НАНОМИР ВОКРУГ НАС

Особенностью нанопродуктов является их инновационность (новизна для производителя и потребителя).
В условиях низкой информированности разных групп населения и, в том числе, молодежи о практическом использовании особенностей наноструктурированных веществ в технике, на транспорте, в строительстве, в радиоэлектронике, в медицине и т.д. предлагаем статьи, которые опубликованы в научно-популярных и научно-технических журналах за последние годы.
Журналы имеются в фонде научно-технической библиотеки РГУПС.

НАНОТЕХНОЛОГИЕЙ называется междисциплинарная область науки, в которой изучаются закономерности физико-химических процессов в пространственных областях нанометровых размеров с целью управления отдельными атомами, молекулами, молекулярными системами при создании новых молекул, наноструктур и материалов со специальными физическими, химическими и биологическими свойствами.
Приставка «нано» происходит от греческого слова «нанос» - карлик и означает миллиардную долю. Нанометр – по системе единиц СИ – .
НАНОТЕХНОЛОГИИ – это технологии, направленные на создание и использование нанообъектов и наносистем с заданными свойствами и характеристиками.
Возможно нанотехнологии окажутся ответом на глобальные вызовы человечеству ХХI века : истощение традиционных энергоресурсов, глобальное потепление, нарастающий дефицит чистой питьевой воды, загрязнение окружающей среды.

Свидиненко, Ю. Нанотехнологии в нашей жизни / Ю. Свидиненко // Наука и жизнь. - 2005. - №7. - С. 2-6.
Статья дает представление о существующем наномире. Что такое нанообъекты, какие исследования проводятся в наноразмерном диапазоне, какими достижениями нанотехнологий мы уже пользуемся, не подозревая об этом.

Демина, Л. А. Нанотехнологии для городского хозяйства / Л.А. Демина // Энергия: экономика, техника, экология. - 2010. - № 2. - С. 28-33.
Идет поиск новых перспективных методов очистки воды. Мембранные технологии обратного осмоса, ультрафильтрация известны давно. «Нанофильтрация» переводится как «фильтрация на уровне частиц нанометрических размеров». С помощью нанофильтров можно удалять из воды молекулы, многозарядные ионы, органические молекулы, вредные примеси (пестициды, тяжелые металлы, бактерии и вирусы), оставляя необходимые для человека натриевые и калиевые соли.
Фильтры, применяемые в фильтрационных установках, имеют средний размер пор 30 нм
Гранулированные сорбенты с наноструктурными мембранами

Нанофильтрационная установка, производства ООО «Waterlab» (Москва), улучшает качество воды
Схема установки для обработки поверхностных вод и последующей доочистки воды с помощью нанофильтрации

В середине 90-х годов прошлого века началось бурное развитие исследований и разработок светодиодов (СД) на основе наноструктур. Сегодня светодиодные технологии завоевывают рынок освещения, вытесняя другие осветительные приборы. Они не только намного экономичнее обычных и энергосберегающих ламп, но и предлагают разнообразные варианты источников освещения (плоские, прозрачные, гибкие).
Наноматериал поглощает практически 100% падающего света
Работа светодиодов основана на испускании фотонов, которое возникает при контакте полупроводниковых материалов и сопровождается свечением
Светильники на светодиодах
Светодиодные гирлянды. Светодиодное освещение
Светодиодная лента –
незаменимый помощник дизайнеров

Способы хищения энергоресурсов базируются на несовершенстве приборов учета. Механизм учета в счетчиках подвергается блокировке под воздействием магнитного поля. Пломба-индикатор «Анти магнит» представляет собой наклейку, снабженную капсулой с магниточувствительной суспензией. Индикатор имеет однородную массу в виде черной точки диаметром 1,5-2 мм. Наночастицы индикатора реагируя на магнитное поле выше 100 мТл, меняют свое агрегатное состояние и распространяются по всей капсуле, что указывает на факт воздействия магнита на прибор учета.
Нанотехнологии против хищений (электросбережение) // Промышленная энергетика. – 2012. - № 2. - C. 16.

Постоянный рост количества информации, передаваемой по каналам связи, требует повышения их пропускной способности. Наибольшими возможностями обладают волоконно-оптические системы передачи (ВОСП). В основе современной элементной базы ВОСП лежит наноэлектроника. Ее развитие, а также совершенствование методов кодирования и модуляции позволяют повысить эффективность волоконно-оптической связи. Информационные технологии помогают повысить пропускную способность за счет различных способов сжатия сигналов, уменьшения шумов квантования, уменьшения искажений и улучшения соотношения сигнал/шум, а нанотехнологии, в свою очередь, повышают канальную скорость, число каналов в системах с волновым уплотнением.
Журавлева, Л. Нанотехнологии и волоконно-оптическая связь / Л. Журавлева, А. Змеева, А. Новожилов // Мир транспорта. - 2011. - № 4. - С. 30-37.

Новая отрасль полупроводниковой промышленности – наноэлектроника приходит на смену микроэлектронике. Устройства микроэлектроники (кремниевые микропроцессоры) производят путем ядерного легирования с помощью нейтронов. При нейтронном облучении изменяется изотопный состав исходного материала. Ядерное направление нанотехнологий возможно применять в волноводной технике, использовать при изготовлении полупроводниковых лазеров, фотодетекторов использовать в устройствах хранения информации на низкоразмерных структурах. А это позволит достигнуть максимальных возможностей при передаче и обработке информации, снизить потери мощности до минимальных, повысить быстродействие и обеспечить высокую степень интеграции элементов.
Журавлева, Л.М. Нанотехнологии в оптической связи /
Л.М. Журавлева // Автоматика. Связь. Информатика. - 2009. - № 6. - С. 20-21.

Одно из важнейших направлений нанотехнологий – это получение наночастиц (нанопорошков) и их применение. К наночастицам, как правило, относят такие объекты, геометрические размеры которых, хотя бы в одном измерении не превышают 100 нм.
Используя нанопорошки можно значительно улучшать свойства различных материалов и продуктов: строительных композиций, смазочных материалов, присадок к смазочным материалам, топлив, полимеров, лекарств.
Размер кристаллитов в нанопорошке
от 20 до 100 нм.

В минерально-сырьевой базе стройиндустрии широко используется техногенное сырье - шламы водоочистки, водоподготовки, водоумягчения, отходы гальванического производства щелочного травления алюминия. Нанотехногенное сырье применяется в качестве нанодисперсного наполнителя для цементных композиций, бетонов, штукатурных растворов; при использовании карбонатного шлама формируется водонепроницаемость структуры цементного камня, что снижает образование высолов и уменьшает солевую коррозию на поверхности кирпичной кладки; при введении тонкомолотой добавки шлама щелочного травления алюминия возрастает огнеупорность бетона.
Чумаченко, Н. Г. Перспективы развития нанотехнологий в производстве строительных материалов на основе шламовых отходов / Н.Г. Чумаченко, С.Ф. Коренькова, А.И. Хлыстов // Промышленное и гражданское строительство. - 2010. - № 8. - С. 20-22.

Введение в сварной шов порошка тугоплавкого соединения с наноразмерными частицами позволяет управлять процессом кристаллизации металла при сварке. Структура сварного шва меняется, и повышаются механические свойства: прочность и пластичность. Применение наномодификаторов позволяет повысить скорость сварки. При индукционной наплавке нанопорошки используются для повышения твердости наплавленного слоя.
Кузнецов М.А. Нанотехнологии и наноматериалы в сварочном производстве (обзор) / М.А. Кузнецов, Е.А. Зернин // Сварочное производство. – 2010 - № 12. - С. 23-26.

Одним из потребителей наноматериалов является железнодорожный транспорт, перспективным направлением применения наноматериалов являются разработки новых антифрикционных и антикоррозионных покрытий.
Трошкин, Б. И. Наноматериалы увеличат срок службы бандажей колесных пар / Б.И. Трошкин // Локомотив. - 2011. - № 8. - С. 28-29.
Для восстановления изношенных гребней бандажей колесных пар рельсовых транспортных средств разработаны высокоэффективные наносодержащие модифицирующие смеси. Смеси применяют для повышения качества сварки. В состав смеси входят порошки размером от 30 до 60 нм (оксиды алюминия, оксиды редких металлов и др.). Особо высокие результаты были достигнуты при восстановлении и упрочнении гребней бандажей колесных пар электрошлаковым способом. Высокое качество достигается за счет непрерывности сварочного процесса и соблюдения режимов наплавки.

Гарустович, И. В. Полимерные покрытия защитят поверхности вагонов / И.В. Гарустович, В.А. Фомин, А.О. Иванов // Вагоны и вагонное хозяйство. - 2012. - № 1. - С. 28.
При перевозке минеральных удобрений, серы, соды, других аналогичных материалов поверхности грузовых вагонов, вагонов-хопперов, цистерн и других специальных транспортных средств- подвергаются интенсивному коррозионному разрушению. Применение современных нанотехнологий и наноматериалов (эпоксидные смолы с добавлением наноразмерных порошков) позволяет минимизировать воздействие коррозионных процессов, а также возрастает износостойкость и ударопрочность покрытий при широком диапазоне температур.

Новым направлением в области научно-технической информации и выставочной деятельности явилось создание передвижного выставочно-лекционного комплекса ОАО «РЖД», предназначенного для демонстрации достижений инновационного развития железнодорожной отрасли.
Макеты, представленные в выставочном поезде демонстрируют эволюцию железнодорожной техники – от паровоза Черепановых до транспортных средств наших дней. Экспозиция показывает примеры эффективного использования нанотехнологий на железнодорожном транспорте.