влияние на протеомный и метаболомный профиль); токсикологические характеристики (потенциальные пути проникновения в организм, острая токсичность, подострая токсичность, хроническая токсичность, кумулятивное действие, местнораздражающее действие, отдаленные эффекты (мутагенность, эмбриотоксичность, тератогенность, канцерогенность), иммунотоксичность, аллергенность, накопление в органах и тканях, проницаемость барьеров организма для токсикантов, проникновение через барьеры организма); разрешение уполномоченных органов страны-изготовителя на использование наноматериалов в странах-импортерах.
-
Распоряжение Правительства РФ№1192-р от 07.07.2011 г.
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru| К продукции наноиндустрии относится продукция (товары, услуги), произведенная с использованием нанотехнологий и обладающая вследствие этого ранее недостижимыми технико-экономическими показателями.
-
Категории продукции наноиндустрии в части товаров и услуг
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru| Категория «А» (первичная нанотехнологическая продукция) – товары, представляющие собой нанокомпоненты (нанообъекты и наносистемы), в том числе используемые как сырье и полуфабрикаты для производства продукции наноиндустрии категорий «Б», «В» и «Г». Условия соответствия к категории «А»: продукция содержит составляющие компоненты, которые определяют ее функциональные свойства и (или) потребительские характеристики и размер которых хотя бы в одном измерении находится в пределах от 1 до 100 нм. продукция произведена путем манипулирования отдельными атомами и молекулами, в том числе с использованием биохимических технологий.
-
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru| Категория «Б» (наносодержащая продукция) – товары, содержащие нанокомпоненты (продукцию наноиндустрии категории «А»). Условия отнесения к категории «Б»: если нанокомпоненты придают продукции новые, принципиально важные для нее функциональные (механические, физические, физико-химические и др.) свойства или обеспечивают существенное улучшение ее технико-экономических и (или) потребительских характеристик.
-
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru| Категория «В» – услуги (товары, не содержащие нанокомпоненты), при оказании (производстве) которых используются нанотехнологии и (или) нанокомпоненты (продукция наноиндустрии категории «А»). Условие отнесения к категории «В»: если использование нанотехнологий и (или) нанокомпонентов обеспечивает существенное улучшение технико-экономических и (или) потребительских характеристик оказываемых услуг (производимых товаров).
-
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru| Категория «Г» – товары, представляющие собой специальное оборудование для нанотехнологий Условие отнесения к категории: обеспечивает качество измерения и (или) контроля характеристик нанокомпонентов, недостижимое иными методами. обеспечивает возможность контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами, в том числе при производстве нанопродукции категорий «А», «Б» и «В».
-
Основные виды углеродных наноразмерных материалов
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru|
-
Фотографии многослойных углеродных нанотрубок
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru|
-
Фотографии астраленов
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru|
-
Определения наноматериалов
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru| Наноматериалы (нанофазные материалы, наноструктурированные материалы, объемные наноматериалы) – материалы, содержащие более10% по объему наноразмерных элементов. Наномодифицированные материалы – материалы, содержащие менее10% по объему наноразмерных элементов. «К такой категории нанопродукции относятся в первую очередь разнообразные изделия с наноупрочняющими или иными нанофукциализирующими покрытиями. Считать такие продукты продуктами наноиндустрии можно лишь в том случае, если нанокомпоненты создают принципиально новые функциональные и потребительские характеристики нанопродукции и нанокомпоненты являются неотъемлемой частью произведенного изделия». Академик РАН М.В. Алфимов
-
Нанобетон
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru| «Нанобетон … это вовсе не конкретный бетон, а только лишь обозначение бетона, который каким-то образом связан с какими-то наноматериалами, или нанотехнологиями». (А.Н. Понамарев ООО «НТЦ прикладных нанотехнологий») «Нанобетон – это группа методов и спектр наноматериалов, использование которых в различных сочетаниях позволяет управлять набором свойств строительных композиций на основе минеральных вяжущих. Общий признак: нанобетон обладает теми или иными преимуществами благодаря своей особой структуре, задаваемой на нано- и микроуровнях. При этом нанобетонами могут быть названы бетоны совершенно различных классов и марок». (М.Е. Юдович ООО «НТЦ прикладных нанотехнологий»)
-
Атомная структура наноматериала
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru|
-
Общий вид наноматериала
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru|
-
Достижения по наноструктурированному бетону
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru| С применением синтезированных углеродных наноразмерных добавок фуллероидного типа «разработан и поставлен на производство «Бетон наноструктурированный легкий» со следующими характеристиками: - плотность – 1,2-1,6 т/м3; - прочность на сжатие – 30-60 МПа; - прочность на изгиб – 4-8 МПа; - теплопроводность – менее 0,2-0,4 Вт/(м*К); - водопоглощение – не более 0,4 %; - водонепроницаемость – W20; - огнестойкость – более 780 оС; - морозостойкость – F300-F350.» Источник: Статья «Перспективы применения нанобетона в монолитных большепролетных ребристых перекрытиях с постнапряжением» авторов: Е.В. Кишеневская, Н.И. Ватин, В.Д. Кузнецов (Журнал Инженерно-строительный журнал, №2, 2009).
-
Углеродные наноматериалы серии «Таунит» ООО «НаноТехЦентр» (г. Тамбов)
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru| Композиционные материалы – модифицирующая добавка УНТ повышает прочность (в 1,5-3 раза), электропроводность, теплопроводность, изменяет структуру композитов на основе полиэтилена, полипропилена, фторопластов, полиуретана и др. Строительные материалы и дорожные покрытия – применение сверхмалых добавок (0,001-0,0001%) в бетоны повышает в 1,2-2 раза их прочность, температуроустойчивость, снижает трещинообразование.
-
Фотография агломерации астраленов на многослойных нанотрубках
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru|
-
Влияние УНТ на прочность бетона
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru| Источник: А.Н. Слижевский, Самуйлов Ю.Д., Батяновский Э.И. О Влиянии углеродных наноматериалов на свойства цемента и цементного камня
-
Другие наномодификаторы
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru| Структурирующие добавки (наноразмерные гидросиликаты кальция) – ускорение твердения до 50%, повышение прочности сцепления до 30%, повышение прочности при сжатии в 2-3 раза, повышение трещиностойкости в 2 раза Нанолнитель (модифицированный диатомит) – ускорение твердения до 50%, повышение прочности сцепления в 2 раза, повышение прочности при сжатии в 2-2,5 раза, повышение трещиностойкости в 2 раза Наночастицы диоксида титана – экономия цемента до 10%, снижение стоимости 1 м2 изделий на 15…20%.
-
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru| Наноразмерный диоксид кремния – повышение скорости набора прочности (увеличение тепловыделения), увеличение прочности до 30% (при содержании 12%). Органоглины (органофильно модифицированный монтмориллонит или каолинит) – вводится в полимеры в количестве до 5%; повышает жесткость полимеров (до 98%), стабильность и барьерные свойства (до 6 раз), токопроводимость. Промышленно выпускаются компаниями Elementis, Nanocor, Southern Clay (США), Süd-Chemie (Германия), Laviosa (Италия) и др.
-
Другие примеры
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru| Неметаллическая арматура Энергоэффективное стекло Коррозионно-стойкие покрытия на металлических поверхностях Пеностекло Краска-термос
-
Зарубежный опыт
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru| Наноразмерный TiO2 – активный фотокатализатор, очищающий воздух от COx, NOx, VOCs. Снижение содержания указанных газов до 40%. Наноструктурные композиты на основе взаимопроникающих полимерных сеток Нанокомпозиты на основе гибридной органосиликатной матрицы Полимерные нанокомпозиты с очень низкой проницаемостью и высоким сопротивлением агрессивным средам Краски с наноразмерными частицами серебра
-
Задачи нанотехнологии
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru| Определить рациональную траекторию наноструктурирования строительных материалов Оценить токсикологическое влияние нанообъектов на здоровье человека Разработать методологию технико-экономической оценки внедрения нанотехнологии в строительство
-
Задача №1
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru| Введение в материал синтезированных нанообъектов Синтез нанообъектов в материале в процессе его изготовления
-
Управление скоростью гидратации вяжущего, морфологией новообразований, плотностью структуры и свойствами композитов гидратного твердения
-
Управление кристаллической и надмолекулярной структурой Управление скоростью гидратации вяжущего, морфологией новообразований, плотностью структуры и свойствами композитов гидратного твердения
-
Управление скоростью гидратации вяжущего, морфологией новообразований, плотностью структуры и свойствами композитов гидратного твердения
-
Проблемы обеспечения однородного распределения
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru| 1) Сила притяжения при do
-
Влияние ПАВ
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru| Энергетический потенциал: σ – поверхностное натяжение; r – радиус наночастицы; k– постоянная Больцмана; T – температура; C∞ – концентрация вакансий в макротеле; Cr – концентрация вакансий в наночастице ∆V– изменение объема кристалла при замене атома на вакансию E = psr2 + kT(Cr −C∞) Cr= C∞exp ç è æ D s VkT r 2 ø ö ç
-
Управление скоростью гидратации вяжущего, морфологией новообразований, плотностью структуры и свойствами композитов гидратного твердения
-
Управление кристаллической и надмолекулярной структурой Управление скоростью гидратации вяжущего, морфологией новообразований, плотностью структуры и свойствами композитов гидратного твердения
-
Управление скоростью гидратации вяжущего, морфологией новообразований, плотностью структуры и свойствами композитов гидратного твердения
-
Задача №2
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru| Наночастицы, на введении которых основаны разрабатываемые технологии как российских, так и зарубежных строительных материалов, могут попадать в организм человека через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт или другими путями. Причём негативные эффекты от введения нанотрубок превосходили результаты воздействия асбеста и кристаллического кремнезёма. Такие же проблемы выявлены при использовании наночастиц оксида титана и серебра. Ключевые подзадачи: Подобрать способы и режимы обработки, обеспечивающие однородное распределение наночастиц по объему среды-носителя и строительного материала 2) Подобрать вспомогательные вещества, обеспечивающие агрегативную стабильность коллоидных систем и удаляющиеся для реализации потенциала наночастиц
-
Задача №3
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru| qef= Фk C C – относительная стоимость технологии Фk–относительное изменение обобщённого показателя качества материала Коэффициент эффективности: Разработать методики расчета экономических показателей, учитывающих весь жизненный цикл работы материала. Сформулировать обобщенный критерий качества материала. Установить перечни и граничные значения свойств материала. Ключевые подзадачи: Обобщенный критерий качества
-
Методика оценки экономической целесообразности внедрения новой технологии
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru| Критерий экономической целесообразности qi– расход ресурса на изготовление изделия ti– продолжительность эксплуатации qp – расход ресурса на поддержание изделия в работоспособном состоянии tp – продолжительность межремонтного периода qe– энергопотребление в процессе эксплуатации изделия
-
Критерий экономической эффективности
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru|
-
Результаты моделирования
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru|
-
Выводы и заключения
НОЦ НТ |тел. (499) 188-04-00 || www.nocnt.ru| Современная нормативная база не способствует развитию нанотехнологий в строительстве. Введение наночастиц (3D-нанообъектов) приводит к возникновению экологических проблем. Кроме того, использование активных способов распределения нанообъектов (ультразвук) в диапазоне частот промышленных аппаратов не может обеспечить гомогенизацию смесей, а применение вспомогательных веществ блокирует активную поверхность нанообъетов и не позволяет реализовать их потенциал. Стратегия реализации современной нанотехнологии в строительстве должна базироваться на использовании запасённой в веществе химической энергии, т.е. перспективны химические методы синтеза нанообъектов. Производство строительных материалов должно проводиться на базе традиционных объёмных технологий, поэтому способы управления структурообразованием должны осуществляться без существенного изменения технологической линии.
-
Благодарю за внимание!Контактная информация:Тел. (499) 188-04-00www.nocnt.ruE-mail: KorolevEV@mgsu.ru
Нет комментариев для данной презентации
Помогите другим пользователям — будьте первым, кто поделится своим мнением об этой презентации.