Развитие нанотехнологий в Израиле

Опубликовано 28.10.2012
Олег Фиговский   |   просмотров - 1725,   комментариев - 0
Развитие нанотехнологий в Израиле

Олег Фиговский (INRC Polymate, Israel & Nanotrch Industries, Inc., USA)
Александр Лейкин (Tel Aviv University, Israel)



Израиль является страной с высокоразвитой инновационной экономикой, в том числе с большим количеством эффективно работающих компаний в области нанотехнологий. Координация работ в этой области осуществляется организацией INNI («Израильская национальная нанотехнологическая инициатива»), которая, в частности, проводит анализ деятельности компаний по их научным и технологическим направлениям. Наибольшее количество компаний разрабатывает и производит наноматериалы (см. рисунок).


Израильские компании в области нанотехнологии материалов

По данным INNI одной из ведущих в этой области является компания Polymate Ltd., создавшая за последнее время разнообразные эффективные материалы и технологи, запатентованные в США и других странах. К числу таких изобретений относятся:

– Метод получения биоразлагаемых композиций, содержащих наночастицы целлюлозы (Патент США № 8,268,391 «Biodegradable nano-composition for application of protective coatings onto natural materials»). Композиции предназначены для формирования водо- и маслостойких защитных покрытий на биоразлагаемых материалах природного происхождения, например, различных видах бумажной упаковки. Эти покрытия предохраняют изделия от деформирования, набухания, механических повреждений при контакте в водо- и маслосодержащими жидкостями и, включая в свой состав наноцеллюлозные частицы, сами являются биоразлагаемыми.

– Биологически активные многофункциональные наночипсы, применяемые для получения высококачественных посевных материалов (Патент США № 8,209,902 «Biologically active multifunctional nanochips and method of application thereof for production of high-quality seed»). Предлагаемые наночипсы являются биологически активными материалами для обработки семян сельскохозяйственных растений с целью улучшения условий их прорастания, развития и защиты растений от неблагоприятных воздействий. Наночипсы представляют собой твердый пористый носитель (минеральный материал, глина, торф, полимер и др.), поры которого содержат наночастицы биологически активного вещества, наносимого, например, путем распыления. Эти вещества не только проникают в поры, но и удерживаются на поверхности носителя за счет адгезии. Состав биологически активных наночипсов выбирают с учетом ожидаемых и усредненных неблагоприятных условий.

– Наноструктурированная гибридная олигомерная композиция (Патент США № 7,820,779 «Nanostuctured hybrid oligomer composition»). Композиция включает жидкие компоненты с эпоксидными, циклокарбонатными, акрилатными, аминными и алкокисилановыми функциональностями и отверждается при температурах 10–30 oC, образуя под воздействием влаги воздуха и в присутствии специфических β-гидроксиуретановых фрагментов наноструктурную органически-неорганическую полимерную сетку. Отвержденная композиция обладает отличным комплексом физико-механических свойств, адгезией к различным субстратам, стойкостью к атмосферным и абразивным воздействиям, к растворителям. Превосходный внешний вид позволяет использовать материал для различных видов покрытий, а также для клеев и герметиков.

– Метод и оборудование для производства субмикронных полимерных порошков (Заявка США № 2012/0168541 «Method and apparatus for manufacturing submicron polymer powder»). Метод предусматривает получение нано- и микроразмерных порошков из блоков или грубых порошков полимеров, преимущественно политетрафторэтилена. На первой стадии материал измельчают до волокнистых частиц, а на второй – достигают субмикронных размеров с помощью аэродинамической обработки, когда смесь газ-частицы подвергается пульсирующему механическому и температурному воздействию турбулентного вихревого потока жидкого азота, что вызывает в системе сжимающие и растягивающие напряжения под действием циклически меняющихся центробежных и центростремительных сил.

– Метод синтеза нанопорошка нитрида бора (Заявка США № 2012/0063983 «Method for Synthesis of Boron Nitride Nanopowder»). Процесс проводят в газовой фазе, осуществляя реакцию между аммиаком и трифторидом бора в охлаждаемом реакторе под атмосферным давлением. Образующийся в результате этой реакции комплекс трифторид бора-аммиак термически разлагается при температурах 125 – 300o C на нитрид бора и тетрафторборат аммония. Нитрид бора выделяют из смеси, переводя ее в водную суспензию с последующим центрифугированием.

– Метод упрочнения инструментальных материалов с помощью внедрения усиливающих частиц (Патент США № 7,897,204 «Method of strengthening tool material by penetration of reinforcing particles»). Для упрочнения металлических матриц используют метод «сверхглубокого проникновения» усиливающих частиц под действием струйного потока, получаемого энергией взрыва. Специально подготовленная композиция содержит смесь порошков микронной и субмикронной размерности из материалов с различной твердостью. Рабочий поток, воздействующий на матрицу, имеет пульсационную природу со скоростями в интервале 200–6000 м/с и температуру 100-2000 oC. В результате взаимодействия с высокоэнергетическим потоком частиц в матрице возникают зоны, реструктурированные на наноуровне, что приводит к ее существенному упрочнению.

– Метод изготовления трековых мембран (Заявка США 13/442,799 от 09.04.2012 «Method of manufacturing a track membrane»). Метод «сверхглубокого проникновения» использован для создания технологии получения полимерных мембран. Полимерная «мишень» подвергается воздействию генерируемого взрывом высокоэнергетического потока (скорость частиц от 3800 до 4200 м/с) водорастворимой неорганической или органической соли. В результате проникновения частиц в матрицу образуются множественные треки нано-, и субмикронной размерности. Остаточную соль из «мишени» вымывают водой.

– Метод получения гибридных неизоцианатных полиуретанов на основе растительного сырья (Заявка США № 2012/0208967 «Method of producing hybrid polyhydroxyurethane network on a base of carbonated-epoxidized unsaturated fatty acid triglycerides»). Предложен способ получения гибридных уретан-эпоксидных безизоцианатных полимеров с использованием карбонизованных-эпоксидированных растительных масел. Сочетание различных реакционноспособных олигомеров и полиаминов позволяет эффективно регулировать наноструктуру отвержденного полимерного материала и добиваться желаемого комплекса свойств.

– Модификатор гидроксиалкилуретановой природы для эпокси-аминных композиций (Патент США № 7,989,553 «Epoxy-amine composition modified with hydroxyalkyl urethane»). Предложено новое направление модификации эпоксидных композиций – использование гидроксиалкилуретановых соединений (“HUM”) следующего строения:

В составе эпокси-аминных композиций «холодного» отверждения модификаторы «HUM» оказывают ярко выраженное положительное влияние на такие показатели, как скорость отверждения, износостойкость, технологичность переработки, внешний вид покрытий. «HUM» не образует ковалентных химических связей с основными компонентами реакционной смеси и, тем самым, не вызывает нежелательных искажений при формировании наноструктуры отвержденного полимера. Таким образом, полученные с использованием «HUM» полимерные материалы (покрытия, адгезивы, пены и др.) обладают превосходно сбалансированным комплексом свойств.

– Безрастворные наноструктурированные композиции на основе жидких синтетических каучуков (Патент США № 7,989,541 «Liquid solventless synthetic rubber-based composition»). Вулканизуемые композиции на основе низкомолекулярных синтетических полибутадиенов (75–92 % звеньев цис-1,4 ) и серной («эбонитовой») вулканизующей группы содержат систему активных наполнителей, включая нано-фракцию. Композицию используют для получения специальных стойких покрытий и резинобетонов.

– Полимерные индикаторы для обнаружения мест перегрева в маслонаполненных электрических устройствах (Заявка WO 2009104172 «Chemical tagging indicators and method to locate overheated spots in liquid-filled electrical devices»). Предложен метод обнаружения мест перегрева в маслонаполненных электрических устройствах путем установки системы полимерных индикаторов, выделяющих в случае перегрева специальную «метку». Такая «метка» с помощью наномодификации индивидуализирована для каждого индикатора таким образом, что периодический хроматографический анализ масла позволяет локализовать конкретное место перегрева в электрическом устройстве. Также описаны способы получения полимерных индикаторов.

Как видно из вышеизложенного, в Израиле достигнут реальный прогресс в создании эффективных нанокомпозиционных материалов и технологий их производства. Представляется целесообразным создание аналогичной компании в России и Казахстане, где велика потребность в новейших материалах для различных отраслей хозяйства и есть ещё научно-технический задел.


Комментарии:

Пока комментариев нет. Станьте первым!