ЗАДАЧИ И ПЕРСПЕКТИВЫ НАНОТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Задачи:
Определение рациональной методики наноструктурирования строительных материалов
Выбор методологии технико-экономической оценки целесообразности внедрения нанотехнологии в строительство
Оценка токсикологического влияния нанообъектов на здоровье человека
Цель:
направленное структурообразование строительных композитов

Определение методики наноструктурирования строительных материалов
Введение в материал синтезированных нанообъектов
Синтез нанообъектов в материале в процессе его изготовления

1) Сила притяжения при do<<λ
2) Сила притяжения Бьеркнеса
(при протяженных агрегатах)
3) Сила притяжения Бернулли
При скорости звука 1500…2000 м/с и d0 = 10…100 нм характеристическая частота превышает 10 ГГц. В области гиперзвука произойдет поглощение звуковой энергии непосредственно вблизи активатора.
Введение синтезированных нанообъектов: проблемы гомогенизации

Рациональная методика наноструктурирования строительных материалов

Пример реализации:
диаметрально противоположное использование одного явления
Наличие на поверхности силикатных материалов активных групп, способных к ионному обмену
Ионный обмен: формирование гидрофильной пленки
(ноу-хау, http://afgt.ru)
Ионный обмен: формирование
гидрофобной пленки
(ноу-хау, http://nocnt.ru)
Технология пеностекла: расширение сырьевой базы, повышение показателей эксплуатационных свойств (пониженная теплопроводность)
Наполнитель для полимерных матриц: упрощение технологии, повышение показателей физико-механических
свойств (повышенная прочность)
При наличии ... материаловедческой грамотности возможно ... любое силикатное изделие отнести к нанотехнологиям
А.А. Кетов

Примеры реализации: зарубежный опыт
Наноструктурные композиты на основе взаимопроникающих полимерных сеток
Нанокомпозиты на основе гибридной органосиликатной матрицы
Полимерные нанокомпозиты с низкой проницаемостью и стойкостью к воздействию агрессивных сред

Оценка целесообразности внедрения
Коэффициент эффективности:
Разработать методики расчета экономических показателей, учитывающих
весь жизненный цикл работы материала.
Сформулировать обобщенный критерий качества материала.
Установить перечни и граничные значения свойств материала.
Ключевые подзадачи:

Экологические вопросы
Ключевые подзадачи:
Подобрать способы и режимы обработки, обеспечивающие инкапсуляцию наночастиц в объеме среды-носителя и строительного материала
2) Подобрать вспомогательные вещества, обеспечивающие агрегативную стабильность коллоидных систем и удаляющиеся для реализации потенциала наночастиц
Малые размеры, большая удельная поверхность и высокая химическая активность наночастиц – предпосылки как положительных («самоочищающиеся» и антибактериальные покрытия на основе нанообъектов), так и отрицательных их свойств.
“Рекомендуется ... представлять сведения об использовании нанотехнологий или наноматериалов с подтверждением безопасности их использования для человека”
Постановление Главного санитарного врача РФ

Влияние ПАВ
Энергетический потенциал:
σ – поверхностное натяжение;
r – радиус наночастицы;
k – постоянная Больцмана;
T ­– температура;
C∞ – концентрация вакансий в макротеле;
Cr – концентрация вакансий в наночастице
∆V – изменение объема кристалла при замене атома на вакансию
E = πσr2 + kT(Cr − C∞)

Выводы
Формируется нормативная база, способствующая развитию нанотехнологии в строительстве (материаловедении).
Введение наночастиц может порождать экологические проблемы; использование активных способов гомогенизации (ультразвуковая обработка) нанодисперсных систем не полностью обеспечивает требуемую степень однородности смесей; применение вспомогательных веществ может блокировать активные центры нанообъетов, что нивелирует эффекты их введения.
Стратегия реализации современной нанотехнологии в строительстве должна базироваться на использовании запасённой в веществе химической энергии: перспективны химические методы синтеза нанообъектов в структуре материала.
Производство строительных материалов должно проводиться на базе традиционных объёмных технологий, а способы управления структурообразованием должны быть реализованы без существенного изменения технологической линии.