Углеродные нанотрубки - новые возможности

Во вторник, 21 апреля, состоялось первое заседание рабочей группы по разработке плана мероприятий по поддержке создания продуктов на основе одностенных углеродных нанотрубок на предприятиях Республики Татарстан на 2015 - 2018 годы. В обсуждении приняли участие и ученые КФУ.

О важности реализации этого проекта не только для нашей республики, но и для России рассказали наши эксперты: заведующий кафедрой физики твердого тела Института физики, профессор Ленар Тагиров и заведующий кафедрой неорганической химии Химического института им. А.М.Бутлерова, профессор Рустэм Амиров.

- Речь идет о строительстве в Татарстане крупнейшего в мире завода по производству углеродных нанотрубок, - пояснил Ленар Рафгатович. - В 2014 году вовсем мире было произведено всего лишьоколо 5 тонн одностенных углеродных нанотрубок (ОУНТ). В нашей республике запланировано построить завод мощностью до десятков тонн в год, что позволит стать республике флагманом наноиндустрии.

Рустэм Амиров напомнил, что этот проект предложен для реализации на территории РТ компанией OCSiAl (Новосибирск).

- Новосибирские ученые разработали технологию получения ОУНТ и масштабировали ее. Теперь они хотят построить завод с большей производительностью и выбрали РТ как экономически обеспеченный регион, где есть достаточно много потенциальных потребителей этих нанотрубок. А значит, объем производства татарстанского завода может быть использован в промышленных масштабах.

По словам Рустэма Рафаэльевича, в реализации этого проекта задействован и Казанский университет.

- Образцы нанотрубок из Новосибирска привезли и отдали на испытания в разные организации. Ученые КФУ получили пробные партии углеродных нанотрубок для экспериментов, в частности для добавления в термопласты.

Профессор констатирует, что области применения нанотрубок - самые широкие, однако пока никто не разработал коммерчески доступные материалы, где бы реализовался теоретически предсказанный потенциал этих наноматериалов.

В то же время Рустэм Рафаэльевич напомнил, что на кафедре неорганической химии в КФУ разработан новый способ получения композиций на основе углеродных трубок и полиолефинов. И в ближайшее время начнется тесное сотрудничество химиков альма-матер с промышленными предприятиями по производству композитов.

В том, что сфера применения углеродных нанотрубок очень обширна, соглашается и Ленар Рафгатович. Углеродные нанотрубки, использованные для армирования пластика, металла, керамики, в разы повышают прочность и износостойкость этих материалов. Этим свойствам можно найти применение в оборонной промышленности, нефтедобыче, ракетно-космической отрасли. Строители оценят, что прочность пенобетона с добавлением нанотрубок возрастает в два раза, а кирпича - на 40%.

- Углеродные нанотрубки востребованы благодаря уникальным характеристикам - термостойкости, износостойкости, а механические, физические и химические свойства делают их уникальными добавками к основным материалам.

Поэтому как в мире, так и в КФУ продолжаются исследования добавления нанотрубок в композитные материалы, используемые в авиастроении, резиновые изделия (автомобильные и авиационные шины), а также транзисторы, микросхемы и другие электронные элементы.

Но с внедрением углеродных нанотрубок могут возникнуть и определенные трудности, связанные с удорожанием готового продукта, в который будут добавлены углеродные нанотрубки.

- Сейчас цена ОУНТ - 6.7 Евро за грамм,при крупнотоннажном производстве цена может снизиться до 1-2 Евро за грамм, т.е. 1000 Евро за килограмм как минимум. Каждый грамм будет стоить 50-100 рублей, а его еще нужно распределить однородно или, наоборот, направленно, что требует дополнительных технологических операций, поэтому увеличит себестоимость введения нано- трубок в состав композитов, - рассуждает Ленар Рафгатович. - Поэтому сейчас, в ?начале пути?, нужно думать об элитарной продукции, применение в которой нанотрубок не слишком увеличит цену относительно базовой. Или о изначально дорогой и ответственной продукции, как композитные детали крыльев самолета, шины для самолетов. Например, авиационная шина стоит 400-1000 долларов, поэтому можно пойти на 5-10% удорожание,добавив вместо технического углерода 50-100 граммов ОУНТ, если в результате число циклов взлет-посадка, которое выдерживает эта шина, увеличится на 20% и более. Необходимо помнить, что если продукт является рыночным, то этот рынок сам отберет наилучшее соотношение потребительских свойств продукта к его цене.