3

АННОТАЦИОННЫЙ РЕФЕРАТ

по материалам Международного форума по нанотехнологиям

применительно к промышленному их использованию

Форум состоялся в г. Москве 3-5 декабря 2008 г.

Главный конструктор темы

ГКНПЦ им. М.В. ХРУНИЧЕВА

Е.С.КУЛАГА

ВВЕДЕНИЕ

Нанотехнологии в настоящее время получают все большее распространение в научных исследованиях и промышленном использовании. В нашей стране по этим проблемам проводится широкий фронт научных исследований. Термин «нанотехнологии» появился после того, как была открыта новая наноструктурная форма вещества со своим молекулярным строением и специфическими свойствами атомов в таких молекулах.

Открытие такого вещества стало возможным после того, как появились новые средства анализа вещества с наноразмерной разрешающей способностью. С помощью этих средств установили, что многие используемые ранее технологии имеют в своем содержании материалы и процессы находящиеся в области наноизмерений. Например, обычная сажа это чисто наноструктурное вещество и многие другие ранее напыляемые материалы также имеют наноструктурое строение, при котором размеры этих структур находятся в пределах 1-100 нм., в силу чего они стали называться наночастицами, а их использование определили, как нанотехнологии.

Вместе с тем, дальнейшее углубленное исследование этой структуры вещества открыли принципиально новые пути технического применения этих частиц. Начались широкие поиски методов и технологических процессов получения веществ в наноструктурном построении разнообразного их химического состава и промышленного использования.

В настоящее время у нас создано много различных агентств, центров, компаний и корпораций по внедрению нанотехнологий в промышленности. Основной в их ряду является государственная корпорация нанотехнологий «Роснано», возглавляемая А.Чубайсом. Научным координационным центром определен институт имени Курчатова.

Основное государственное финансирование работ по нанотехнологиям будет осуществляться через эту корпорацию по поступающим в нее заявкам. Выделение средств будет осуществляться по предоставлению разработанных бизнес-планов с указанием сроков окупаемости и возврата выделенных средств. В корпорации имеется соответствующий научно-технический комитет, который рассматривает поступившие заявки и принимает по ним решения. К настоящему времени из порядка 700 поступивших заявок рассматривается 30 и по шести из их уже приняты решения, выделены средства и начата их реализация.

Корпорация «Роснано» организовала и провела первый международный форум по нанотехнологиям, материалы которого составили предмет настоящего аннотационного реферата. Всего на форуме был представлен 621 доклад. В реферат включены аннотации по 99 докладам из числа 342 рассмотренных по шести разделам, приведенным ниже и отмеченных жирным шрифтом. В целом, собранные в двух томах рефераты докладов позволили составить определенное представление о современном отечественном состоянии по нанотехнической проблеме.

До настоящего форума автором реферата были написаны две статьи по нанопроблеме для представления их в Черноголовку на предмет их рассмотрения и помещения во вновь организуемый к изданию журнал по нанокомпозитам. После составления настоящего реферата стало очевидным, что поднятые в статьях проблемы имеют под собой достаточную обоснованность и не нуждаются в их корректировке. Данные статьи приводятся в конце настоящего реферата.

РАЗДЕЛ 1 ТЕМАТИЧЕСКИЙ СОСТАВ ФОРУМА

На форуме работало 12 секций по различным научно-техническим проблемам, связанным с нанотехнологиями, начиная от научных проблем и получения наноматериалов до их использования в различных областях техники, медицине биологии и других отраслях.

В настоящий реферат включена часть докладов, касающихся, в той или иной мере, промышленного применения наноструктур из общего числа представленных 621 докладов.

Наименование секций и количество представленных докладов в каждой из них приводится ниже, в последовательности, представленной в двухтомном сборнике рефератов докладов.

В настоящем реферате приводятся наименование докладов и их краткое тезисное содержание из рассмотренных разделов, выделенных жирным шрифтом. В конце сообщения о докладе в скобках указывается номер страницы в сборнике, где располагается тезис доклада.

ТОМ 1

1 Наноэлектроника – 52 доклада

2.Нанофотоника - 48 докладов

3. Нанодиагностика - 65 докладов

4. Наноматералы

4.1 Функциональные материалы и высоко чистые вещества – 23 доклада

4.2 Функциональные материалы для энергетики – 27 докладов

4.3 Конструкционные наноматериалы и наноматериалы со специальными свойствами -113 д.

4.4 Функциональные материалы ( катализаторы, сорбенты, мембраны) -31 доклад

4.5 Химия и химическая технология наноматериалов – 62 доклада

4.6 Наноматериалы для электроники, магнитных систем и оптики – 49 докладов

ТОМ 2

5. Неорганические материалы для электрохимических источников энергии -18 докладов

6. Наноэлектрохимические системы – 27 докладов

7.Нанобиотехнологии – 44 доклада

8. Биологические молекулярные машины – 10 докладов

9. Математическое моделирование нанотехнологий – 44 доклада

10. Нанотехнология в медицине – 94 доклада

10.1 Нанотехнология в онкологии – 27 докладов

11.Образование в области нанотехнологий – 9 докладов

12. Нанотехнология в энергетике, наномеханика и наноплазма – 30 докладов

РАЗДЕЛ 2 ТЕМАТИЧЕСКИЙ СОСТАВ РЕФЕРАТА

ТОМ 1

3. Нанодиагностика – 65 докладов

1. Нейтроны в нанодиагностике и исследованиях наноматериалов.

Нейтроны слабо взаимодействуют с веществом, поэтому нейтронография позволяет изучать межфазное взаимодействие в материалах, процессов самосборки наноструктур и ряд других процессов и субструктур в материалах. ( 188)

2. Оборудование для метрологических, аналитических и технологических разработок в области нанотехнологий.

Зондовая микроскопия и нйтроннография уже стали не удовлетворять возросшим требования по уровню проникновения в молекулярную и атомную структуру вещества. Следующей ступенью являются НАНОЛАБы, представляющие собой кластеры с манипуляторами совмещенные програмно-модульным окружением, в которых соединены все имеющие виды исследований, начиная с зондовой микроскопии. ( 190)

4.Метрология нанометрического диапазона и первые Российские стандарты для нанотехнологий.

Приводится краткая справка по используемым средствам и методам метрологии и приводятся ряд ГОСТ,ов по требования, точности и калибровки в частности зондовых атомно-силовых измерителей. (196)

5. Синхротронные, нейтронные и рентгеновские методы в нанодиагностике.

Описываются имеющиеся все эти средства в РНЦ «Курчатовский институт» (196)

6. Исследование процесса формирования микрокристаллических быстроохлажденных волокон расплава в вакууме.

Разработана методика измерения и управления получения металлических волокон, качество которых во многом зависит от чистоты исходного металла, скорости охлаждения и других факторов. Разработана математическая модель процесса. (210)

7. Установка для экспериментальных исследований процессов пленкообразования на светочувствительных элементах приборов в условиях космического вакуума.

Описывается установка МВТУ по изучению состава и процессов образования пленок на оптике космических аппаратов, происходящих за счет адсорбции и полимеризации под воздействием космического излучения атомов полимерных материалов, выделившихся из материалов КА, располагающихся на его поверхности и образующих пристеночную плазму, вокруг КА. (226)

8. Особенности получения топографических, оптических, упругих и адгезионных характеристик нанообъектов методами сканирующей зондовой микроскопии.

Описывается разработанная методика с алгоритмом математической обработки полученных результатов в КФТИ Каз. НЦ. РАН по определению указанных свойств напыленных нанопокрытий на материалы. (231)

9. Диагностика наноразмерных систем. Новая концепция и техника

В СО АН РФ разработана методика определения динамики процесса растворения веществ друг в друге с определением состава и дисперсного распределения фаз по объему.(233)

10. Разработка принципов измерений внутренних напряжений в наноматериалах методами лазерной фотоакустической микроскопии.

В ФТИ им. А.Ф.Иоффе РАН разработана методика определения внутренних напряжений в керамике и металлах с использованием указанного метода, позволяющего существенно повысить точность измерений. (239)

11. Разработка технологии аттестации наночастиц двойного назначения.

Обсуждается необходимость разработки методологии сертификации получаемых наноструктур в виде порошков в зависимости от вида их производства. Двойное назначение подразумевает использование их в качестве различных модификаторов, присадок, структурно-образующих добавок, сорбентов и других областей использования. (280)

12 Применение метода дифракции нейтронов в задачах оптимизации остаточно-напряженного состояния.

В объединенном институте ядерных исследований в г.Дубне разработана аппаратура и методика определения остаточного внутреннего напряженного состояния материалов с помощью дифракции нейтронов, имеющая более высокое разрешение.. (181)

13. Определения и классификация объектов и методов нанотехнологий

Отмечается отсутствие надлежащей стандартизации терминов и понятий в нанотехнологии. Приводится структурирование простого твердого вещества, а также материала, состоящего из нескольких веществ. Приводятся слова российского химика П.П.Веймарна, сказанные им в 1904 году: « между миром молекул (атомов, ионов) и микроскопически видимых частиц существует особая форма вещества с комплексом присущих этой форме новых физико-химических свойств – это ультрадисперстное или коллоидное состояние вещества, образующееся при степени его дисперстности (раздробленности) в области (10⁵ – 10⁷) см^-1, в котором пленки имеют толщину, а волокна и частицы имеют размер в поперечнике в диапазоне (1-100) нм.» Приводится таблица количества атомов в частице в зависимости от ее размера при чувствительности 0,1 нм определения их размеров. (289).

4.1. Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества –

- 23 доклада

1. Новые подходы получения фторполимерных наноматериалов

В институте металлургии и материаловедения им. Байков РАН разработан метод осаждения из паровой фазы нанопленок из фторопласта на металлические подложки (296)

2. Высокочистые материалы: новое направление разработок

Поднимается вопрос и намечаются пути получения высокочистых веществ по химическому, изотопному и фазовому составу, имеющее большое значение при получении из них веществ ноноразмерной структуры. (299)

3. Магнетронная технология создания графитовых покрытий, нанотрубок и наноструктур на их основе.

Описывается разработанная в Московском инженерно-физическом институте запатентованная методика синтеза углеродных нанотрубок из графитовой плазмы путем ее осаждения по магнетронной технологии (303)

4. Применение высокочастотных индукционных плазмотронов для получения наноструктурированных материалов и покрытий различных типов.

Обзор ЦНИИМАШ по методам получения наноматериалов (305)

5. Эффективность применения нанотехнологии эпиламирования металлических и неметаллическихматериалов: износостойкость,адгезионностойкость,коррозионная стойкость, снижение поверхностной энергии.

Обзорный доклад напыляемых покрытий толщиной 20-70 Ангстрем.(309)

6.. Износостойкий композит на основе карбосилицида титана (Тi₃SiC₂) с наноструктурными элементами.

В Пермском научном центре порошкового материаловедения ГОУ ППУ способом механического измельчения изготавливают порошок, который затем испаряют и проводят его осаждение на металлическую поверхность регулирующей топливной аппаратуры (314)

7. Наноструктурированный алмазно-фулеритовый инструмент

В Перми разработан метод применения стальной матрицы с нанесением металлофулеритов на стадии их спекания, позволяющего существенно снизить температуру его спекания. (322)

8. Создание предприятия по производству монолитного твердосплавного инструмента с многослойным наноструктурированным покрытием.

В ОАО «Сатурн» т. Рыбинск создается совместно с рядом НИИ такое предприятие с использование нанесения покрытия в ионном пучке. Создается отечественное оборудование для его нанесения.(323)

9. Полимерные нанокомпозиты триботехнического назначения.

Изложены результаты исследования, поведенных в институте проблем нефти и газа СО РАН г.Якутск, модификации наноструктурами в пределах 0,1-0,25% объемного содержания их в политетрафторэтилене и резинах.(325)

10. Ультрадисперстные (нано) порошки - перспективные наноматериалы.

Обзорных доклад по свойствам, областям применения и получаемых положительных эффектах использования порошков различных материалов. (332)

4.2 Функциональные наноматериалы для энергетики – 27 докладов

1. Разработка нового класса наноструктурных электротехнических материалов с повышенным комплексом свойств.

В ФГУП Всероссийском научно-исследовательском институте неорганических материалов им. А.А.Бочвара создан провод с ниобиевыми нановолокнами толщиной 10 нм., равномерно распределенных по матрице. Провода сечением (0,1 - 4,6) мм² имеют прочность на растяжение 1200Мпа и электропроводностью более 70% IACS (электропроводность чистой меди) (340)

2.Направления работ ФГУП «НИИ НПО «Луч» по наноматериалам и нанотехнологиям.

Рекламный доклад с предложением проведения работ по нанотехнологиям, начиная от получения наноструктур и их всевозможного использования.(344)

3. Технологический процесс получения металлических нанопорошков химико-металлургическим методом.

В Московском государственном вечернем металлургическом институте совместно с предприятием «Темп» разработана технология и оборудование для получения нанопорошков гидроокиси металлов. (345)

4. Примесь-гелиевые конденсаты – новые энергоемкие криогенные наноматериалы

В филиале института энергетических проблем химической физики РАН, Черноголовка, ведутся работы по созданию нового вида экологически чистого топлива на основе примесь гелиевого конденсата, который представляет собой высокопористый наноструктурный гелеобразный материал, получаемый путем конденсации газообразного гелия в объеме сверхтекучего гелия и обладающими удельной энергоемкостью 5 кДж/г. Может использоваться как однокомпонентное ракетное топливо. Имеются пути повышения его энергоемкости путем введения в него наноструктур металлов. (350)

5.Высокоэнергетические наноматериалы: моделирование, синтез, исследования, применения.

Обзорный доклад МИФИ и ИФХАН РАН по данным материалам для использования их в качестве конденсированных энергетических систем во взрывчатых веществах, порохах, ракетных топливах, пиротехнических составовах, расширяющих их баллистические характеристики.(356)

6. Наноструктурные фотоэлектрические преобразователи солнечной энергии.

Фотопреобразователи на основе наногетероструктур, разрабатываемых в физико-техническом институте им. А.Ф.Иофе РАН, значительно увеличивают свои характеристики по сравнению с кремниевыми. (360)

7. Тонкостенные нагреватели с наноструктурным резистивным слоем, для терморегулирования бортовой аппаратуры космических аппаратов.

В Самарском аэрокосмическом университете им.С.П.Королева и «ЦСКБ Прогресс» разработана технология создания таких нагревателей в виде нанесенного нанослоя на полиимидную пленку (372)

8. Высокоэнергетические полимерные нанокомпозиты повышенной эффективности для двигательных установок и газогенераторов различного назначения.

В Томске в университете проведены исследования, начиная с получения металлических наноструктур, с целью использования их в качестве присадок в твердые топлива, которые показали высокую их эффективность. (381)

4.3. Конструкционные материалы и наноматериалы со специальными свойствами – 113 докладов.

1.Нанотехнологии в создании высокоэффективных смазочных материалов.

В институте нефтехимического синтеза им. А.В.Топчиева с использованием коллоидной химии разработан метод синтеза наночастиц трисульфида молибдена для присадки в смазки, повышающих их триботехнические характеристики. (384)

2. Полимерные композиты – новое поколение полимерных материалов с повышенными эксплуатационными характеристиками.

Обзорный доклад о работах ВИАМ с фулеринами в пластополимерах, а также о металлонанокомпозитных металлических сплавах.(385)

3. Новые композиционные материалы со специальными свойствами, полученные на основе многостенных углеродных трубок.

В институте физики микроструктур РАН в Нижнем Новгороде разработана технология получения нанотрубок, а также изготовление трубок диаметром 17-20 мм и длиной до 40 мм в стенках которых нанотрубки располагаются в радиальном направлении.(387)

4. Нанопорошковые материалы: химический синтез и применение

Проводится сравнительный анализ технологий получения металлонаночастиц методом парофазного осаждания. (393)

5. Высокопрочные наноструктурные сплавы для конструкционных применений.

В уфимском авиационном институте совместно с институтом металлургии и материаловедения им. А.А.Байбаков разработана технология модификации сплавом наночастицами значительно снижающей их хрупкость и повышающей ударную вязкость и долговечность. (394)

6. Физическая природа фрагментации: применения в промышленном производстве конструкционных сталей.

Описываются методы с изложением собственных разработок московского института стали и сплавов в механическом измельчении и фрагментации металлов и на их основе производства новых видов сталей. (396)

7. Наноматериал с уникальными звукопоглощающими свойствами

В Чехии создан наноматериал в три раза легче обычного звукопоглощающего материала и особенно эффективный при поглощении низких частот ниже 1000 Гц.(397)

8. Массивные технические наноматериалы: процессы, свойства, продукты

Обзорный доклад из университета Монаша из Австралии по методам повышения прочности сплавов на основе интенсивной пластической их деформации. (399)

9. Уникальные механические свойства наноструктурных сплавов.

Описан способ высокопластической деформации прокаткой для измельчения зерен, разработанный в университете г. Оксоко в Японии. (400)

10. Базовая модель и исследование методов конечных элементов нанокристаллических металлических материалов.

В докладе из Кореи проводится анализ методов МКЭ и излагается свой метод, в котором вносятся и рассматриваются связи и изменения, происходящие по границам фаз в дополнение к изменениям, протекающим внутри фазовых зерен. (401)

11. Соноплазменнй метод получения наноматериалов

Описывается метод получения наночастиц в жидкой среде, разработанный и институте общей и неорганической химии РАН. При разряде в среде воды образуются воздушные пузырьки между электродами, из материала которых образуется плазма в пузырьках из которых кристаллизуются наночастицы. (405)

12. Повышение свойств эпоксидных полимеров малыми добавками функционализированных углеродных наночастиц.

Работы проводились в ВИАМ совместно с институтом поблеем химической физики РАН на заполимеризованной смоле смоле ЭД-22 с добавками нанотрубок, полученных методом каталитического пиролиза с числом слоев от 2 до 5. Исследовалось влияние количества добавок в пределах от 0,01 до 0,5 % по объему на модуль упругости смолы. Модуль максимально увеличивался в 4,3 раза при добавках 0,05% нанотрубок, затем с ростом их количества рост модуля снижался. Анализируется природа этого явления, которая может происходить либо за счет образования ковалентных связей между УНТ и смолой, или с помощью функциональных групп или адгезионного взаимодействия между фракциями. (410).

13. Сверхтвердые наноструктурные материалы на основе тугоплавких соединений.

Описываются эксперименты в институте проблем химической физике по нанесению наноструктурных пленок из тугоплавких металлов толщиной 2 мкм, существенно повышающих их твердость и приближающейся к алмазной.(412)

14. Основные проблемы наноструктурного материаловедения и развитие нанотехнологий.

Доклад Р.А. Андриевского из института проблем химической физики РАН посвящен анализу влияния размера ноночастиц на их свойства и отмечается, что эта зависимость еще далеко не поддается аналитическому описанию, и данные пока получаются только экспериментальным путем.(415)

15 Получение нанопорошков в больших масштабах на мощном ускорителе электронов при атмосферном давлении.

Доклад институтов СО РАН описан метод получения нанопрошков различных материалов путем их испарения в среде различных газов на ускорителе с последующей их конденсацией. (420)

16. Конструирование структуры объемных наноматериалов и разработка технологий их получения.

Рекламный доклад Московского института стали и сплавов по различным сплавам легированным наночастицами с приведением некоторых свойств таких материалов без указания степени их легирования и вида и режимов техпроцесса их получения.(427)

17. Исследование влияния наномодифицированного наполнителя на свойства полимерных композиций.

Представлены результаты модификации наночастицами связующего с 0,01% массового их состава, полученные в Грозном и Владикавказе применительно к электротехническим свойствам материала. Отмечается сложность процесса введения наночастиц в связующее, требующее сложного специального оборудования. (428)

18. Молекулярное моделирование граничного смазочного слоя.

В НИИ наноматериалов Ивановского университета разработана программа аналитического изучения триботехнических характеристик в зависимости от молекулярного строение смазки, смазываемых поверхностей и расстояния между поверхностями.(429)

19. Нанокомпозитные клеевые соединения.

Обзорный доклад физико-химического института им. Л.Я.Карпова(431)

20. Применение нанотехнологий при создании перспективных материалов для авиационной и ракетно-космической техники.

Рекламный доклад ОНПП «Технология» г. Обнинск (434)

21. Фазовые превращения в нанокристаллических сплавах.

Кратко излагаются разработанные в институте физики металлов УрО РАН в Екатеринбурге теоретические основы исследование условий возникновения и устранения фазовой неустойчивости таких сплавов приводящее к утрате их уникальных физико-механических свойств. (444)

22. Антифрикционные высокопрочные полимерные нанокомпозиты.

Приводятся сведения по прочности нанополимера, полученного в института стали и сплавов с добавлением 10-20% наночастиц, при которых наблюдается минимальный коэффициент трения. Изготовление наночастиц производилось с использованием планетарной и вибрационной мельницы (449)

23. Исследование структуры и свойств полимеров, усиленных наноматериалами.

Приводятся результаты модификации каучуков фуллеренами и трубками. Проведенными в Воронежской технологической академии. (456)

24. Эффект наноадгезии в дисперсно - наполненных нанокомпозитах.

Отмечается сложность определения адгезионных связей по границам раздела фаз и приводятся результаты такого изучения, проведенного в университете г.Нальчика на основе использования метода измерения теплового расширения, при котором каждая из фаз имеет свою собственную величину расширения. Используется формула Тернера для определения коэффициента теплового расширения смеси в зависимости от процентного содержание фаз в смеси. На основе качественного сравнения, без измерения величины адгезионных сил, делается вывод, что наноадгезионная прочность существенно выше, чем микро и макроструктурных смесей. (463)

25. Фрактологическая модель пластичности полимерных нанокомпозитов, наполненных углеродными трубками.

Экспериментально-аналитическим методом исследовалась в университете г.Нальчика природа увеличения пластичности таких материалов при которой значительно уменьшается хрупкость при разрушении. (466)

26. Наноструктурные материалы для создания перспективных виброудароизоляторов

НИИАА им. Акад. В.С. Семенихина разработал новый тип материала на основе которого тросовые устройства заменены на полимерные имеющие вес в 4,8 раза меньший при тех же амплитудно-жесткостных характеристиках. Полимер ЭД-20 модифицировался 20% процентами нанотрубок, полученных методом низкотемпературного пиролиза. При таком большом проценте трубок прочность полимера снижается, но до допустимых пределов. Этот метод получения трубок наиболее производителен и трубки более дешевле, но их нужно модифицировать по поверхности для увеличения адгезии. (470)

27. Применение радиопоглощающих наноструктурных материалов при создании технических средств защиты РЭА от воздействия ЭМИ.

Приводятся рензультаты исследования НИИАА, которые показали, что экранирование с помощью 20% наполненного полимера нанотрубками, полученными низкотемпературным пиролизом, обеспечивают туже экранизацию, что и металлом, но при значительном меньшем их весе. (471)

28. Производство и дистрибьюция фуллеренов и других углеродных материалов.

Рекламный доклад компании «Фуллерен-Центр» в Н.Новгороде, производящей эти материалы (483)

29. Структурные и морфологические особенности ультрапористого монолитного оксигидроксида алюминия.

Созданный в физико-энергетическом институте им.А.И.Лейпунского совместно с институтом физической химии и электрохимии им. А.Н.Фрумкина материал имеет объемный вес 0,02-0,05 г/см³и не разрушается при температуре до 1700^оС, волокна которого имеют размеры 2-50 нм.(487).

30. Промышленное производство нановолокна на оборудовании компании ЕLMARCO/

Рекламный доклад о производстве в Чехии волокон и тканей на их основе(496)

31. Производство углеродных нанотрубок и нановолокон пиролизом метана, а также катализаторов процесса.

В Московском химико-технологическом университете им. Д.И. Менделеева создано производство с производительностью от 20 до 50 гр/час. Совместно с ВИАМ получено, что добавка к смолам ЭД-20 и 22 по массе 0,05% наночастиц увеличивает прочность смолы на 60-70%. (513)

32. Финишное доводочное полирование трибохимически активными абразивными материалами с получением шероховатости поверхности менее 0,005 мкм.

В институте машиноведения УрО РАН г. Екатеринбург используется нанодисперсный материал на основе смешанного оксида алюминия и железа. (516)

33. Технология получения высокопрочных и высокоупругих графитовых уплотнений на основе наноструктурированного графита

В ЗАО «Институте новых углеродных материалов и технологий» созданы такие уплотнительные материалы типа пленок и листов.. (520)

34. Реализация в России производства сверхпрочных и высокомодульных волокон из сверхмолекулярного полиэтилена методом гель – технологии

Во ВНИИСВ г. Тверь разрабана опытная установка по изготовлению таких волокон с прочностью 380 кг/ мм² и модулем 14000 кг/мм^2,а в физико-техническом институте им. Иофе в г. Петрбурге получены волокна с прочностью 520 кг/мм² и модулем упругости 17000 кг/мм². Такие волокна получили абревиатуру СВМПЭ. За рубежом таких волокон, но с несколько низшими характеристиками, производится 10тыс. тон в год. В России такого производства волокон нет.(533)

35. Водородное охрупчивание и разрушение нанокомпозитов.

В НИИ НПО «Луч» в г. Подольске проводится изучение причин появления и величин возникающих внутренних напряжений в композите, в том числе и при воздействии молекулярного водорода, проникающего в микротрещины и приводящего к водородному охрупчиванию (551)

ТОМ 2

9. Математическое моделирование нанотехнологий – 44 доклада

1. Молекулярно-динамическое столкновения металлических нанокластеров друг с другом и подложкой.

Академики В.М.Фомин и В.В.Болдырев с сотрудниками провели аналитическое исследование столкновения частиц в паровой фазе при их осаждении на подложке, при этом определялись условия связывание в кластеры в газовой фазе и их высаждение на подложку. (173)

2. Математическое моделирование нанотехнологии нанесения наноструктурных покрытий для работы в экстремальных условиях нагружения.

В ИФПМ СО РАН под руководством академика В.Е.Панина проведены расчеты по оптимизации технологии нанесения теплозащитных покрытий с описанием распределения температурных полей по материалу и подложке. (175)

3.Моделерование процесса переноса в наножидкостях и микротечений, классические и неклассические подходы.

В институте теплофизики СО РАН показана невозможность описания движения наночастиц в газах и жидкостях классическими методами и выдвигается необходимость использования нетрадиционной кинетической теории. (177)

4. Молекулярное моделирование как научная основа нанотехнологий в энергетике

В объединенном институте высоких температур РАН показана необходимость кардинального изменения в понятиях термодинамики при моделировании наномира. Обсуждается необходимость применение квантовой молекулярной динамики. (186)

5. Компьютерное моделирование самоорганизации полимерных систем на масштабе

1-100 нм.Академик А.Р.Хохлов в МГУ разрабатывает данную методику, уделяя особое внимание процессам самоорганизации наноструктур с нужными свойствами, происходящей в газовой среде под воздействием конкурирующих взаимодействий. (194)

6. Углеродные материалы: особенности вычислительного моделирования.

В проводимых исследованиях в Российском университете дружбы народов отмечается недостаточная изученность природы химического взаимодействия наночастиц в силу того, что они являются как донорами, так акцепторами электронов, что определяет особую форму потенциала межмолекулярного их взаимодействия. (194)

7. Графен: электронные свойства и моделирование наноустройств.

В институте спектроскопии РАН в г. Троицке изучают графен. Графит состоит из слоев слабо связанных между собой ван-дер-вальсовскими связями. Четыре года тому назад получен лист графита в виде одного слоя с толщиной в один атом, который получил определение как графен. В нем внутренние связи являются гемеополярными и они очень сильные, в силу чего графен является намного прочнее стали, а теплопроводность у него существенны выше, чем у меди. Этот материал позволяет предсказать обширное его применение в различных областях техники, начиная с электроники. Исследовано электронное устройство из двух слоев графена, в котором предсказано появление сверхтекучести (196)

8. Компьютерное моделирование поликонденсации водородных бирадикалов в углеродных натрубках.

В алтайском университете в г. Барнаул проводится аналитическое изучение процесса адсорбции молекулярного водорода углеродными нанотрубками, при которой количество сорбированного водорода на единицу его массы и объема является весьма существенными, что делает перспективным такое использование водорода в топливных элементах и двигателях. Бародикальный поликонденсированный водород на поверхности нанотрубок имеет концентрацию водорода 7,7масс %, энергия связи адсорбента -37 кДж/моль. (199)

9. Научные основы нанотехнологии.

А.А.Потапов из института динамики систем и теории управления СО РАН в своем докладе сформулировал задачу и наметил пути создания теории наноконструирования вещества и материалов на его основе, с разработкой инженерных методов расчета. Это явится, в свою очередь, основой научного обеспечения и нанотехнологии их получения. Решения этой задачи им видится в развитии теории атомно- молекулярного строения вещества на основе рассмотрения теории орбитального строения атома по Бору, а также оболочечной теории строения атома. (204)

10. Компьютерное моделирование самоорганизации биоспирированных теофеновых гибридов.

Рассматривается процесс естественной самоорганизации биологических молекул. (206)

11. Моделирование и экспериментальное исследование морфологии графена на поверхностях с различной кристаллической структурой.

В Петербургском университете показано влияние химического на свойства графена состава подложки на поверхностях н которой происходит его осаждение. (212)

12. Методика и комплекс программ МД –молекулярно-динамического моделирования свойств материалов.

В РФЯЦ ВНИИЭФ ведутся подобные расчеты на основе уравнений классической динамики Гамильтона больших ансамблей микрочастиц с использованием различных теорий описывающих потенциалы межчастичного взаимодействия. (218)

13. Молекулярно-динамическое моделирование каталитических свойств теплозащитных покрытий космических аппаратов.

В МГУ проводится аналитическая оценка долговечности ТЗП многократного использования с учетом физико-химического взаимодействия обтекаемой плазмы с материалом ТЗП. (226)

14. Динамика формирования ансамбля нанотрубок и наногидродинамические эффекты.

В Петербургском университете информационных технологий, механики и оптики аналитическим образом ведут оценку процесса формировании наноструктур.(237)

12. Нанотехнологии в энергетике, наномеханика и наноплазма – - 30 докл.

1. Механика твердого тела и проблемы нанотехнологий

Рассматривается вопрос определения жесткости нанокомпозитов с использованием различных методов исследования. (460)

2.Компьютерное моделирование потери устойчивости углеродных нанотрубок

В институте гидродинамики СО РАН проведено аналитическое исследование свободно изолированных трубок, без учета влияния среды, в которой они находятся

3. Наномеханика и прочность гетерогенных и композиционных материалов

В институте прикладной механики РАН развивается теория композитов на уровне нано и микромасштабного подхода и макромасштабного без четкого разделениях их границ. Для изучения на первом уровне предлагается использовать математический аппарат фрактального анализа, который не учитывает конкретную природу взаимодействия между фракциями исследуемой структуры. Предлагаются использовать иные физические модели учитывающие эти взаимодействия.(486)

4. Описание нанострутур в рамках дискретно-континуального моделирования и континуального подхода.

В институте проблем механики им. А.Ю.Ишлинского с помощью различных теоретических подходов исследуется упруго напряженное состояние многослойных углеродных и металлических нанотрубок. Показано, что использование теории механики сплошных сред в описании поведения таких трубок не приемлемо. Рассмотрено упруго напряженное состояние нанотрубки, наполовину находящейся в матрице и нагруженной растягивающими усилиями на торце в результате которого определен набор эффективных модулей, с помощью которых при континуальном моделировании можно получить соответствие между дискретным и континуальными подходами.(488)

5. Основы нанотехнологии обработки резанием в производстве машин

В Московском ОАКП «Красный пролетарий» разработаны режущие инструменты и технология резания наноматериалов. Российская промышленность создала и выпускает соответствующие станки для обработки нанодеталей диаметром до 1200 мм с получением поверхности Ra≤100 нм.(494)

6. Солнечные установки на основе наногетерогенных фотоэлектрических преобразователей.

В физико техническом институте им. А.Ф.Иоффе РАН разработаны такие элементы и на их основе создана установка с системой слежения за солнцем для установки, например, на крыше зданий. Разработан бизнес план, промышленного изготовления таких преобразователей солнечной энергии в электрическую по которому требуется 5, 2 млрд. рублей с окупаемостью за 5,4 года.(495)

7. Современные твердотельные энергонакопительные конденсаторы на нанопористых углеродных материалах.

Описывается поглотитель энергии из наноматериала, получаемого методом хлорирования карбидов.(497)

8. Наноиндентирование – универсальное средство количественной характеризации физических свойств материалов в наношкале.

В Тамбовском университете им. Г.Р.Державина ведутся работы по использованию обычного метода определения твердости для расширения его возможностей в определении различных характеристик материала, исследуя его в нанообласти.(505)

9. Прямое численное моделирование адсорбции водорода углеродными трубками.

В МГУ разработана аналитическая методика расчета этого процесса.(512)