Применение нанотехнологий в строительной области

Не секрет, что широкое применение новейших нанотехнологий дало толчок к бурному развитию различных отраслей хозяйственной деятельности – от микроэлектроники до фармацевтики. Так что нет ничего удивительного в том, что эти технологии получили распространение и в строительстве. Использование материалов, изготовленных с применением нанотехнологий, получило широкое распространение в строительном бизнесе Северной Америки, Европы, Японии и Китая. Собственно, польза от ознакомления с последними технологиями западных строителей и рассмотрения переноса опыта по их использованию на российскую почву вполне очевидна.

Будущее - сегодня Применение нанотехнологий при изготовлении строительных материалов открывает неведомые прежде горизонты. Применения наночастиц дало возможность изготавливать бетон с недоступными ранее показателями прочности. Лидерами в этой отрасли являются компании из Западной Европы и Японии. По результатам последних исследований в этой области, бетон, изготавливаемый с применением нанотехнологий, способен сохранять свои технические характеристики на протяжении пяти веков, что делает его незаменимым при строительстве таких объектов как АЭС, мосты и высотные здания. С помощью применения нанотехнологий в сфере модификаций металлов и сплавов, ученым удалось получить сталь с высочайшей степенью устойчивости к внешним воздействиям. Применение такой стали позволяет решить множество сложностей, возникающих при строительстве дорог и гидротехнических объектов. В тоже время, значительно улучшить показатели антикоррозийной устойчивости стальных изделий может покрытие их полимерным нанонапылением. Благодаря этому выполнять ремонт дома, комнаты, квартиры своими руками, стало также на много проще и еще рациональнее. Собственно, актуальность разработки и изготовления новых видов строительных материалов и компонентов, более прочных и долговечных, чем современные, не подвергается сомнению. Уже сегодня при строительстве многих объектов применяются материалы – краски, эмали, лаки, материалы для теплоизоляции - изготовленные с применением нанотехнологий. Стоит обратить отдельное внимание на конструкционные композитные материалы с матрицей из керамики, металла или полимерных материалов. В качестве примера такого композита можно привести углепластик, в котором полимерная матрица сочетается с углеволокнами. В 90-е годы биологам было сделано открытие свойства растений, получившее название «эффект лотоса». Суть этого свойства заключается в том, что железы растений вырабатывают некое вещество со структурой воска, которое затем обволакивает цветки растения и делает их абсолютно водонепроницаемыми. Открытие не осталось незамеченным среди строителей - этот эффект был сымитирован при строительстве Пекинского Большого национального театра, путем обработки купола здания специальным нанопокрытием, делающим его устойчивым к загрязнению и осадкам. Опираясь на высказывания ряда экспертов, можно сделать вывод о том, что наибольшим спросом в ближайшее время будут пользоваться фасадные водонепроницаемые краски, изготовленные с использованием наноматериалов. Перед тем, как строительные материалы, полученные при работе с нанотехнологиями, попадают на рынок к конечному потребителю, над ними в обязательном порядке проводится ряд тестов, призванных выявить степень их прочности, устойчивости к износу и прочие эксплуатационные показатели. Естественно здесь нельзя обойтись без плотного взаимодействия между учеными, создающими новейшие материалы, и строителями, для которых эти материалы, в конечном счете, предназначены. Нужно отметить, что уже в настоящий момент существует ряд разработок с использованием нанотехнологий, способных совершить настоящий переворот в строительстве – например стройматериалы, из которых можно возводить дома, чей срок службы составит несколько веков. Экономим с нано В качестве еще одной сферы применения нанотехнологий в строительстве можно выделить получение энергосберегающих материалов. Например, созданные китайскими учеными нанопокрытия, которые наносятся на стекла окон, выступают своеобразным аккумулятором солнечной энергии и позволяют значительно сократить расходы на электричество. Еще с начала 20 века ученым известны высокие теплоизоляционные и звукоизоляционные свойства так называемых прозрачных наногелей. В настоящий момент их активно применяют при создании энергосберегающих кровельных материалов. В качестве защиты цветных ПВХ-окон от вредного воздействия ультрафиолета часто применяют покрытие Cool-Colors, чьи свойства позволяют отражать до 80% лучей ультрафиолетового спектра. Если учитывать тот факт, что при перегреве ПВХ-окон (а нагревание происходит часто) существенно повышается риск их деформации и, как следствие, разгерметизации, то свойства Cool-Colors, препятствующие перегреву конструкции, сложно переоценить. Таким образом, защищая и само окно, и помещение за ним от перегрева, такая нанопленка не только продлевает срок службы стеклопакета, но и позволяет значительно сэкономить на электроэнергии. В настоящий момент на рынке представлено шесть оттенков ПВХ-профилей, изготавливаемых с использованием этой инновационной пленки, самыми популярными из которых являются болотный дуб, золотой и махагони. Заранее подготовив план ремонта кухни, ванной комнаты, туалета, спальни, прихожей, можно обозначить границы доступных для конкретной личности строительных техник и не доступные, при этом сократив время и лишнюю рабочую силу. Однако настоящим хитом является оттенок «серебристый металлик», создающий при нанесении на поверхность профиля своеобразный эффект 3D. Причиной такого эффекта является использование бриллиантовых красок, обладающих способностью изменять свой цвет в зависимости от угла освещения. Таким образом, пленка, изготавливаемая с применением этих красок, имитирует металлическую поверхность и обладает своеобразным серебристым оттенком. Образуемые, за счет использования бриллиантовых красок, на поверхности пленки микропоры позволяют ей с мельчайшей точностью повторять формы ПВХ-профиля. Россия и нанотехнологии Если судить по частоте упоминания нанотехнологий в отечественных средствах массовой информации, можно сделать вывод о высокой степени их развития в России. Однако это не так и в этом смысле мы пока еще проигрываем развитым странам. В странах Запада значительный вклад в развитие новых технологий вносят научно-исследовательские отделы, находящиеся на финансировании у крупных компаний, которые затем используют коммерческий потенциал новых разработок. Собственно в России в настоящий момент не существует ни одной строительной компании, имеющей возможность финансирования масштабных научных проектов. С целью оказания финансовой поддержки в области разработок нанотехнологий в 2007 году была образована государственная корпорация «РОСНАНО». К успехам отечественных ученых в этой области можно без сомнений отнести создание нанокомпозитных труб для отопления и водоснабжения, сочетающих в себе высочайшие эксплуатационные характеристики, превышающие в десятки раз аналогичные показатели ближайших аналогов, и, что немаловажно, невысокую стоимость. Еще одним перспективным направлением в данной области является производство строительной композитной арматуры из стеклопластика, способной в будущем заменить своих стальных собратьев. Этому материалу присущи следующие свойства, выгодно отличающие его от существующих в настоящий момент аналогов: высокая степень прочности, стойкость к химическим воздействиям, малый вес, невысокая теплопроводность и неподверженность к коррозии. Начало пути Только приведенные выше результаты применения нанотехнологий в отрасли строительства и строительных материалов, такие как сверхпрочные бетоны, светоотражающие и энергосберегающие покрытия, различные виду композитных материалов, способны поразить самое развитое воображение. И все эти материалы уже нашли свое применение в строительстве. Потому не возникнет проблем с вопросом, как сделать ремонт полов, стен, трещин и потолка самостоятельно. Однако, это не значит, что не нужно предварительно подготовится и вооружится необходимыми материалами и неглубокими знаниями. Несмотря на то, что России еще только предстоит обогнать своих зарубежных конкурентов, у отечественных изобретателей, опирающихся на оказываемую властями страны в последнее время значительную финансовую помощь, уже существует ряд интересных открытий в этой области. Однако уже сейчас во весь рост встает проблема подготовки высококвалифицированных специалистов, способных совершать самые смелые открытия. Для достижения максимальной эффективности при подготовке будущих научных специалистов в образовательный процесс необходимо вносить ряд нововведений. Непрерывность их обучения диктуется тем, что область нанотехнологий находится на стыке различных научных дисциплин и требует от специалистов глубоких знаний во всех из них. Сделать получение этих знаний более доступным смогла бы сеть дистанционного обучения. Чтобы как можно быстрее выйти на новые уровни развития науки в области нанотехнологий, не следует затягивать с реализацией описанных выше мер. Хотя, было замечено, что многие строительные компании и бригады целиком и полностью переходят на вышеперечисленные технологии строительства.

Нанотехнологии в строительстве