Исторические аспекты нанотехнологии. Термины и определения. - презентация

1 Исторические аспекты нанотехнологии. Термины и определения

2 НОЦ НТ |тел. (499) || Понятие и основные принципы нанотехнологии В мире нет ничего сильнее идеи, чье время пришло. Виктор Гюго

3 НОЦ НТ |тел. (499) || Определения и принципы нанотехнологии 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 м (атомы, молекулы); включает 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

4 НОЦ НТ |тел. (499) || Другие важные определения Нанонаука (nanoscience) – изучение наноразмерных материалов, процессов, явлений или устройств (Стандарт Е ). Наноконструирование (nanostructured) – объединение физически или химически различных компонентов, по крайней мере, один из которых имеет наноразмер в одном или более направлениях (Стандарт Е ). Наноматериалы – это материалы, состоящие из элементов с размерами от 1 до 100 нм (Решение Европейской комиссии от г.).

5 НОЦ НТ |тел. (499) || Определения наноматериалов Наноматериалы (нанофазные материалы, наноструктурированные материалы, объемные наноматериалы) – материалы, содержащие более 10% по объему наноразмерных элементов. Наномодифицированные материалы – материалы, содержащие менее 10% по объему наноразмерные элементы. «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

6 НОЦ НТ |тел. (499) || Дефиниции 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.

7 НОЦ НТ |тел. (499) || Отечественный и зарубежный опыт

8 НОЦ НТ |тел. (499) || Дополнительная полезная информация Методические указания МУ «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.

9 НОЦ НТ |тел. (499) || Комплект документов 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.

10 НОЦ НТ |тел. (499) || Распоряжение Правительства РФ 1192-р от г. К продукции наноиндустрии относится продукция (товары, услуги), произведенная с использованием нанотехнологий и обладающая вследствие этого ранее недостижимыми технико-экономическими показателями.

11 НОЦ НТ |тел. (499) || Категории продукции наноиндустрии в части товаров и услуг 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.

12 НОЦ НТ |тел. (499) || Категории продукции наноиндустрии в части товаров и услуг 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.

13 НОЦ НТ |тел. (499) || Категории продукции наноиндустрии в части товаров и услуг 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).

14 НОЦ НТ |тел. (499) || Категории продукции наноиндустрии в части товаров и услуг 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».

15 НОЦ НТ |тел. (499) || Нанобетон «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»)

16 НОЦ НТ |тел. (499) || Достижения по нанобетону 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/м 3 ; - прочность на сжатие – 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 о С; - 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.

17 НОЦ НТ |тел. (499) || Углеродные наноматериалы серии «Таунит» ООО «НаноТехЦентр» (г. Тамбов) 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.

18 НОЦ НТ |тел. (499) || Другие наномодификаторы 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 м 2 изделий на 15…20%.

19 НОЦ НТ |тел. (499) || Другие наномодификаторы 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.

20 НОЦ НТ |тел. (499) || Проекты, поддерживаемые ГК «РОСНАНО» Высококачественные препреги из углеродных и минеральных волокон на основе наномодифицированных и нанонаполненных полиимидных и эпоксидных связующих Организация мощного современного производства наноматериалов на основе крупнотоннажных полимеров и слоистых алюмосиликатных наполнителей, не имеющих российских аналогов Композиционный материал «Унирем» на основе резинового порошка в качестве модификатора асфальтобетонных смесей и битумов для дорожных покрытий Инновационные теплоизоляционные материалы Наноструктурированный гидроксид магния как огнезащитная добавка Проект «Умный дом»

21 НОЦ НТ |тел. (499) || Другие примеры Неметаллическая арматура Энергоэффективное стекло Коррозионно-стойкие покрытия на металлических поверхностях Пеностекло Краска-термос

22 НОЦ НТ |тел. (499) || Зарубежный опыт Наноразмерный TiO 2 – активный фотокатализатор, очищающий воздух от CO x, NO x, 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

23 НОЦ НТ |тел. (499) || Единственным пределом наших завтрашних свершений станут наши сегодняшние сомнения. Франклин Рузвельт

24 НОЦ НТ |тел. (499) ||

25 НОЦ НТ |тел. (499) || Диаметр атомов – от 0,1 до 0,3 нм Толщина нитей ДНК – около 2 нм Диаметр эритроцитов – 7000 нм Толщина человеческого волоса – нм

26 НОЦ НТ |тел. (499) || Нормативные документы

27 НОЦ НТ |тел. (499) || Структура наноматериалов

28 НОЦ НТ |тел. (499) || Атомная структура наноматериала