Причиной
колоссального прорыва в развитии таких
сфер, как телекоммуникации, медицина и
многих других в последнее время стали
нанотехнологии. Было бы весьма странно,
если бы люди не стали стараться
использовать их практически повсеместно.
Например, в строительстве. Стройматериалы,
изготовленные посредством нанотехнологий,
уже используют около 25 процентов
застройщиков в Китае, Японии, США и
странах Европы. Поэтому довольно
занимательно будет рассмотреть какие
же материалы входят в «наноарсенал»
зарубежных строителей и проанализировать,
возможно ли применять данные инновации
в строительной сфере России.
Материалы
будущего уже сегодня
Небывалые
раньше свойства позволяет приобретать
обычным, традиционным материалам
применение нанотехнологий. Одним из
наиболее привилегированных направлений,
по которым ведутся разработки, является
использование наноразмерных и
ультрадисперсных частиц для создания
бетонов, которые будут долговечнее и
гораздо прочнее привычных нам. Согласно
проведенных в рамках исследований
расчетов, в которых принимают участие
такие ведущие европейские компании как
норвежская «Элкем», японская «Майти»,
швейцарская «Зика» и немецкая BASF бетон,
произведенный с применением наночастиц
способен прослужить около пятисот лет.
Такой материал, в основном, призван для
использования в строительстве защитных
оболочек атомных реакторов, большепролетных
мостов, а также небоскребов.
Не
имеющая подобных себе по вязкости и
прочности сталь, которая идеально
подходит для дорожного и гидротехнического
строительства, была получена тоже в
результате исследований в области
нанотехнологий, в частности, наномодификаций
металлов и различных сплавов. А
нанопокрытия (полимерные или композитные),
которые используются для стальных
конструкций, в разы увеличивают их
устойчивость к коррозии и продлевают
срок службы даже в особо агрессивных
средах.
Директор
департамента научно-технической
экспертизы ГК «Роснано» Сергей Калюжный
в рамках проводимой им онлайн-конференции
обоснованно отметил, что наиболее
актуальной и первостепенной задачей
на сегодняшний день признана проблема
создания более совершенных конструкционных
материалов для удовлетворения потребностей
строительной индустрии. Также на этой
конференции было сказано, что масса
материалов, созданных при помощи
современных нанотехнологий, уже
используется в строительстве –
лакокрасочная продукция, теплоизоляционные
материалы. «Особое внимание стоит
уделить конструкционным композитам, -
далее говорит Сергей Калюжный, - ведь
это довольно большой спектр материалов
с керамической, полимерной или
металлической матрицей». Примерами
таких композитов могут служить типичные
углепластики - композиты с углеволокнами
и полимерной матрицей.
Еще
в девяностых годах прошлого столетия
Вильгельм Бартлотт, немецкий ботаник,
обнаружил, так называемый, «эффект
лотоса». Заключается он в том, что
лепестки цветка покрыты веществом,
вырабатываемым в железах лотоса и по
своей консистенции схожим с воском. Это
природное «напыление» полностью защищает
цветок от воздействия воды. Ученые Китая
предприняли попытку воссоздать его
искусственно, используя при этом
нанопокрытие. Гигантский яйцеобразный
купол из титана и стекла, принадлежащий
Большому национальному театру в Пекине,
благодаря «эффекту лотоса», который
был применен при его возведении, не
подвержен намоканию от атмосферных
осадков и различным загрязнениям.
По
мнению большинства специалистов, самыми
востребованными на строительном рынке
в ближайшее время станут такие фасадные
водонепроницаемые краски, изготовленные
с применением нанотехнологий.
Владимир
Николаенко, заместитель начальника
производственно-технического отдела
СК «КварталСтрой» рассказал, что уже
на сегодняшний день произошел немалый
прорыв в строительных технологиях. «К
примеру, - говорит Владимир, - уже
известно, что построенные с помощью
нанотехнологий дома смогут простоять
порядка трехсот лет. Однако прежде чем
начать широко вводить в эксплуатацию
здания, построенные из материалов на
основе нанотехнологий, специалисты
проводят массу исследований, чтобы
проверить действительные эксплуатационные
показатели, прочность, износостойкость,
ведь то, что создается в лабораториях,
может оказаться неприменимым к
использованию в реальных условиях.
Очень важно на данном этапе взаимодействие
изобретателей и строителей».
Наноэкономия
Энергосбережение
считается так же одним из самых актуальных
направлений применения наноматериалов
в строительстве. Например, Шанхайский
центр науки и нанотехнологий разработал
полупрозрачное нанопокрытие, которое
способно накапливать солнечную энергию.
Неся функцию солнечных батарей и тем
самым сокращая затраты на электроэнергию,
это покрытие еще и придает эстетическую
красоту зданию, на стенах и окнах которого
располагается.
На
сегодняшний день активно применяются
в энергосберегающих кровельных системах
верхнего света прозрачные наногели,
или аэрогели, которые обладают уникальными
высокими показателями звуко- и
теплоизоляции, а созданы они были еще
в начале двадцатого века американским
ученым Сэмюэлем Кистлером в Тихоокеанском
колледже в Стоктоне (штат Калифорния).
Стоит
вспомнить и о покрытии для защиты цветных
окон из поливинилхлорида от теплового
(инфракрасного) излучения, которое
называется Cool-Colors. Эта пленка за счет
своих особых пигментов успешно
противостоит перегреву конструкции и
способна отражать около восьмидесяти
процентов инфракрасных лучей.
Из
рассказа директора по развитию компании
PROPLEX Льва Минуллина становится очевидно,
что при средней температуре воздуха в
летнее время (+25°С) окна из цветного ПВХ
способны нагреться до +50°С, а перегрев
светопрозрачной конструкции от солнечных
лучей может повлечь за собой деформацию
рамы, и, следовательно, разгерметизацию
всей оконной системы.
Инновационная
пленка дает возможность защитить от
перегрева не только сами окна, но и
помещение, что способствует увеличению
срока службы оконных конструкций и
снижению затрат на кондиционирование
помещения. Применяя данную пленку в
производстве профиля ПВХ, компания
PROPLEX (первый российский разработчик и
ведущий производитель ПВХ-систем по
австрийским технологиям) выпускает на
сегодняшний день ПВХ-профиль шести
оттенков, среди которых есть болотный
и золотой дубы, махагони.
Аналогичное
инновационное покрытие эта компания
использует и при создании оконных систем
цвета «серебристый металлик». Цветная
пленка, которой покрывается профиль
при ламинировании, придает раме визуальный
эффект объема, достигаемый благодаря
одному из компонентов этого покрытия
- бриллиантовых красок. Их отличает
глубокий, насыщенный колер и также
способность менять оттенок в зависимости
от того, под каким углом на него падает
свет. Благодаря этому пленка имитирует
шлифованную металлическую поверхность
и создает иллюзию серебра, а рама готового
окна в итоге получается с эффектом
трёхмерности.
Кроме
этого, применение бриллиантовых красок
позволяет создать покрытие, напоминающее
на ощупь шагрень, благодаря микропорам,
которые образуются на пленке. В процессе
ламинирования пленка полностью покрывает
даже сложные конструкции ПВХ-профилей,
точно повторяя их формы.
Нанотехнологии
в нашей стране
Тема
исследований в сфере нанотехнологий
весьма популярна на сегодняшний день
и в нашей стране, однако реальных
достижений в этой сфере пока, до грустного,
мало. Проблема в том, что российские
строительные организации не могут себе
позволить единоличное финансирование
научных разработок. В то время как на
западе основной вклад в прикладные
исследования в сфере строительства
вносят научные подразделения промышленных
корпораций, которые в своей работе
опираются на разработки ведущих научных
центров. Именно для решения проблемы с
финансированием прикладных проектов
в сфере нанотехнологий в 2007 году была
организована государственная корпорация
«Роснано».
Одним
из успешно реализованных проектов в
России можно назвать появление
нанокомпозитных труб для отопительных
систем, систем газо- и водоснабжения.
Этой разработкой занимаются ученые
МГТУ имени Баумана при содействии
компании «Экструзионные машины». Данный
союз позволил создать трубы, превосходящие
аналоги в десятки раз по своим
эксплуатационным характеристикам, и
заметно выделяющиеся среди прочих
приемлемой ценой.
Производство
стеклопластиковой композитной арматуры
для нужд строительства - еще одно
направление, на которое нужно обратить
внимание, так как такую арматуру
большинство специалистов считают вполне
перспективной заменой традиционному
стальному аналогу. Компания под названием
«Компарм» считается ведущей в области
выпуска данной продукции. Инновационный
материал, по словам экспертов, обладает
практически уникальным набором свойств,
в который входит малый удельный вес,
химическая стойкость, высокая прочность,
низкая теплопроводность, устойчивость
к коррозии и диэлектрическая способность.
Такой материал возможно использовать
при любых видах строительства.
У
истоков
Разнообразие
результатов разработок в области
нанотехнологий впечатляет и воодушевляет
- это и светопрозрачные конструкции, и
новые виды бетонов, сталей, и самоочищающиеся
покрытия, которые успешно применяются
в современном строительстве.
Российские
ученые, хоть наша страна и отстает от
развития нанотехнологий в сфере
строительства от запада, тоже активно
проводят исследования и предлагают
новые разработки, не желая отставать
от европейских коллег. Да и власти в
последнее время все больше оказывают
внимание на развитие прикладных
нанотехнологий, инвестируя немалые
средства в реализацию новых проектов.
«Чтобы
правильно и успешно использовать
нанотехнологии в сфере строительства,
нужны квалифицированные специалисты,
- говорит аспирант Воронежского
государственного архитектурно-строительного
университета Александр Герасимов, - А
для их качественной подготовки необходимо
серьезно модернизировать процесс
образования. И ведь, нужно заметить, что
нанотехнологии очень стремительно
развиваются, поэтому образование должно
быть обязательно непрерывным. Одним из
вариантов такого обучения является
сеть дистанционного образования».
Чтобы
исключить Россию из позиции «догоняющего»
в области развития нанотехнологий,
такие, и многие другие преобразования,
должны произойти в самое ближайшее
время.
|
