Монография издана при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект №09-06-00307а)




НазваниеМонография издана при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект №09-06-00307а)
страница4/16
Дата публикации17.01.2015
Размер2.26 Mb.
ТипМонография
lit-yaz.ru > Химия > Монография
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   16
^

В.Ф. ПЕТРУНИН


1. ВВЕДЕНИЕ

Существует ли наномир? То есть вопрос стоит так: имеется ли семейство наноразмерных объектов, индивидуальных по свойствам, независимых от других объектов в природе. Это вопрос принципиальный.

Функциональные материалы, структуры и устройства нанометрового размера, а также системы из них существуют в природе много лет. Например, ракушки моллюсков, волосы, сажа, элементы крови, пыльца цветов, цемент и др. являются наноструктурированными, обладают необычными для их размера свойствами, известными и используемыми очень давно.

Проблема наносостояния не новая для материаловедения. Наверное, R. Zsigmondy в 1925 году и T. Svedberg в 1926 году были первыми, кто получил нобелевские премии за важные наблюдения в химии дисперсных (нано-) систем. Но в их работах не выявлялось влияние малого размера на структуру и свойства вещества. И только в конце ХХ столетия внимание большого числа ученых сосредоточилось на объектах нанометрового масштаба (10-7 – 10-9 м), где, как заметил Фейнман, оказалось «много места» для фундаментальных исследований и практического применения их результатов. Другой причиной «задержки» создания и развития науки о наноразмерных объектах вещества является их неравновесный характер. Для классической физики (термодинамики, в частности) наночастица слишком мала и ее законы и подходы можно использовать только оценочно, а для квантовой механики наночастица, состоящая более чем из 10000 атомов, очень велика, чтобы проводить расчеты основных характеристик, даже с помощью самых современных больших компьютеров.

В последние годы нанотехнологии можно рассматривать как глобальное явление, в связи с постоянно возрастающим интересом к этой высокотехнологичной области науки. С каждым годом растет количество и масштаб исследований, открытий, и все больше ученых и специалистов вовлекаются в эту область. Наноматериалы, благодаря их необычным, а иногда просто уникальным свойствам, очень быстро становятся объектом не только научно-технического, но и экономического интереса 1. Нанотехнологии – «ключевые» технологии современности, которые будут определять развитие всех других технологий, являются основой формирующегося 6-го экономического уклада (рис.1).




^ Рис.1 Развитие «ключевых» технологий в 1900-2050 г.г. (влияние на общество).

В большинстве развитых и развивающихся стран созданы национальные программы, координирующие действия предприятий, институтов и других организаций по исследованию, совершенствованию и производству наноматериалов. Постоянно проводятся международные и национальные конференции, посвященные этому вопросу, что позволяет ученым достичь еще больших успехов в исследованиях. Несмотря на относительную новизну этого направления, нанотехнологии уже находят применение во многих областях промышленности. Особое внимание нанотехнологиям уделяется со стороны правительств, которое вкладывают в них большие деньги, причем объемы инвестиций с каждым годом значительно увеличиваются. К количественным оценкам рынка нужно относится очень осторожно, так как не всегда просто определить «границы» нанотехнологий. Многие технологии и области научных исследований, особенно в биологии и биотехнологии, имеют тенденцию повторно классифицироваться как нанотехнологии.

Несмотря на большое количество работ по исследованию, разработке и применению наноматериалов, до сих пор нет надёжно установленных и общепринятых представлений о нано- масштабном состоянии, в т.ч. о физических причинах особенностей, а иногда уникальности, структуры и свойств вещества при размерах в диапазоне 1-100 нм, введённом Г. Глейтером [2] для определения термина «наноматериал».

Более обоснованным, чем диапазон размеров специфики наноструктурного состояния является определение « ультрадисперсные материалы», сформулированное еще в 1981 г. [3], которое включает все конденсированные системы, чей дисперсный компонент настолько мал в одном, двух или во всех трех измерениях (<100 нм), что геометрический размер морфологического элемента (частица, кристаллит, зерно, пора…) становится соизмеримым с характеристическим корреляционным масштабом какого-либо физического явления или характерной длиной какого-нибудь транспортного процесса в этом веществе (размер электрического или магнитного домена, длина свободного пробега электронов, длина волны фононов, дислокация или дисклинация и.т.д.).

Наноструктурные материалы являются одним из видов неравновесного состояния вещества, в котором могут реализоваться нестабильные (метастабильные) структуры известных фаз, а также неизвестные ранее виртуальные фазы. К последним можно отнести малые наночастицы (кластеры) с магическими числами атомов в них, которые соответствуют правильным многогранникам типа тетраэдра, октаэдра, додекаэдра, икосаэдра. Обнаруженные в нано-масштабном состоянии фуллерены и другие полые структуры могут образовываться и существовать только в сильно неравновесных телах, как переходная стадия потери его трансляционно-инвариантного упорядоченного состояния [1,4].

Рост удельной поверхности S увеличивает количество атомов в поверхностном слое с нескомпенсированными и частично нескомпенсированными электронными связями. В ограненных наночастицах, кроме того, возрастает количество подобных атомов на гранях и в вершинах. В результате поверхностная часть свободной энергии Fs увеличивается до значений сравнимых с объемной долей Fv и в выражении свободной энергии F необходимо учитывать дополнительные вклады. Экстремальные условия синтеза способствуют образованию неравновесного (метастабильного) состояния. Малое число атомов в одной наночастице и большая доля их на поверхности (или на границе) ограничивают применение классической термодинамики [5].

В нашей стране исторически первыми наноструктурированными материалами были специально разработанные для промышленного производства и успешно использованные ещё в 50-е годы XX в. оксалатные металлические порошки, при решении проблем «уранового проекта» [6]. Разделение изотопов урана на заводе УЭХК проводилось с помощью диффузионного метода, при этом размеры пор и качество фильтров из никелевых порошков определяли эффективность всего метода газовой диффузии. Были созданы уникальные нанотехнологии двухслойных никелевых фильтров с размером пор около 90 нм, а позже размер пор был уменьшен до 16 нм. Основой технологии являлось электрохимическое и термохимическое диспергирование никеля, последующая непрерывная прокатка и спекание в атмосфере водорода никелевых порошков в пористую ленту толщиной около 90 мкм. За разработку этих фильтров и организацию их массового производства (до 60 млн шт./год) разработчикам была присуждена в 1958 году Ленинская премия (И.Д. Морохов, В.Н. Лаповок, С.П. Чижик Ю.Л. Голин и др.).

После того как технология получения урана перешла на новый метод, эти материалы оказались не нужными. Но еще тогда было замечено, что эти материалы обладают повышенной активностью, например, окисляясь на воздухе могут нагреваться до температуры 800 – 1000 градусов, и рядом других необычных свойств. В 60-е годы был разработан и опубликован левитационный (испарением и конденсацией) метод получения ультрадисперсных (нано-) порошков 7, а в 70-е годы – с помощью электрического взрыва проводников 8.
^ 2. ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ

Особенности наноструктурного (ультрадисперсного) состояния вещества наиболее заметно проявляются при изучении разделенных наночастиц, когда их размер можно рассматривать как физический параметр наряду с составом, температурой и давлением. К главным физическим причинам особенностей структуры и свойств ультрадисперсных (нано-) материалов можно отнести три: ограничение действия законов классической физики из-за небольшого количества атомов и малого размера, значительный рост удельной поверхностной энергии и экстремальные условия синтеза 9. По этим причинам наноструктурные материалы являются одним из видов неравновесного состояния вещества, в котором могут реализовываться нестабильные (метастабильные) структуры (например, несплошные и потому не объяснимые из представлений классической теории пространственных групп симметрии фуллерены и нанотрубки), высокотемпературные фазы (алмаз, кубический оксид циркония), структурная, концентрационная или фазовая неоднородности по радиусу наночастицы и другие 10. Теоретические оценки атомного строения отдельных (нано-) частиц никеля и золота соответственно из 736 и из 1047 атомов, показали, что устойчивому состоянию отвечает модель, отличающаяся от массивного кристалла. В малой частице вдоль каждого направления межатомные расстояния монотонно изменяются от центра к поверхности, так что максимальное сжатие (до нескольких процентов) осуществляется в поверхностных слоях. Измерения, выполненные в Институте физики твердого тела и электронной микроскопии (г. Галле, Германия) на отдельно взятой частице золота размером 11 нм с помощью метода высокоразрешающей электронной микроскопии, подтвердили аналогичный характер уменьшения межплоскостных расстояний в приповерхностной области.

По критерию, предложенному Л.Д. Ландау, — по функции атомного распределения — наноматериалы занимают промежуточное положение между кристаллами и аморфными веществами (рис. 3).


Рис. 3 Функция атомного распределения: а – идеальный кристалл; б – реальный (частично разупорядоченный) поликристалл; в – ультрадисперсный (нано-) материал; г – аморфный (частично упорядоченный) материал; д – идеально аморфное (полностью разупорядоченное) вещество.

Особенности структуры обуславливают особенности свойств ультрадисперсных (нано-) материалов которые часто своеобразны, а иногда уникальны, что можно широко использовать практически. Свойства наносистем определяются, в первую очередь, свойствами индивидуальных наночастиц и их взаимодействием. Первые зависят от элементного и фазового состава, атомного строения (типа и степени упорядочения), дефектности и морфологии, размера и количества кристаллитов. Вторые определяются размером взаимодействующих частиц, их поверхностной энергией, концентрацией и равномерностью плотности. И те и другие проявляют размерную зависимость, а при размерах сравнимых с длиной волны де Бройля появляются и квантовые размерные эффекты.

Обобщая многочисленные расчетные и экспериментальные данные, можно отметить, что отличие свойств наноматериалов по сравнению со свойствами аналогичных крупнокристаллических проявляется следующим образом 11:

Механические: увеличение твердости (из-за отсутствия протяженных дефектов) в сочетании с высокой (супер-) пластичностью (благодаря развитой сетке границ и зернограничному проскальзованию), увеличение предела текучести, уменьшение порога хладноломкости.

Электрические: размерная зависимость работы выхода электронов и электросопротивления, полупроводниковый характер проводимости очень малых наночастиц металлов (из-за ограниченного числа свободных электронов).

Магнитные: суперпарамагнетизм (при размере частиц менее 1 домена), максимальная коэрцитивная сила в монодоменных частицах, гигантское магнетосопративление.

Термические: уменьшение температур Дебая, плавления, фазовых переходов, спекания на 15-20 % (из-за изменения спектра фононов) при увеличении коэффициента термического расширения и теплоемкости.

Оптические: изменение электромагнитных спектров излучения и поглощения, увеличенное рассеяние, способность реализации «черного тела».

Химические: увеличение растворимости (до 20-25 %) в кислотах, понижение температур химических реакций, отсутствие “индукционного” периода.



^ Рис. 5 Зависимость оптических и магнитных характеристик НП феррит-гранатов от размера зерна (кристаллитов).

Стоит заметить, что некоторые свойства зависят от размера частиц, а некоторые от размера кристаллитов (доменов) (рис. 5), что надо учитывать при разработке и использовании наноструктурных материалов 1,12.
^ 3. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ

Общим принципом способов изготовления наноматериалов является сочетание высокой скорости образования центров зарождения частиц с малой скоростью их роста. Для этого реализованы два пути создания наноструктурированных материалов: обработка традиционных крупнокристаллических материалов с последовательным или разовым процессом уменьшения размеров морфологических элементов до нанометрового масштаба. Этот способ называют “сверху-вниз”. Противоположный путь “снизу-вверх” состоит из изготовления наноструктурных изделий или материалов путем сборки из атомов или молекул. Можно разделить все способы получения наноматериалов на физические (механическое измельчение, распыление, конденсация из паровой фазы в вакууме или инертном газе, конденсация из плазмы электродуговое измельчение, лазерное облучение, СВЧ-обработка, электровзрыв (проволоки), поатомная сборка, самосборка, …), химические (разложение солей, осаждение растворов, химические реакции при пониженных температурах, водородное восстановление металлов из окислов, химический взрыв, самораспространяющийся высокотемпературный синтез, химические реакции в плазменном состоянии, …) и биологические. Например на предприятиях атомной энергетики России разработано несколько способов получения ультрадисперсных (нано-) материалов: химический способ получения нанокристаллических оксидных порошков (МИФИ); электрохимический способ получения металлических нанопорошков (Уральский Электрохимкомбинат); способ получения нанокристаллических порошков металлов из их гидридов (ОАО ВНИИНМ); плазмохимический способ получения нанокристаллических керамических порошков (Сибирский химический комбинат); лазерно-плазменный синтез алмазных пленок (в ГНЦ РФ ТРИНИТИ); детонационный способ получения наноалмазов (комбинат Электрохимприбор); жидкометаллическая технология получения наноматериалов (ГНЦ РФ – ФЭИ и ОЦНТ г. Обнинск); АДУ – технология получения нанопорошков UO2+x и др.

Одно из основных направлений, имеющих, важное значение для отрасли атомной энергетики, применение наноматериалов в производстве топливных таблеток из диоксида урана. Исследования отраслевой лаборатории МИФИ совместно с ВНИИХТ показали, что использование нанопорошков позволяет модернизировать технологию производства или повысить характеристики топливных таблеток. Определено, что при добавлении нанопорошков диоксида урана в крупнокристаллические традиционные порошки при спекании топливных таблеток можно либо снизить температуру спекания на 15%, либо увеличить размер зерна с 8-10 микрон до 25-30 микрон, что увеличивает их ресурс и позволяет использовать такие таблетки в новых типах реакторов.

Известно, что оксиды некоторых редкоземельных металлов и в первую очередь диспрозия, эффективно поглощают нейтроны. Сотрудниками МИФИ показано, что нанокристаллические порошки оксидов этих металлов, будучи добавленными в крупнокристаллические, позволяют получить компактируемые (благодаря значительной поверхностной энергии) нейтронопоглощающие материалы для систем управления защиты ядерным реактором. А нанопорошки оксидов тяжелых металлов свинца и молибдена могут быть использованы для повышения (за счет увеличенного рассеяния на границах) эффективности и облегчения защиты от рентгеновского и гамма-излучения в медаппаратуре, спецодежде, а также для покрытия стен помещений, где присутствуют большие фоны рентгеновского излучения.

Разработанные в МИФИ нанокристаллические порошки оксидов иттрия, титана и магний-алюминиевой шпинели использованы для нанодисперсионного упрочнения конструкционных сталей. Во ВНИИНМ разработаны технологии получения (ДУО)-мартенситных сталей со свойствами, обеспечивающими повышенную радиационную стойкость при использовании их в качестве конструкционных материалов для оболочек реакторов на быстрых нейтронах, что повышает конкурентоспособность таких реакторов за счет достижения необходимого уровня выгорания, разработаны рекомендации по выбору технологической схемы создания новых металлургических производств ДУО-сталей.

На СХК созданы установки по выпуску 24 тонн в год нанокристаллических порошков оксидов металлов, которые могут быть сырьем для получения изделий конструкционной керамики. В установках осуществляется плазмохимический синтез, в частности происходит термическое разложение диспергированных на капли растворов солей металлов в плазме дугового и высокочастотного разряда. Полученная керамика имеет высокие характеристики. Керамические изделия успешно работают в тяжелых условиях трения и износа в различных областях техники благодаря: высокой стойкости режущей кромки лезвия при резке труднообрабатываемых материалов; стойкости в агрессивных средах; высокой прочности и вязкости; высокой износостойкости. Защитные пластины для центрифуг (СвердНИИХИМмаш) из нанокерамики на основе оксида алюминия с высокой износостойкостью изготавливаются из наноразмерных порошков магнитно-импульсным прессованием и спеканием.

Разработана (ВНИИНМ) и запатентована технология получения нанокристаллических магнитных материалов методом центробежного распыления расплава, создано первое и пока единственное в России их опытно-промышленное производство. Нанокристаллические магнитные материалы превосходят известные ферриты бария и стронция по магнитной энергии в 6-8 раз. Высокие магнитные свойства композитных магнитов достигаются при точном соблюдении фазового состава материала и создании структуры с размером кристаллитов основной магнитной фазы 20-30 нм. Для этого используется многоэтапная технология, включающая получение слитков исходных сплавов в вакуумных индукционных печах, центробежное распыление и получение порошков сплавов в аморфном состоянии, кристаллизационный отжиг и получение порошков с требуемой нанокристаллической структурой.

Разработаны (ВНИИНМ) технические высокопрочные Cu-Nb тонкие провода диаметром от 0.4 до 0.05 мм со следующими свойствами: предел прочности 1300-1600 МПа, электропроводность 70-80% от меди. Показана принципиальная возможность создания контактных проводов нового поколения с существенно более высоким комплексом свойств путем использования наноструктурных компонентов. Получены нанопорошки Та и Nb для высокоемких конденсаторов, с рекордными электрофизическими свойствами: с удельным зарядом до 150 000 мкКл/г.
^ 4. НАНОТЕХНОЛОГИИ И НАНОПРОДУКЦИЯ

Большое внимание и финансовая поддержка со стороны правительств, а в последние годы и со стороны бизнеса, исследований наноматериалов и нанотехнологий позволили определить их перспективные области применения 13. Это наноэлектроника и солнечные батареи высокой эффективности; молекулярные сита и средства локализованной доставки лекарств в органы животных и человека; материалы для десорбции и/или абсорбции; индивидуальные катализаторы; молекулярно-чувствительные сенсоры и др. Компактные НМ позволяют повысить характеристики: магнитных материалов с низкими потерями; высокотвердых износостойких режущих и обрабатывающих инструментов; нанокомпозитных прочных и эластичных цементов; суперпластичных изделий из керамики, в т.ч. для двигателей внутреннего сгорания; нано-упрочненных полимерных композитов и др. Наноустройства в потенциале это: терабитные элементы памяти и микропроцессоры; биомедицинские сенсоры; низкошумные и низкопорочовые лазеры; нанотрубки для высокоярких дисплеев и др. Нанопленки и наноструктурные покрытия оказывают полезное воздействие при изготовлении: тепловых барьеров; средств техники изображения; чернил и красителей; антикоррозионных покрытий; информационно-записывающих слоев и др. Фантастически привлекательным и потенциально возможным представляется разгадка кодирования и воспроизводства биологических объектов, в т.ч. организма животных и человека.

Несмотря на известные экономические трудности 90-х годов, благодаря целевым программам атомной отрасли в России разработаны нанотехнологии и несколько видов изделий с использованием наноматериалов различного назначения. На родине наноразмерных материалов УЭХК сохранено производство никелевых порошков с размерами кристаллитов от 10 до 30 нм, никелевых пористых лент и продукции на их основе: аккумуляторов и генераторов, фильтрующих элементов и фильтров с тонкостью фильтрации до 10 нм. Эти фильтры используются в атомной промышленности для улавливания радиоактивных аэрозолей, применяются в электронной промышленности для чистых комнат, а также в микробиологической, фармацевтической и пищевой промышленности для стерилизации газов. Фильтры превосходят зарубежные аналогии по фактическому количеству стерилизаций и дешевле по цене. Крупным направлением работ с использованием наноструктурных компонентов является производство нейтрализаторов выхлопных газов. На сегодня УЭХК – единственное в России предприятие, которое системно и эффективно работает в направлении развития автокатализаторов.

В ГНЦ РФ ФЭИ и ОЦНТ создан широкий набор наноструктурных фильтрующих мембран для очистки жидкостей и газов. Фильтрующие элементы, сорбенты, катализаторы изготавливаются по технологии плазмохимического синтеза наноструктурных мембран на пористых подложках. В зависимости от назначения и условий фильтрования подложка может быть полимерной, керамической, металлической или композиционной. Наноструктурированные мембраны обеспечивают высокую тонкость фильтрации и возможность эффективной регенерации (самоочистки) без разборки конструкции фильтров. На основе аэрогелевых нанопорошков совместно с НПО “Технология” сотрудники ОЦНТ разработали и освоили производство широкого ассортимента керамических изделий: подшипники и другие пары трения из карбида кремния, тигли и стаканы из оксида алюминия, автомобильные свечи, уплотнительные кольца, зубья шнеков дробления из диоксида циркония, чувствительные элементы (твердые электролиты) датчиков газовых примесей в жидких металлах и в воздухе.

Для формируемой наноэлектроники России в ТРИНИТИ разработаны мощные источники экстремального ультрафиолетового излучения для литографических установок, обеспечивающих разрешение элементов полупроводниковых схем ~ 32 нм. Технология таких источников основана на использовании плазмы Z-пинча в ксеноне или вакуумной искры в парах металла (олова), инициируемой эксимерным лазером и эффективно излучающей в диапазоне 13.5 нм. Выбор такой длины волны излучения обусловлен использованием многослойных MoSi зеркал с высоким коэффициентом отражения (~ 70%) в литографической установке для оптической системы сбора и проецирования излучения на фоторезист. Созданные источники предназначены для производства сверхбольших интегральных схем следующего поколения.

Поскольку борсодержащие порошки в наноразмерном состоянии приводят к увеличению коэффициента поглощения нейтронов в 1.5 раза и коэффициента рассеяния гамма-излучения на 30-50%, то использование (НИКИМТ, МИФИ) нанопорошков В4С или BN совместно с нановольфрамом в композитах (рис. 8) позволяет получать универсальные радиационнозащитные материалы. Опытные образцы из разработанного нанокомпозита успешно выдержали радиационные испытания путем гамма и нейтронного облучения, по результатам которого предложена новая конструкция транспортного универсального контейнера ТУК-84, что по сравнению с использующимся в настоящее время позволяет снизить вес ТУКа на 20-30%, что ведет к увеличению его загрузки на 10-30%, т.е. может быть уменьшен потребный парк ТУКов и, следовательно, стоимость обслуживания ОЯТ может быть значительно снижена.



^ Рис. 8 Алюминийматричные борсодержащие композиты (боралкомы): оптическая и электронная микроскопия.

Ультрадисперсный (нано-) бериллий, разработанный первоначально как перспективный материал для изготовления более тонких, чем традиционные окон рентгеновских трубок, пропорциональных счетчиков гамма-излучения, полупроводниковых детектеров электронных пушек оказался представляющим большой интерес и при разработке микросфер-капсул для водородной мишени лазерного термоядерного реактора. На основе технологии получения ультрадисперсных (нано-) порошков алмазов на комбинате «Электрохимприбор» разработаны нанотехнологии для получения абразивов и абразивных паст, присадки к промышленным маслам, композиционных электрохимических покрытий инструментов и конструкционных деталей. Абразивы предназначены для шлифовки и полировки плит из мрамора, гранита, керамики. Нанокомпозиционные покрытия инструментов, изделий и деталей позволяют улучшить их характеристики: твердость и износостойкость, жаростойкость, защитно-декаративную и антикоррозионную отделку, восстановление размеров, электропроводность и отражательную способность.

В НПО “Луч” разработана нанотехнология изготовления бесшовных труб (диаметром 5-60 мм и толщиной стенки 3.0-0.05 мм) и трубчатых переходников (диаметром 8-30 мм и толщиной 2.0-0.3 мм) цирконий (титан) – нержавеющая сталь, которая базируется на экструзии заготовки, герметизированной в оболочке, прецизионном профилировании методами обработки давлением, с использованием термообработки и облагораживающих химических процессов. Типографские краски, разработанные в МИФИ для защиты ценных бумаг и изделий от подделки на основе ультрадисперсных (нано-) порошков (с размерами частиц 0.005–0.5 мкм), изготовленных в СХК, в качестве пигментов, обладают совокупностью трех защитных признаков (магнитные свойства, цвет, ИК-прозрачность) и позволяют идентифицировать продукцию (или упаковку) (рис. 9). Проведены лабораторные и производственные испытания нано-красок в ЗАО “Опцион” (печать ценных бумаг) и в Объединении “Гознак” 17, которые показывают перспективность их использования в борьбе с контрафактом.




^ Рис. 9 Примеры типографских оттисков с идентификационными признаками нано-краски.

В МИФИ разработаны тонкие нанокомпозитные многослойные радиопоглощающие материалы для защиты потребителя от электромагнитного излучения (мобильного телефона, СВЧ-печи и др.). Толщина материала 2-5 мм, плотность 0.3 г/см3, в диапазоне длин волн 0.8¸12.0 см среднее ослабление излучения составляет 10 дБ, пиковое ослабление излучения до 40 дБ. Окна прозрачности для основной частоты передающе-приемных устройств любые в диапазоне 0.8¸12.0 см, в зависимости от параметров защищаемого устройства. Количество слоев материала может быть от 5 до 10.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Как и многие, предыдущие по времени «ключевые» технологии, нанотехнологии пережив бурный подъем в первые годы 21-го века, начали испытывать спад общественного интереса в последние годы. В некоторой мере этому способствовало высказывание Э. Дрекслера (www.nanometr.ru) о том, что нанороботы, запрограммированные на самопроизводство, способны будут переработать доступную им материю в биомассу и стремительно превратить весь окружающий мир в «серую слизь». Т.е. опасение неуправляемости человеком создаваемого им же второго «разума» на земле может серьезно сдерживать развитие нано-индустрии. Но Ричард Смолли резко раскритиковал (на страницах журнала “Chemical and Engineering News”) пессимизм Дрекслера: «если бы возможность саморазмножения нанороботов и существовала, то нанороботу потребовалось бы 20 миллионов лет, чтобы накопить одну унцию продукта саморазмножения. Однако и этот скромный по результатам процесс невозможен, т.к. он потребововал бы огромных энергетических затрат».

Еще одной причиной сдерживания роста разработок и производства нанопродукции является запаздывание метрологических, экологических и медицинских испытаний новой для человечества нанопродукции. Французское агентство по санитарной безопасности в окружающей среде и на рабочем месте (Affset) опубликовало результаты исследования по оценке рисков, связанных с наноматериалами:

антибактериальные носки содержат в волокнах наночастицы серебра. Установлено, что они могут вызывать повреждение клеток стопы. При стирке таких носков в воду попадает 18 т наносеребра (каждый десятый француз покупает 10 пар таких носков в год);

самоочищающийся цемент содержит наночастицы диоксида титана. В опытах на крысах высокая концентрация этих соединений приводила к образованию раковых клеток;

солнцезащитные кремы содержат наночастицы диоксида титана. Несмотря на заверения производителей, что подобные кремы не проникают в кожу, исследователи установили, что наночастицы внедряются в нижние слои эпидермиса. Возврат этих веществ в окружающую среду оценивается на уровне 230 т в год;

сахарная пудра (столовая соль) может содержать наночастицы диоксида кремния, препятствующие слипанию кристаллов. Опасность для здоровья человека и для окружающей среды не выявлена.

Таким образом, агентство Affset рекомендует следующие меры: гарантия прослеживаемости наноматериалов; ясная маркировка с информацией о наличии наноматериалов; запрет на использование определенных наноматериалов; гармонизация законодательств европейских стран с целью унификации практик.

Развитие нано-науки, -технологий и -индустрии, как очередного этапа развития научно-технического прогресса остановить уже нельзя. И для снижения риска использования его результатов во вред человечеству необходимы создание не только физических представлений об особенностях наноструктурного состояния вещества, но и этических критериев о направлениях разработок наноматериалов и нанотехнологий.

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   16

Похожие:

Монография издана при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект №09-06-00307а) iconПрограмма деконструкции и «грамматология»
Книга издана при финансовой поддержке российского гуманитарного научного фонда (распоряжение ргнф ж 96-4-6д/24)

Монография издана при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект №09-06-00307а) iconИя наук институт проблем химической физики и. Н. Тодоров Г. И. Тодоров...
Издание осуществлено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту №03-0 і-62025

Монография издана при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект №09-06-00307а) iconМифологический словарь башкирского языка
Издание подготовлено при финансовой поддержке Российского гуманитарного научного фонда (ргнф)

Монография издана при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект №09-06-00307а) iconАкадемический проект
Работа выполнена при финансовой поддержке индивидуального исследовательского гранта Научного фонда гу-вшэ 07-01-93

Монография издана при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект №09-06-00307а) iconКнига издана при финансовой поддержке зло кб «ДельтаКредит»
М79 Поколение Китеж. Ваш приемный ребенок / Д. В. Морозов. — М. Рипол классик, 2008. — 250 с.: пл

Монография издана при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект №09-06-00307а) iconЖенский Центр «Шямс»
Грузии, Эстонии, Латвии, Литвы, Украины, Молдовы, Таджикистана и Российской Федерации при финансовой поддержке Европейского Молодежного...

Монография издана при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект №09-06-00307а) iconПотенциала высшей школы (2009-2010 годы)”, мероприятие: Проведение...
Проведение фундаментальных исследований в области естественных, технических и гуманитарных наук, подраздел: 1 Проведение фундаментальных...

Монография издана при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект №09-06-00307а) iconЖенский Центр «Шямс»
«Шямс» в сотрудничестве с партнерскими организациями Грузии, Эстонии, Латвии, Литвы, Украины и Российской Федерации при финансовой...

Монография издана при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект №09-06-00307а) icon«поторопись, огонь ещё горит…»
Публикация подготовлена при финансовой поддержке ргнф в рамках научно-исследовательского проекта «Литературное краеведение: создание...

Монография издана при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект №09-06-00307а) iconМонография подготовлена к печати на основании гранта Научного фонда...



Образовательный материал



При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
lit-yaz.ru
главная страница