Докладчик: в.н.с. НОЦ НТ МГСУ Смирнов В.А. ЗАДАЧИ И ПЕРСПЕКТИВЫ НАНОТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ Nanotechnology: The application of scientific knowledge to control and utilize matter in the nanoscale, where properties and phenomena related to size or structure can emerge (ISO/TS :2010) Нанотехнология: совокупность методов и приемов контролируемого воздействия на предметы, включающие нанообъекты и приобретающие на этой основе новые качества, обеспечивающие их интеграцию в системы верхнего масштабного уровня (на основе проекта ТК 441 «Нанотехнологии – термины и определения»)

Задачи: Определение рациональной методики наноструктурирования строительных материаловОпределение рациональной методики наноструктурирования строительных материалов Выбор методологии технико-экономической оценки целесообразности внедрения нанотехнологии в строительствоВыбор методологии технико-экономической оценки целесообразности внедрения нанотехнологии в строительство Оценка токсикологического влияния нанообъектов на здоровье человекаОценка токсикологического влияния нанообъектов на здоровье человека Цель: Цель: направленное структурообразование строительных композитов

Определение методики наноструктурирования строительных материалов Введение в материал синтезированных нанообъектов Синтез нанообъектов в материале в процессе его изготовления

1) Сила притяжения при d o

Рациональная методика наноструктурирования строительных материалов Синтез нанообъектов в процессе структурообразования Формирование наноразмерных слоёв на межфазных границах Структурные модели Приборная база

Пример реализации: диаметрально противоположное использование одного явления Наличие на поверхности силикатных материалов активных групп, способных к ионному обмену Ионный обмен: формирование гидрофильной пленки (ноу-хау, Ионный обмен: формирование гидрофобной пленки (ноу-хау, Технология пеностекла: расширение сырьевой базы, повышение показателей эксплуатационных свойств (пониженная теплопроводность) Наполнитель для полимерных матриц: упрощение технологии, повышение показателей физико-механических свойств (повышенная прочность) При наличии... материаловедческой грамотности возможно... любое силикатное изделие отнести к нанотехнологиям А.А. Кетов

Примеры реализации: Примеры реализации: зарубежный опыт Наноструктурные композиты на основе взаимопроникающих полимерных сеток Нанокомпозиты на основе гибридной органосиликатной матрицы Полимерные нанокомпозиты с низкой проницаемостью и стойкостью к воздействию агрессивных сред

Оценка целесообразности внедрения q ef = ФkФk C C – относительная стоимость технологии Ф k – относительное изменение обобщённого показателя качества материала Коэффициент эффективности: 1)Разработать методики расчета экономических показателей, учитывающих весь жизненный цикл работы материала. весь жизненный цикл работы материала. 2)Сформулировать обобщенный критерий качества материала. 3)Установить перечни и граничные значения свойств материала. Ключевые подзадачи:

Экологические вопросы Ключевые подзадачи: 1)Подобрать способы и режимы обработки, обеспечивающие инкапсуляцию наночастиц в объеме среды-носителя и строительного материала 2) Подобрать вспомогательные вещества, обеспечивающие агрегативную стабильность коллоидных систем и удаляющиеся для реализации потенциала наночастиц Малые размеры, большая удельная поверхность и высокая химическая активность наночастиц – предпосылки как положительных ( « самоочищающиеся » и антибактериальные покрытия на основе нанообъектов), так и отрицательных их свойств. Рекомендуется... представлять сведения об использовании нанотехнологий или наноматериалов с подтверждением безопасности их использования для человека Постановление Главного санитарного врача РФ

Влияние ПАВ Энергетический потенциал: σ – поверхностное натяжение; r – радиус наночастицы; k – постоянная Больцмана; T ­– температура; C – концентрация вакансий в макротеле; C r – концентрация вакансий в наночастице V – изменение объема кристалла при замене атома на вакансию E = r 2 + kT(C r C ) C r = C exp VkT r 2

Выводы Формируется нормативная база, способствующая развитию нанотехнологии в строительстве (материаловедении). Введение наночастиц может порождать экологические проблемы; использование активных способов гомогенизации (ультразвуковая обработка) нанодисперсных систем не полностью обеспечивает требуемую степень однородности смесей; применение вспомогательных веществ может блокировать активные центры нанообъетов, что нивелирует эффекты их введения. Стратегия реализации современной нанотехнологии в строительстве должна базироваться на использовании запасённой в веществе химической энергии: перспективны химические методы синтеза нанообъектов в структуре материала. Производство строительных материалов должно проводиться на базе традиционных объёмных технологий, а способы управления структурообразованием должны быть реализованы без существенного изменения технологической линии.

Спасибо за внимание!