Новые разработки в области нанотехнологий

Международный Исследовательский Центр Нанотехнологии Polymate Ltd. (INRC) решает фундаментальные и прикладные задачи материаловедения, преимущественно в области получения нанокомпозитов на основе полимерной, органической и металлической матриц. Polymate Ltd.-INRC, аффилированный в Израильский Нанотехнологический Консорциум успешно сотрудничает с ведущими университетами и промышленными компаниями Европы, Японии, Канады, США, странами СНГ

О. Л. ФИГОВСКИЙ

Новейшая разработка Polymate Ltd.-INRC «Сетчатые наноструктурированные полимерные компаунды» была отмечена наградой NASA Nanotech Briefs®’ Nano 50™ Awards (2007)

Остановимся кратко на некоторых законченных разработках компании, которые нашли потребителя или находятся в стадии его поиска.

• 1. Наноструктурированные полимерные композиты сетчатой структуры

Результатом работы явилась технология получения нанокомпозиционных материалов, содержащих взаимопроникающие полимерные сетки (ВПС) на основе полиуретанов, эпоксидных смол и акрилатов, модифицированные в жидкой фазе наночастицами SiO2, TiO2 или другими окислами металлов. Главным элементом технологии были разветвленные (дендровидные) аминосиланы, которые служат отверждающим агентом для многих олигомеров.

• Предложенные дендро-аминосилановые отвердители позволяют интродуцировать силоксановые фрагменты в структуру эпокси-аминовой композиции, а дополнительный гидролиз аминосиланового олигомера получить вторичный нанострутктурированный сетчатый полимер, который существенным образом повышает эксплуатационные характеристики компаунда.

Такие наномодифицированные полимерные сетки создают уникальную возможность регулирования микро и наноструктурными характеристиками новых композиционных материалов. Разработанные разветвленные дендроаминные отвердители являются новым направлением в химической технологии циклокарбонатов, эпоксидных и акриловых смол.

• Полимерные нанокомпозиты нового класса являются экологически чистами материалами, не содержащими вредные или летучие компоненты. Двухкомпонентный компаунд объединяет высокие механические характеристики полиуретана и химическую стойкость эпоксидного связующего.

Создана пилотная установка для получения двухкомпонентных составов покрытий, в том числе полов производственных и общественных помещений, адгезивов и т.п.

• 2. Нанокомпозиты на основе гибридной органо-силикатной матрицы

Органо-неорганические наноструктуры вызывают повышенный интерес вследствие присущих им оптических, механических и электромагнитных свойств, специфичных для неорганических кристллов и химической функциональности характерной для органических компаундов. В этом качестве такие соединения могут быть успешно использованы в электротехнической, оптической и медицинской промышленности.

• Polymate Ltd.-INRC разработал несколько новых композиционных материалов на основе силикатной матрицы. Резкое увеличение прочности и ударной вязкости таких материалов было достигнуто за счет введения в матрицу специальных жидких добавок типа тетрафурфурилосисилана которые играют роль инициаторов микрокристаллизации и кольматирующего агента.

Наши последние разработки в этом направлении связаны с применением новых типов растворимых силикатов, содержащих органические катионы.

• 3. Полимерные нанокомпозиционные материалы с высокой коррозионной стойкостью

Разработан ряд новых химически стойких полимерных материалов, в состав которых входят наноразмерные неорганические добавки, которые при взаимодействии с агрессивной средой, образуют высокопрочные гидратные комплексы. Иными словами, собственно агрессивная среда активирует достижение высоких антикоррозионных показателей этих материалов.

• Polymate Ltd.,INRC предлагает широкий спектр таких нанодобавок для модификации большинства известных полимеров, работающих в разных коррозионных средах, в том числе кислотных, щелочных, морской воде, фтора и т.п.

.

• 4. Эпокси-полибутадиеновые композиционные материалы с наногетерогенной структурой

Исследованы свойства и разработана технология производства новых композиционных материалов и компаундов наногетерогенной структуры, основанной на эпоксидных смолах, жидком каучуке, аминных отвердителях и фторосодержащих поверхностно-активных веществах.
.

• Покрытия на основе этих материалов обладают хорошей химической стойкостью, высокими механическими характеристиками и термостойкостью.

Наноструктурированные эпокси-каучуковые покрытия бетонных и железобетонных конструкций резко уменьшают их деформирование при кратковременном и длительном действии нагрузки. Испытания железобетонных балок показали, что деформации ползучести при изгибе снижаются в два-три раза по сравнению с балками без таких покрытий. Защитные эпокси-каучуковые покрытия обеспечивают увеличение прочности на растяжение при изгибе бетона в два-три раза и, следовательно, его трещинностойкость.

• 5. Новый тип металлокомпозитов: наноармирование металлической матрицы методом сверхглубокого проникновения (СДП)

Разработан и внедрен в промышленное производство технологический процесс получения композиционных материалов с металлической матрицей, обладающие рядом уникальных физико-механических характеристик на базе нового физического эффекта «сверхглубокого проникновения» (эффект Ушеренко).Такие металлокомпозиционные материалы успешно применяются при изготовлении металлорежущих инструментов и штампов, для замены дорогих вольфрамосодержащих резцов врубовых машин и т.п.

• Применение полученных металлокомпозитов увеличивает ресурс инструментальной стали в 1,5–5 раз.

СДП метод позволил получить наноармированные композиты на основе алюминиевой матрицы, обладающие анизотропией механических и эдектромагнитных свойств. Такие материалы с объемной реорганизацией физико-механических характеристик могут найти применение в электроприборах и электронных устройствах, а стоимость их получения не превосходит 40 $/кг.

6. Вододисперсионные краски с биоцидными свойствами, содержащие нанопорошки серебра

Polymate Ltd.,INRC разработал новое биоактивное покрытие с применением наночастиц серебра. Биологическая активность покрытия успешно прошла испытания при контакте с рядом болезнетворных бактерий и вирусов, фунгицидных контаминантов и другой микрофлоры.

• Результаты испытаний подтвердили все преимущества разработанного биологически активного наномодифицированного покрытия.
• 7. Наноцеллюлоза и композитные материалы способные к биодеградации

Polymate Ltd.,INRC апробировал экологически чистую и ресурсосберегающую технологию промышленного получения наноцеллюлозы в форме водной дисперсии, пасты или сухого порошка. Наноцеллюлоза может быть использована в качестве аддитива к адгезивным материалам, краскам, в фармацевтической промышленности при изготовлении кремов.

• Американское агентство по пищевым продуктам и лекарственным препаратам (FDA) сертифицировало разработанную нами водную полимерную наноструктурированную композицию CreenCoatТМ, предназначенную в качестве покрытия бумаги и картона, защищающая субстрат от воздействия воды, жиров и т.п. Отходы материала с таким покрытием могут быть репульпированы и использованы в промышленности производства бумаги; они способны к разложению микроорганизмами.

О. Л. ФИГОВСКИЙ, Д. А. БЕЙЛИН, Polymate Ltd.-International Nanotechnological Research Center, Migdal HaEmek, Israel

http://www.ntsr.info/…ary/3591.htm