Перспективы применения отходов промышленности и сельского хозяйства, содержащих наноструктуры, в композитах и в качестве модификаторов материалов

С. В. Половцев¹, Ю. Г. Осипов¹, И. М. Белозеров², А. Г. Лях³, Т. М. Петрова⁴, А. А. Ежелев⁵, С. М. Галилеев⁶, А. Е. Домрачев^6
1ФГУП Российский научный центр «Прикладная химия», Санкт-Петербург, Россия
²ОАО «Новосибирский ВПИПИЭТ»
³ОАО «Новосибирский завод химконцентратов»
⁴Петербургский государственный университет путей сообщения
⁵ОАО «Химинжениринг», г. Щёлково, Московская обл.
⁶Санкт-Петербургский государственный инженерно-экономический университет

На основе анализа отечественных и зарубежных материалов по наноминералогии авторами найдены в отвалах разрабатываемых масштабных месторождений известняков и глинистых минералов как продукты, содержащие наноструктуры, так и практически чистые нанотубулярные массы галлуазита - алюмосиликата состава [Al₄(OH)₈Si₄O₁₆](OH)₄. Известняковые отвалы содержали около 3% нановолокон флагопита и около 2% углеродных нанотрубок типа «кедровый лес». Галлуазит на 99% состоит из однотипных нанотрубок.

Микро- и наноструктуры фрактального типа в керамическом пентаоксиде тантала, сформированные под воздействием концентрированного светового потока, и их влияние на механизмы теплового расширения

Палатников М. Н.¹, Щербина О. Б.¹, Сидоров Н. В.¹, Фролов А. А.², Калинников В. Т.^1
1Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья КНЦ РАН, Мурманская обл., г.Апатиты, Россия.
²Институт проблем материаловедения им. И. И. Францевича, Украина.

В результате проведенных исследований установлено, что образцы пентаоксида тантала, подвергнутые воздействию КСП в оптической печи с последующим быстрым охлаждением «на воздухе» до комнатной температуры, обладают областью отрицательного или близкого к нулевому теплового расширения благодаря образованию микро- и наноструктур фрактального типа. Возможность влияния на объёмное расширение позволит разработать принципы создания керамических материалов (или композиций материалов), обладающих сверхвысокой стойкостью к тепловым ударам в широкой области температур.

Морфологические особенности и спекание нанопорошков

Ильичева А. А., Куцев С. В., Пенькова О. И., Подзорова Л. И., Шворнева Л. И.
Учреждение РАН Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН

Настоящая работа посвящена изучению влияния морфологических особенностей порошков системы Al₂О₃-ZrO₂-СеО₂ одного химического состава, полученных из прекурсоров, синтезированных при различной последовательности осаждения компонентов, на их спекание и получение керамики определенной микроструктуры. Ранее в наших публикациях было показано влияние последовательности осаждения компонентов системы Al₂О₃-ZrO₂-СеО₂ на термофазообразование прекурсоров и нанопорошков. Различия термофазообразования обуславливают и изменения морфологии порошков. Приборная техника нового поколения для анализа дисперсности и гранулометрического состава позволяет провести аттестацию порошков с высокой точностью и прогнозировать режимы спекания для получения материалов с плотностью близкой теоретической.

Микро- и наноуровни организации генетического материала

В. И. Глазко
Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А.Тимирязева, Москва, Россия

Морфо-функциональная организация генома, ее эволюция, вклад ее особенностей в регуляцию генной экспрессии до сих пор остается недостаточно изученными. Известное сочетание протяженных, консервативных сегментов и участков с высокой вариабельностью в микроном масштабе хромосом эукариот свидетельствует о внутренней подразделенности геномов. В то же время, до сих пор остается неизвестным, имеется ли какая-либо консервативность позиционирования относительно друг друга нуклеотидных последовательностей в нанометровом масштабе.

Твердые растворы на основе карбида кремния: технология и свойства

Б. А. Билалов
НИИ «Микроэлектроники и нанотехнологий» при Дагестанском государственном техническом университете, Махачкала, Россия

Известно, что на структуру и свойства полупроводниковых материалов очень сильно влияют технологические условия роста. Поэтому при выращивании образцов (SiC)_1-x(AlN)_х были проведены исследования влияния различных технологических факторов на свойства растущих материалов. Прежде всего, было изучено влияние газовой атмосферы роста на параметры твердых растворов. Установлено, что наибольшее влияние на состав растущих слоев твердых растворов (SiC)_1-x(AlN)_х оказывает соотношение парциальных давлений азота и аргона в рабочей камере.

Исследование микро- и наноструктур в легированных лантаноидами монокристаллах ниобата лития методами атомно-силовой микроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния света

Палатников М. Н., Щербина О. Б., Сидоров Н. В., Калинников В. Т.
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья КНЦ РАН,
184209 Мурманская обл., г. Апатиты,Россия.

Методом атомно-силовой микроскопии в монокристаллах ниобата лития, легированных Gd в пространственной области расположения периодических регулярных доменных структур обнаружены периодические наноразмерные структуры фрактального типа с шагом от 10 до 100 нм. Причем периодическое разбиение происходит как в направлении параллельном, так и в направлении перпендикулярном полярной оси кристалла. Таким образом, в кристалле возникают периодические структурные образования объемом в несколько сотен элементарных ячеек.

Синтез наноразмерных нитридов, карбидов, силицидов, окислов нетрадиционными путями в энерго- и ресурсосберегающих процессах на основе соединений лития

С. В. Половцев¹, Ю. Г. Осипов¹, И. М. Белозеров², А. Г. Лях³, Е. А. Панич⁴, С. М. Галилеев⁵, Н. Ю. Иванов^5
1ФГУП Российский научный центр «Прикладная химия», Санкт-Петербург, Россия
²ОАО «Новосибирский ВПИПИЭТ»
³ОАО «Новосибирский завод химконцентратов»
⁴Южный федеральный университет,НКТБ «Пьезоприбор», Ростов-на-Дону
⁵Санкт-Петербургский государственный инженерно-экономический университет

Целью данной работы является создание ряда производств нанопорошков нитридов, карбидов и пр. продуктов для различных отраслей промышленности и нанотехнологий на основе соединений лития. В данной работе предлагается синтезировать нитриды алюминия, галлия, кремния, титана, циркония, бора, углерода и пр., карбиды кремния и пр., кремний, карбин и УНТ, магнезит и др. нанопорошки, наноусы и нановолокна.

Регулируемые наноявления в добыче нефти и газа

А. Я. Хавкин
Институт проблем нефти и газа РАН, д. чл. РАЕН, сопредседатель бюро секции «НТ для НГК» НОР, Москва, Россия

Вице-президент РАН академик Н. П. Лаверов указал, что технологический прогресс по добыче углеводородов в России не удовлетворяет современным требованиям и нужно его улучшить. Проведенные исследования показали принципиальную роль наноявлений смачивания и ионнообмена в системе «нефть-газ-вода-порода», которые значительно изменяют распределения нефте- и водо- насыщенностей в пористых средах в отличие от традиционных представлений, и, естественно, показатели разработки месторождений.
Большую роль в добыче нефти в скором времени станут играть наноколлектора (т.е. коллекторы с размерами пор менее 100 нм), и для их разработки потребуются технологии, учитывающие наноразмер порового пространства.

Профилактические компрессионные средства, применяемые в массовой спортивной и танцевальной практике, модифицированные с использованием нанотехнологий

А. А. Коваленко, Т. Б. Бредухина
Центр танцевального спорта ВФСО «Динамо», «СТМ-Сервис»

Современная спортивная практика нуждается в изделиях, обладающих улучшенными условиями носки, чего можно достичь при использовании в их производстве нанотехнологий. Подобная постановка вопроса касается также некоторых профессиональных групп взрослых людей, связанных с экстремальными условиями деятельности.

Некоторые аспекты использования текстильных изделий физкультурно-спортивного назначения с обработкой по нанотехнологиям

А. А. Коваленко
Центр танцевального спорта ВФСО «Динамо»

В настоящее время для достижения спортивного результата все больше и больше используются разработки в сфере новых технологий. Одно из направлений такого использования – производство различных текстильных изделий физкультурно-спортивной направленности. Это касается в равной степени как традиционных видов двигательной активности, так и новых видов спорта, в том числе и танцевальных видов.

Формирование наноструктурных слоев твердых растворов карбида кремния с нитридом алюминия и многослойных структур на их основе

Г. К. Сафаралиев
НИИ «Микроэлектроники и нанотехнологий» при Дагестанском государственном техническом университете, Махачкала, Россия

В настоящее время в электронике сформировалось направление, которое может быть охарактеризовано как «научно-технический прорыв» в области элементной базы для создания нового поколения систем обеспечения ядерной, экологической безопасности, технических средств специального назначения, а также ряда конкурентоспособных изделий общегражданского применения с ранее недостижимыми энергетическими, частотными, массогабаритными параметрами и условиями эксплуатации. Дальнейшая перспектива создания нового поколения систем связана с освоением новых материалов, таких как карбид кремния и его твердые растворы с соединениями нитридов третьей группы. Эти материалы по ширине запрещенной зоны значительно превосходит все известные полупроводники и относятся к особо термостойким материалам. В настоящее время они представляют большой практический интерес для ряда новых отраслей техники, атомной энергетики, космической промышленности, тонких химических технологий и т.д. В частности, такие материалы находят широкое применение при создании высокоэффективных оптических накопителей информации, дисплеев, лазеров для полевых условий, экологических детекторов и пр. На его основе возможно создание высокотемпературных преобразователей мощности больших уровней как непрерывных, так и импульсных СВЧ-сигналов, светодиодов в различных спектрах излучения.

Исследование релаксационных процессов в квазиодномерном изинговском антиферромагнетике

Р. А. Козлитин
Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, Абакан, Россия

В ходе компьютерного эксперимента построены диаграммы основных состояний — диаграммы стабильности фаз квазиодномерного антиферромагнетика в пространстве энергетических параметров при температуре абсолютного нуля. Разработана методика расчетов динамических и статических критических индексов для квазиодномерных антиферромагнетиков. На основе построенной модели исследовано влияние внешнего магнитного поля и температуры на критические индексы системы.

Наноструктурированные пленочные материалы состава Te – sp1-углерод

Кочаков В. Д., Еремкин А. В., Васильев А. И., Новиков Н. Д.
Чувашский государственный университет им. И. Н. Ульянова

На основе пленочного линейно-цепочечного углерода была получена серия наноструктурированных пленочных материалов, представляющих собой кластеры серебра, внедренные в матрицу sp¹–углерода. В продолжение данной работы были изучены методы синтеза и свойства наноструктурированного пленочного материала состава Te – sp¹-углерод. Материал был получен методом термического внедрения кластеров теллура в пленочный sp¹-углерод.

Менеджмент, основанный на управлении знаниями в компаниях, использующих нанотехнологии

Лазарев С. В.
ЗАО «Нейролаб» Москва, Россия

Нанонаука и нанотехнологии – это две новейшие области науки, достижения которых находят применение во многих отраслях промышленности, медицине, биологии сельском хозяйстве, в бизнесе. Об успехах внедрения и о нанотехнологиях все более и более часто упоминаются в средствах СМИ. За исследования в области нанонауки и нанотехнологий неоднократно присуждалась Нобелевская премия. Впоследствии была учреждена специальная Фейнмановская премия для награждения ученых в области нанотехнологий. Нанотехнологии буквально, ворвались в наш мир, из мира будущего. Они взорвали бизнес. По общему мнению экспертов, кем бы Вы ни были, где бы вы не работали Вам все равно от нанотехнологий никуда не спрятаться, ни деться. Не нужно большого ума, чтобы объявлять о грядущих переменах, самое главное – это обеспечить развитие нанонауки и нанотехнологий, создать условия для творчества у специалистов, предотвратить «утечку мозгов», получить готовый конкурентоспособный продукт, наладить промышленное производство, широкое внедрение и продвижение на рынок.

Об организации подготовки специалистов в области нанотехнологий

В.И. Светцов, В.В. Рыбкин, О.И. Койфман
ГОУ ВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет», Иваново, Российская Федерация

Нанотехнологический «бум», наблюдаемый во всех развитых странах мира, характеризуется резко возрастающим числом публикаций в этой области. Издаются журналы, написано много книг, созданы многочисленные сайты в Интернете по проблемам нанотехнологий. В то же время следует отметить, что промышленная реализация нанотехнологических процессов в значительной мере сдерживается нехваткой научных и инженерно-технических кадров, способных разрабатывать внедрять конкретные технологии. Это сказывается и на стадии принятия управленческих решений, и при отработке технологических режимов, и в реализации производственных процессов. В связи с междисциплинарным характером наноотраслей и необходимостью постоянно отслеживать быстро меняющиеся потребности общества в трудовых ресурсах возникает потребность во введении соответствующих изменений в систему образования. Высшее техническое образование не может оставаться в стороне от этих тенденций и подготовка научных и инженерно-технических кадров является одним из важнейших направлений развития нанотехнологий.

Подготовка специалистов и проведение научных исследований в области нанотехнологий в аэрокосмическом университете

В. С. Павельев, Е. А. Изжеуров, А. Г. Саноян
Самарский государственный аэрокосмический университет, Самара, Россия

Развитие нанотехнологий имеет крайне важное значение для таких наукоемких и динамичных отраслей промышленности, как аэрокосмическое машиностроение и аэрокосмическое приборостроение. Это объясняется появлением ряда перспективных возможностей в области синтеза новых конструкционных и функциональных материалов и создания элементной базы бортовых информационных сетей, которые открываются с развитием методов управления структурой вещества на наноуровне. Создание новых наноматериалов и композитов позволяет радикально повысить тактико-технические параметры элементов конструкций КА и ЛА, а появление целого семейства технологий, основанных на методах компьютерно-управляемого формирования микро- и наноструктур (не ограниченных возможностями традиционной литографии), инициировало настоящий прорыв в направлении создания сверхминиатюрных и многофункциональных бортовых устройств.

Применение имплантантов из наноструктурированного сплава никелида титана с эффектом памяти формы в современной стоматологии

В. С. Афонина¹, Н. И. Борисенко², Р. М. Гизатуллин², Д. В. Гундиров³, В. С. Калашников¹, В. В. Коледов¹, Е. П. Красноперов³, В. Г. Шавров², В. И. Суслов³, Н. А. Юсов^3
1МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2-я Бауманская, 5, 105005, Москва, Россия
²ИРЭ РАН им. Котельникова, 125009, Моховая, 11-7, Москва, Россия
³ «НАНО-Дент», Москва, Россия

Цель настоящей работы – предложить новую имплантационную систему, основанную на сплаве никелида титана и включающую в себя несколько видов новых имплантатов и инъекционный гель-композит. Наноструктурированный никелид титановый сплав, изготовленный методом РКУП, используется как базовый материал для имплантатов благодаря его выдающимся механическим и функциональным свойствам, а также биосовместимости. Линейка оригинальных имплантатов с ЭПФ включает дентальные имплантаты (ДИ) для замены отсутствующих зубов и транс-радикальные имплантаты (ТРИ) для укрепления больного зуба и фиксации его в челюстной кости. Гетерофазный гель-композит, основанный на никелид титановым порошке, служит для инъекционного лечения сложных дентальных болезней и имплантационных процедур. Для его использования разработаны технологии применения и специальные инъекционные инструменты. Основными достоинствами новой имплантационной технологии являются лучшая адаптация ткани к имплантату, что значительно уменьшает риск отторжения имплантатов, и сохранение таких зубов, которые ранее были рекомендованы к удалению, а также профилактика и лечение пародонтоза.

Новый метод синтеза наноматериалов на основе контролируемого селективного окисления жидкометаллических расплавов

Мартынов П. Н. ^1,2, Асхадуллин Р. Ш. ^1,2, Юдинцев П. А. ^1,2, Ходан А. Н. ^3
1 ФГУП «ГНЦ РФ – Физико-энергетический институт им. А.И. Лейпунского» (г. Обнинск)
²ООО «Обнинский центр науки и технологий» (г. Обнинск)
³Институт физической химии и электрохимии им. А.Н.Фрумкина РАН (г. Москва)

В настоящей статье представлены результаты исследований свойств ультрапористых оксигидроксидов алюминия, полученных по технологии, заключающейся в контролируемом селективном окислении бинарных жидкометаллических расплавов. Рассмотрены перспективы создания широкого спектра наноматериалов путем селективного окисления металла на поверхности жидкометаллического расплава, содержащего активную и пассивную компоненты по отношению к используемому окислителю. Приведены наиболее перспективные области применения синтезированных наноматериалов.

Перспективы технологий и ядерно-медицинских применений эндометаллофуллеренов в России

В. Т. Лебедев, Ю. С. Грушко, В. А. Шилин, В. П. Седов, В. С. Козлов, С. Г. Колесник, В. В. Кукоренко
Петербургский институт ядерной физики им.Б. П. Константинова РАН

Важнейшими материалами, улучшающими разрешение ЯМР изображения тканей, являются контрастирующие агенты. В настоящее время для этих целей в медицине используются различные органические соединения на основе комплекса гадолиния с диэтилентриаминпентауксусной кислотой (DTPA). В России эти препараты не производятся, а закупаются в Германии и Норвегии. Однако недостатком DTPA является токсичность, связанная с возможным появлением в организме свободного иона гадолиния. Это ограничивает допустимые дозы введения препарата.
Преимуществом эндометаллофуллеренов по сравнению с такими комплексами является то, что инкапсулированный в углеродную оболочку фуллерена ион металла защищен от химической атаки и потому не проявляет токсичности характерной для тяжелых металлов. Другим важным в перспективе свойством эндометаллофуллернов является возможность присоединения к фуллереновой оболочке определенных функциональных групп, определяющих маршрут молекулы в организме и доставку ее в определенный орган/ткань при определенных методах администрирования.

Метрологические аспекты изучения наноинструментов для радиочастотной абляции опухолей

В. И. Чиссов¹, И. В. Решетов¹, С. С. Сухарев², О. В. Маторин¹, А. В. Корицкий^1
1МНИОН им. П. А. Герцена, Москва, Россия
²ФГОУ ИПК ФМБА России, Москва, Россия

В настоящее время принято электроды для проведения радиочастотной абляции делать одноразовыми. Такая политика имеет важные преимущества: во-первых, нет необходимости в тщательной стерилизации использованных электродов, во-вторых, деградация свойств поверхности электродов в ходе эксплуатации становится несущественной. Однако, если провести целенаправленное изучение динамики изменения свойств поверхности электрода, а также подбор эффективных методов стерилизации, появляется возможность многократного его использования. Многократное использование электродов способно привести к уменьшению стоимости лечения и к росту доли больных, которые смогут его оплатить.