Внедрение и коммерциализация энерго- и ресурсосберегающих технологий на предприятиях Полимерного кластера СПб

Новейшие нанотехнологий наряду с компьютерно- информационными технологиями и биотехнологиями являются фундаментом научно-технической революции в XXI веке, сравнимым и даже превосходящим по своим масштабам с преобразованиями в технике и обществе, вызванными крупнейшими научными открытиями XX века. Нанотехнологий могут стать мощным инструментом интеграции технологического комплекса России в международный рынок высоких технологий, надежного обеспечения конкурентоспособности отечественной продукции.

Наноматериалы и технологии их получения Наноматериалы материалы, содержащие структурные элементы, геометрические размеры которых хотя бы в одном измерении не превышают 100 нм, и обладающие качественно новыми свойствами, функциональными и эксплуатационными характеристиками;

Согласно 7-ой Международной конференции по нанотехнологиям (Висбаден, 2004) выделяют следующие типы наноматериалов: наночастицы, фуллерены, нанотрубки и нановолокна, нанопористые структуры, нанодисперсии, наноструктурированные поверхности и пленки, нанокристаллические материалы.

Структуры на основе углерода Модель графена в виде двухмерной гексагональной решетки Модель фуллерена

Технологии «снизу-вверх» Технология «снизу-вверх» сводится к получению наноразмерного объекта путем сборки из отдельных атомов и молекул. В большинстве технологий сборки наноматериалов из отдельных атомов лежит явление конденсации. Конденсация (от лат. condenso – уплотняю, сгущаю) – переход вещества из газообразного состояния в жидкое или твёрдое вследствие его охлаждения или сжатия. При конденсационном методе получения наночастиц необходимо испарить из макроскопического тела атомы, из которых и будет проходить «сборка». Испарение можно произвести за счет термического или лазерного разогрева макроскопического тела. Испаренные атомы необходимо перенести в область пониженных температур, где и происходит их конденсация в наночастицы. На основе явления конденсации получают фуллерены, углеродные трубки, нанокластеры и наночастицы различного размера.

Технология «сверху-вниз» Технология «сверху-вниз» основана на уменьшении размеров тел механической или иной обработкой, вплоть до получения объектов нанометрового размера. Так, например, наночастицы можно получить перемалывая в специальной мельнице материал макроскопических размеров. Структура, полученная при помощи литографии

Нанопокрытия -покрытия, состоящее из полимерных слоев и наночастиц кварца (автомобильные стекла, зеркала для ванных комнат, линзы цифровых фотоаппаратов, спортивные очки и пр.) -покрытия на основезоль/гель – технологий (могут сделать лобовые стекла машин устойчивыми к появлению царапин) -краска для внешних стен домов, которая «отталкивает» грязь и влагу -многослойная бумага для струйных принтеров Нанопокрытие для автомобильного стекла. На верхнем рисунке обработана левая половина лобового стекла, на нижнем – правая

Нанотехнологии в медицине - обеззараживание наночастицами серебра Например, выпущены повязки для обеззараживания ран, содержащие наночастицы серебра. Наночастицы убивают даже те микроорганизмы, которые малочувствительны к стандартным антисептикам. Покрытие этими наночастицами барабана стиральной машины обеззараживает белье при стирке. Немецкие ученые ввели ионы серебра в одежду и постельное белье, которые рекомендуют использовать при экземе и других нарушениях кожного покрова. - создание надмолекулярных лекарственных капсул При помощи таких капсул большие дозы лекарств могут доставляться прямо в источник заболевания, не подвергая воздействию весь организм и сводя к минимуму побочные эффекты

Статистика свидетельствует, что каждую зиму только в Санкт-Петербурге от сорвавшихся с крыш сосулек и кусков льда страдает около 260 человек, до 300 автомобилей, а также повреждается до 120 кровель в ходе проведения работ по очистке крыш зданий и сооружений. Более того, скопление льда на крыше дома повышает механическую нагрузку на элементы кровельной конструкции, что ведет к сокращению срока их службы, а задержка талой воды, вследствие забитых льдом водостоков и желобов, приводит к протечкам и повреждению верхних жилых этажей и элементов фасада. Приведенные факторы ставят проблемы образования сосулек на крышах зданий и сооружений на один уровень с проблемой энергосбережения и энергоэффективности. Более того, выделенные проблемы имеют очень близкую корреляцию.

Использование технологии напыления жёсткого пенополиуретана и СВМПЭ. Сокращение тепловых потерь происходит за счет нанесения тепло- и гидроизоляционных покрытий из жёсткого пенополиуретана и СВМПЭ на поверхности крыш, чердачных и подвальных помещений зданий и сооружений. Применение таких покрытий приводит к уменьшению потребления тепловой энергии в виде отопления данных зданий в количестве 0,435 гКал/ч (323,64 гКал/мес). *По расчетам Санкт-Петербургского государственного университета экономики и финансов –окупаемость вложений в энергосбережение - 4,8 года ПОЛИМЕРНОЕ ПОКРЫТИЕ ЧЕРДАЧНЫХ И ПОДВАЛЬНЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИМЕРНЫХ НАНОПОКРЫТИЙ И ИЗДЕЛИЙ С ПРОТИВООБЛЕДЕНИТЕЛЬНЫМИ СВОЙСТВАМИ Нанесение противообледенительных нанопокрытий на крыши зданий и сооружений красками производства «Пигмент» и СПбГТИ (ТУ) Использование листов из СВМПЭ вместо оцинкованного железа Нанесение противообледенительных нанопокрытий на крыши зданий и сооружений красками производства «Пигмент» и СПбГТИ (ТУ) Использование листов из СВМПЭ вместо оцинкованного железа Нанесение на чердачные перекрытия теплоизоляционных покрытий из жёсткого пенополиуретана, разработанных «Институтом полимеров»; «вспененного стекла», «изотерма» Нанесение на козырьки зданий и сооружений противообледенительных покрытий из композиционных материалов на основе СВМПЭ, разработанных СПбГУ, ЦНИИ «Прометей» и «Институтом полимеров» Нанесение на поверхности подвальных помещений гидроизоляционных покрытий из композиционных материалов на основе СВМПЭ, разработанных химическим факультетом СПбГУ, «Институтом полимеров», облицовка конструкций препрегами Института им. Иоффе, нанесение порошковых нанокрасок для запорной арматуры Нанесение на поверхности подвальных помещений гидро- и теплоизоляционных покрытий из жёсткого пенополиуретана, разработанных «Институтом полимеров» Теплоизоляция трубопроводов отопления (верхнего розлива) Энергосберегающие осветительные приборы и система управления Покрытия из СВМПЭ металлического водостока или создание водостока полностью из СВМПЭ

утеплитель из ППУ Воздух T 0 °C Теплый воздух T 25 °C Снег Антиобледенительное покрытие Водосточный гребень Наноантиобледенительн ое покрытие Теплый воздух от стен и подвала Снежный гранулят КОМПЛЕКС МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ ОБРАЗОВАНИЯ НАЛЕДИ И СОСУЛЕК

Покрытие из ППУ

Перечень образцов находящихся в лабораторных и натурных испытаниях

Расположение образцов на кровле ГПК

Первые результаты наблюдений

Расположение образцов на крыше гаража

Листы из СВМПЭ Толщина 30 ммТолщина 2 мм

Образцы покрытия краски ОС нанесенного на грунтовочный слой

Образцы нанесенных покрытий

Антиобледенительные покрытия Полимерные антиобледенительные покрытия на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (далее СВМПЭ) попутно решает дополнительно ряд проблем: За счет своей текучести в состоянии расплава СВМПЭ перекрывает уже имеющиеся на кровле отверстия и трещины, а также герметизирует стыковочные швы; Обладая высокими ударопрочными свойствами, СВМПЭ защищает поверхность кровли от механического воздействия будь то ломы, лопаты, скребки и т.д.; Эластичность СВМПЭ позволяет сохранять герметичность при термических расширениях как в зимний так и в летний периоды и оставаться целостным; Высокая адгезия антиобледенительных покрытий на основе СВМПЭ к поверхности защищает ее от коррозии, а так как период полураспада полимеров крайне высок (около 100 лет) покрытие служит более 10 лет.

Спасибо за внимание! А.В. Дынина ООО «Завод «КП»