УзА Русский

29.07.2015 16:36 Версия для печати

Большой потенциал наноматериалов

Несколько десятилетий назад мы даже не знали о понятии «нанотехнологии», считалось фантастикой то, что сегодня используется в повседневной жизни каждого человека.

Нанотехнологии присутствуют в электронике, биологии, медицине, энергетике, материаловедении и других отраслях. С их помощью производят цемент, керамику, металлические сплавы, лакокрасочные и многие другие уникальные материалы. Несмотря на такие достижения, наномир, обладающий невероятным потенциалом, до сих пор полностью не изучен.

В последнее десятилетие нанотехнологии находят свое применение и в Узбекистане – в промышленности, сельском хозяйстве, медицине и ряде других сфер. Свой вклад в эту работу вносит Институт ядерной физики Академии наук Республики Узбекистан, который с 2008 года проводит научные исследования по синтезу и применению наноструктурных материалов. За последние несколько лет разработаны неэнергоемкие технологии и устройства для синтеза наночастиц серебра, углерода, меди, титана и других элементов. Предприятия нашей страны получили возможность широко использовать их на благо развития экономики.

Десятки тысяч жителей нашей страны уже имели возможность воспользоваться выпускаемой в Узбекистане продукцией на основе нанотехнологий. Так, синтезируемые по разработанной нашим институтом технологии наночастицы серебра добавляются в ряд товаров гигиенического назначения, что придает продукции бактерицидные и лечебные свойства.

Клинические испытания, проведенные в 2014 году в Республиканском специализированном научно-практическом медицинском центре дерматологии и венерологии, доказали, что выпускаемые растворы наночастиц серебра помогают при воспалительных кожных заболеваниях, в частности, экземе, контактном дерматите, микозе и других. В настоящее время ведутся переговоры с отечественными производителями текстильной и лакокрасочной продукции о необходимости модифицирования наночастицами серебра, которые придадут продукции биоцидные свойства, что немаловажно в условиях жаркого климата. Результаты многочисленных исследований, проведенных совместно с коллегами из Ганноверского университета (Германия) и опубликованных в престижных международных научных журналах, еще раз доказывают экологическую безопасность и абсолютную безвредность применения используемых концентраций нанокомпозитных материалов, синтезированных в Институте ядерной физики АН Узбекистана.

Одним из наиболее перспективных направлений применения наночастиц серебра в ближайшем будущем может стать их использование в составе систем химводоподготовки. В нашей стране в рамках разрабатываемой программы модернизации отопительной системы с 2016 года запланирован поэтапный переход на закрытую систему обеспечения теплом многоквартирных домов и строительство локальных котельных. Каждая такая котельная для ликвидации накипи и продления срока службы требует установку специальных систем химводоподготовки, которые должны не только работать в автоматизированном режиме, но и быть максимально адаптированы к качеству воды и местным климатическим условиям.

В нашем институте разработан прототип подобной системы смягчения воды мощностью до 5000 литров в час, которая обеспечивает удаление ионов кальция и магния из подаваемой в котельную воды. Разработанная система состоит из металлической колонны, заполненной специальными ионообменными сорбентами, обработанными наночастицами серебра, а также емкости для регенерационного раствора. Использование наночастиц серебра позволяет предотвратить рост бактерий и биопленок на поверхности водоочистных сорбентов, тем самым, значительно увеличив срок их службы. Немаловажно отметить, что стоимость подобной системы химводоподготовки будет как минимум вдвое ниже, чем у зарубежных аналогов.

Осенью 2015 года подготовленный научный проект на организацию серийного производства таких систем будет участвовать в конкурсе инновационных проектов, ежегодно проводимом Комитетом по координации развития науки и технологий при Кабинете Министров Республики Узбекистан. Реализация проекта позволит уже в 2017 году внедрить и установить разработанные импортозамещающие системы химводоподготовки в мини-котельных нашей страны.

Найти свое применение могут и разработанные в институте нанокомпозитные материалы на основе наночастиц углерода. В частности, их можно использовать в составе систем обеззараживания воды, устанавливаемых в новых современных домах типового образца в сельской местности.

Выпускаемые системы имеют производительность до 4 кубических метров в час и энергопотребление – 60 Вт. В отличие от традиционно применяемых систем на основе ультрафиолетового излучения, использование нанотехнологий позволит обеспечить безопасность и стабильность обеззараживания при обработке воды с повышенными значениями жесткости и минерализации. Благодаря использованию доступного сырья и материалов их стоимость будет почти в три раза ниже, чем у зарубежных аналогов. Эффективность изготавливаемых систем обеззараживания воды подтверждена испытаниями, проведенными Республиканским центром санитарно-эпидемиологического надзора.

В этом году в нашем институте совместно с АК «Узнефтегаздобыча» начат научно-исследовательский проект, актуальный для нефтегазовой отрасли. Это – разработка новой технологии и опытной установки по очистке природного газа с использованием наночастиц меди. Одним из основных параметров, определяющих качество газа и его цену на мировом рынке, является содержание в нем сероводорода, присутствие которого приводит к выходу из строя трубопроводов, контролирующих датчиков и механизмов управления. В настоящее время для очистки газа от сероводорода в нашей стране в основном используются методы, требующие дорогостоящего оборудования и химикатов, импортируемых из-за рубежа. В связи с этим возникла необходимость разработки новых импортозамещающих адсорбентов для сероочистки газа, а использование наночастиц меди, как ожидается, обеспечит низкую себестоимость и отличные адсорбционные характеристики.

Нанокомпозитные материалы постоянно представляются на традиционных Республиканских ярмарках инновационных идей, технологий и проектов, что позволяет заключать лицензионные соглашения и договора с различными организациями. Это дает свои практические результаты, в которых заинтересованы и разработчики, и производители.

Р.Хайдаров,
старший научный сотрудник
Института ядерной физики
Академии наук Республики Узбекистан.

УзА
8 173