Нанотехнологии: перспективы развития

Нанотехнологии незаметно стали важной составляющей нашей жизни. Сегодня уже невозможно представить себе производство без использования молекулярных процессов, которые получают все большее распространение от года к году. Со временем использование технологии будет популярно не только в промышленности, но и в косметологии, эстетической медицине.

О способах подобного производства впервые заговорили в конце восьмидесятых годов, когда на очередной научной конференции японская делегация сделала доклад о том, что вот уже на протяжении нескольких лет в их лабораториях идет усиленная работа над молекулярными системами.

Тогда к выступлению восточных коллег западное научное сообщество отнеслось более чем скептически, однако, уже через несколько лет стало ясно, что нанотехнологии - наиболее перспективный путь развития современной науки, промышленности и даже социальной сферы жизни общества. Сегодня молекулярные процессы настолько популярны, что производители некоторых потребительских товаров даже заказывают печати по оттиску с надписями: "изготовлено с использованием нанотехнологий", тем самым поднимая конкурентоспособность товара.

Говоря о промышленном использовании наночастиц, стоит отметить, что полимерные композиционные материалы очень активно используются в машиностроении, химической промышленности, горнодобывающей отрасли, а также в стоматологии, для покрытия лыж и сноубордов и даже для производства искусственного льда.

Технология производства нанокомпозитов напрямую зависит от материала, с которым работают. Так, например, при использовании в качестве основы хрупких материалов (например, керамики или полимеров) используются зольгель-технологии. Суть этих процессов состоит в том, что исходными материалами служат алкоголяты химических элементов, которые подвергаются гидролизу, и олигомеры органического происхождения. Существует и второй способ синтеза элементов, при котором обработка частиц происходит одновременно. На основе таких материалов получают слоистые нанокомпозиты, толщина которых составляет 1 нм, и они обладают гораздо меньшей проницаемостью для воды и газов по сравнению с другими схожими материалами.

Суть производства полимерных нанокомпозитов заключается в соединении двух или более фаз с четкой границей между системами, содержащими армирующие частицы, которые усиливают соединение между фазами. Все эти частицы, волокна или пластины в свою очередь погружаются в полимерную матрицу, что еще больше усиливает эффект соединения молекул. Для того чтобы предать нанокомпозитам определенные функции (химические, механические, теплофизические и другие, они различаются в зависимости от сферы применения материала), необходимо ввести в полимерную матрицу модифицированные наполнители.

Стоит отметить, что производство нанокомпозитов достаточно экономично, поскольку масса модифицированных наполнителей в десятки раз меньше, чем при производстве подобных материалов без использования нанотехнологий.

Однако применение и использование молекулярных процессов при разработке и создании материалов целесообразно и выгодно не только с точки зрения экономии. Дело в том, что значительное уменьшение размеров обрабатываемых частиц материалов ведет за собой и изменение их физических свойств. Так, теплопроводимость некоторых элементов может увеличиваться практически в два раза, а коэффициент теплодиффузии в двадцать один раз.