Что есть нанотехнологии? И что есть нанотехнологии в конкретной области применения? (строительные материалы) Какая-то материальная система получает приставку «нано» не по причине того, что её размер становиться размер становиться меньше 100 нм, а потому её свойства начинают размера (размерный эффект). Под нанотехнологиями же в нашей конкретной области применения (строительные материалы) понимается некоторая совокупность приёмов, направленная на синтез наноразмерных систем или объектов как в объеме материала, так и на границе раздела фаз, то есть на поверхности; в этом случаи нанотехнология рассматривается как совокупность химических и физико-технических способов создания на поверхности твёрдого тела структур, имеющих хотя бы в одном направлении наноразмер. [1]
Россия является одним из важнейших элементов мировой нанотехнологической системы. В настоящее время стартовые позиции в области нанотехнологий и наноматериалов развитых стран, включая Россию, примерно равны. Существуют такие области в нанотехнологиях, в которых российские и советские ученые стали первооткрывателями, получив результаты, положившие начало развитию новых научных течений. Строительная отрасль же, является и будет являться для нашей страны одной из приоритетной, и внедрение нанотехнологий в строительную отрасль является первостепенной задачей для её успешного развития.
Развитие же любой индустрии (как и строительной, так и наноидустрии) начинается с анализа триады: фундаментальные исследования и разработки — промышленное производство — потребительский рынок. Как раз в сфере потребительского рынка лежат интересы государства и бизнеса. Анализ задач конкретных предприятий и отраслей промышленности, других секторов экономики (медицина, сельское хозяйство и т. д.) позволяет выделить те позиции, где использование нанотехнологий даст реальный научно-технический и экономический эффект. Такой анализ будет способствовать расстановке приоритетов в развитии нанотехнологий, сократит финансовые издержки, распыление материальных и людских ресурсов. А нанотехнологиями, как таковыми, можно с интересом заниматься всю жизнь, используя бюджетные средства и не давая никакой отдачи, что в большинстве случаев имеет место сегодня. [2]
Однако, как показывает практика, помимо огромных перспектив, которые открывает использование нанотехнологий в отрасли, существует и целый пласт проблем, решение которых напрямую влияет на скорость внедрения новых технологий. [3] А именно:
1. Информирование профессиональной аудитории застройщиков, поставщиков строительных материалов и других участников строительного рынка о существующих проектах производства строительных материалов с использованием нанотехнологий, поданных в ГК РНТ.
2. Уточнение причин медленного распространения строительных материалов, произведенных с использованием нанотехнологий, среди участников строительного рынка и представителей органов федеральной и муниципальной власти.
3. Выявление потенциального спроса на строительные материалы, произведенные с использованием нанотехнологий и поданные в ГК РНТ, среди участников строительного рынка.
4. Определение направлений развития НИР, ОКР и производства в области применения нанотехнологий в стройматериалах, исходя из рыночных потребностей.
Что касается конкретных примеров в строительстве, то очень показателен пример с применением активированной (структурированной) воды [5]. Обобщение результатов поисковых экспериментов по влиянию активированной воды на прочность бетонов свидетельствует о возможности повышения прочности при сжатии бетонов на 20–35 % и пенобетонов — на 50 % по сравнению с образцами, затворенными обычной неактивированной водой. Оценки показывают, что предлагаемые инновации обеспечат снижение масс строящихся домов и нагрузок на фундаменты на 10–20 % [4].
Следует также отметить, что в экспериментах при использовании активированной (структурированной) воды наблюдалось сокращение сроков набора бетонами распалубочной прочности. Это открывает широкие перспективы для сокращения сроков, уменьшения энергозатрат и стоимости строительства особенно при монолитном домостроении в зимних условиях. Весьма перспективным представляется совместное использование нескольких нанотехнологии, например, активированной воды, высокодисперсных исходных материалов и нанодисперсной арматуры [4].
В настоящее время в связи с недостаточным информационным обеспечением представляется возможным дать приближенную экономическую оценку лишь нанотехнологиям изготовления бетонов. В качестве исходных данных можно принять следующие:
- в 2–3-этажных домах расход цемента на 1 м2 общей площади составляет около 140 кг, а в 22-этажных — 400 кг;
- промышленное использование омагниченной (структурированной) воды на одном из московских заводов экономит 10 % цемента;
- стоимость структурированной воды определяется стоимостью установки (несколько тысяч USD) и стоимостью затраченной электроэнергии, которую вследствие её малости можно не учитывать;
- стоимость нанотрубок — 27 руб/г;
- стоимость цемента — 3000 руб/т.
Расчеты показывают, что экономия на цементе при использовании структурированной воды составит 42 руб/м2 в 2–3-этажных домах 120 руб/м2 — в 22-этажных. Следовательно, применение структурированной воды представляется экономически оправданным, хотя по сравнению с прорывным (на качественно новом уровне) использованием нанотехнологий в электронике, медицине и других областях, в обозримом будущем, по-видимому, не даст таких грандиозных результатов.
Литература:
1. Малылиг, А. А. Химия поверхности и нанотехнология: взаимосвязь и перспективы [Текст] / А. А. Малыгин // Соровский образовательный журнал.- Т.8 — № 2. — С.32–37.
2. Интервью с Михаилом Ананяном (Президент Международного фонда конверсии. Генеральный директор ЗАО «Концерн «Наноиндустрия»,Директор Института нанотехнологий, академик РАЕН, д.т.н.) www.strf.ru
3. Материалы сайта www.nanonews.net
4. Родионов Р. Б. Инновационный потенциал нанотехнологий в производстве строительных материалов//Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века, 2006, № 8, с. 72–75.
5. Фолимагина О. В., Гарькин И. Н. Нанотехнологии в производстве строительных материалов [Текст] // Региональная архитектура и строительство- Пенза: ПГУАС.- № 1(6).2009- С.111–112.
