При простом механическом смешивании свойства материалов, как известно, не меняются. Другое дело, если одним из компонентов является добавка, содержащая наночастицы. Технологии создания материалов с их помощью особенно интенсифицировались после того, как в 2003 г. за рубежом в качестве модификатора ориентированного полимера использовали одностенные углеродные нанотрубки*. Эта идея оказалась настолько привлекательной, что ее подхватили многие специалисты мира, в том числе в Институте синтетических полимерных материалов им. Н. С. Ениколопова РАН (Москва). Только вместо нанотрубок здесь применили более доступные и дешевые наноалмазы и наноалмазную шихту. И сегодня в активе ученых несколько уникальных технологий, связанных с модификацией свойств полимеров. Об этом корреспонденту электронного издания "Наука и технологии России" (STRF) рассказал член-корреспондент РАН Александр Озерин, директор Института и заведующий лабораторией структуры полимерных материалов.

Один из двух проектов федеральной целевой программы "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007 - 2012 гг.", соисполнителем которых является его лаборатория, предусматривает создание базовой промышленной технологии синтеза высокочистых детонационных наноалмазов и производство на ее основе нанокомпозиционных полимерных материалов. Было показано: добавка в ориентированный полимер всего 1 - 2 весовых процентов наноалмазов может существенно увеличить его прочность и в 1,5 - 2 раза повысить упругость. Причем по этим характеристикам тонкая нить из композита не уступает стальной проволоке, будучи при этом в 7 - 8 раз легче. Такие материалы - прочные, эластичные, легкие - особенно востребованы в авто-, авиа, - ракетостроении, других отраслях промышленности, где необходимы надежные износостойкие элементы.

Предложенный метод сотрудники лаборатории уже готовы перевести в стадию опытно-конструкторских работ с гарантированной конкурентоспособностью. Примечательно, что его можно будет встроить в действующие схемы переработки полимерных материалов, за счет чего предприятия увеличат ассортимент выпускаемой продукции, практически не меняя ни технологический процесс, ни основное оборудование и, как следствие, не привлекая на эти цели значительные инвестиции.

Другая идея, родившаяся в той же лаборатории, ведет к созданию технологии производства износоустойчивых материалов с низкими значениями коэффициентов трения. Модифицированные наночастицами полимеры, как ожидается, станут применять при изготовлении вкладышей, прокладок и уплотнений деталей, которые работают при высоких температурах и нагрузках, защищая ответственные узлы механизмов от разрушения.

Один из эффективных способов придать полимерам необычный комплекс новых свойств - так называемый крейзинг. Этим занимаются в Институте под руководством академика Николая Бакеева (в кооперации с сотрудниками химического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова). В чем суть данного новшества? Полимерное волокно или пленку подвергают деформации в специальной жидкой среде, где предварительно распределены модифицирующие добавки, свойства которых хотят передать материалу. Все изменения сопровождаются образованием наноразмерных "трещин

* Углеродные нанотрубки - протяженные цилиндрические структуры диаметром от одного до нескольких десятков нанометров и длиной до нескольких сантиметров. Они состоят из одной или нескольких свернутых в трубку графитовых плоскостей (графенов) и заканчиваются обычно полусферической головкой (прим. ред.).

серебра" - крейзов, заполняемых жидкостью, содержащей наночастицы. После ее удаления и "схлопывания" трещин наночастицы остаются в полимерной матрице. Встраиваясь в структуру волокна, они придают ему качества, присущие материалу добавки, при этом основные свойства модифицируемого материала, в том числе его механические характеристики, остаются неизменными или даже улучшаются.

Такой метод позволяет создавать огнестойкие или негорючие полимерные композиты с необычными оптическими, магнитными, сорбционными и другими полезными для потребителя свойствами, уникальные мембранные и фильтрующие материалы. Ученым, к примеру, удалось повысить кислородный индекс (концентрация кислорода, при которой горит вещество) полимерных волокон с 21 до 40 единиц - в обычных условиях это практически негорючие материалы, необходимые в авиа-, кораблестроении, жилищном строительстве.

Технологии, предлагаемые Институтом синтетических полимерных материалов им. Н. С. Ениколопова РАН, пригодны и для создания эффективных огнестойких и огнезащитных покрытий. Александр Озе-рин подчеркнул: если деревянную доску покрыть таким составом, она выдержит пламя газовой горелки в течение 30 мин. На ее поверхности образуется коксовая шапка, не пропускающая огонь и тем самым защищающая материал.

Мазурик Н. Прочные, упругие и негорючие. - STRF.ru, 2008, 18 апреля

Материал подготовила Марина ХАЛИЗЕВА

Publisher:

Permanent link for scientific papers (for citations):

Comments: