aif.ru counter
18.07.2019 12:06
411

Тушить лес алмазами. Сибирский учёный - о возможностях нанотехнологий

«АиФ на Енисее» №29 (2018) 17/07/2019
В XXI веке основным оружием пожарных остаются лопата, топор и ранцевый огнетушитель.
В XXI веке основным оружием пожарных остаются лопата, топор и ранцевый огнетушитель. © / Мария Хлыстунова / АиФ

Поговорить с исследователем отечественных наножидкостей, да ещё и созданных из наноалмазов, удалось на крутом берегу Енисея, в Академгородке. Горы на другом берегу на глазах затягивало сизым дымом от лесных пожаров. Справиться с этой напастью можно с помощью наножидкости, считает кандидат физико-математических наук Александр Лобасов. Подробнее об уникальной разработке с ученым беседовал корреспондент «АиФ-Красноярск».

Чудо из-под крана

Сергей Митрухин, «АиФ-Красноярск»: Где вы эту наножидкость берёте, да ещё в таких количествах?

Александр Лобасов: Готовлю сам. Открываю водопроводный кран. Добавляю нанопорошок - субстанцию из мельчайших, в миллиардные доли метра, частиц. Шучу, конечно. Для чистоты эксперимента порошок мы добавляем всё-таки в специально очищенные жидкости, в том числе и воду. Наножидкость - это любая жидкость с добавленными наночастицами. Это могут быть металлы, оксиды металлов, другие частицы, но размером от 1 до 200-300 нанометров. В последние годы во всём мире активизировались исследования таких жидкостей, потому что научились делать такие мелкодисперсные порошки. А вот наноалмазы имеют размер около пяти нанометров.

- Как же такие маленькие частицы получают? Истолочь настоящий алмаз, я так понимаю, практически невозможно.

- В основном плазменными технологиями. Зажигают плазменную дугу, в дуге распыляются наночастицы. Их никто не просеивает, конечно, такого мелкого сита, наверное, и нет. Размеры частиц зависят от настройки установки. Нам привозят уже готовый порошок - на этикетке написано: «Оксид алюминия, такая-то фаза, такой-то размер».

- И сколько такие порошки стоят?

- Мы покупаем по 10, 20 и даже 30 тыс. рублей за килограмм. Наноалмазы чуть дороже, там другая технология, их изготавливают взрывным, детонационным способом в камере. Но их и меньше применяют, меньше в них потребность. Хотя материал очень интересный.

- Хорошо, вы отсыпали горсть наноалмазов в жидкость. А в чём теперь её «наность»?

- В том, что она кардинально изменила свои свойства. Наночастицы имеют гораздо большую тепло- или электропроводность. А поскольку они очень маленькие, вся жидкость резко меняет свойства тоже. Алмаз как таковой - очень интересный минерал, благодаря плотной кристаллической структуре он обладает одной из самых высоких теплопроводностей. Например, металлы: золото, медь, серебро - имеют теплопроводность 300-400 Ватт/м*К, а у алмаза 2000-3000 Ватт/м*К. У воды, которая используется для переноса тепла в системах отопления, теплопроводность всего 0,7 - на четыре порядка ниже.

Так вот, в «нановоде» наноалмазов немного, буквально 0,1% объёма. Естественно, что такая жидкость используется для охлаждения в микроэлектронике, где нужно микроскопическое количество этих веществ. И с её использованием можно добиться ещё большего прироста вычислительной мощности.

Такие же теплопроводящие структуры используют и в космонавтике - радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РИТЭГ) обеспечивают уже 42 года работы «Вояджеров», исследующих Вселенную за пределами Солнечной системы.

С алмазами на огонь

- Давайте вернёмся к лесным пожарам. Как же тушить тайгу такими наножидкостями?

- Вся суть пожаротушения заключается в том, что надо перекрыть окислителю доступ к горючему материалу, к траве и деревьям. Но кислород из атмосферы убрать невозможно. Значит, нужно охладить горючий материал, древесину, снизить температуру очага горения - ниже температуры воспламенения. Вода ведь так и работает. А теперь представьте, что вместо неё используется наножидкость с теплопроводностью, в 10 тыс. раз большей! Соответственно, она и энергии больше заберёт у пламени.

- Но это наверняка дороже? Ведь пожарные самолёты забирают на борт от 12 до 40 тонн воды!

- Да, но на 12 тонн потребуется всего 12 кг порошка, или 240-360 тыс. рублей. Зато скорость испарения жидкости вырастает примерно на 40%. А если использовать схожий, но гораздо более дешёвый нанографит, те же углеродные частицы, - будет ещё дешевле. Таким образом, повысим скорость тушения пожаров, сократим время использования самолётов.

Топливо, зеркало, медицина

- А какие ещё варианты использования наножидкостей изучаются?

- Новые виды топлива, присадки для увеличения сгорания. При впрыске в цилиндр нужно бензин как можно быстрее испарить для более эффективного и экологически чистого сгорания. На Западе уже проводят такие исследования - с повышением мощности двигателя. Там тоже есть свои нюансы - в частности, как удалять продукты сгорания тех же оксидов металлов, не будут ли они налипать на внутреннюю поверхность двигателя.

Очень важное использование в солнечных коллекторах или концентраторах, когда используются не фотоэлементы, а зеркала, нагревающие бак с теплопроводящей жидкостью. Сейчас это соляные растворы, вызывающие активную коррозию оборудования. Стоит заменить соль на воду с наноалмазами - и коррозия будет сведена к минимуму, увеличится срок службы агрегатов. А после выработки электроэнергии жидкость с остаточным теплом можно использовать для обогрева зданий в обычных радиаторах. И это только теплофизическое применение жидкостей.

Есть интересные мысли по точечной доставке лекарств. Например, поры здоровой клетки имеют размер около 10 нанометров, поры раковой - около 30. Теперь нужно к наноалмазу размером 5 нанометров прицепить молекулу лекарства - и она сможет «протиснуться» и уничтожить только больную клетку. Слышал, что и в стоматологии были эксперименты по лучшей дезинфекции пломб.

- А сколько карат весит каждый наноалмаз? И сильно ли он блестит?

- В одном карате «содержится» несколько триллионов наноалмазов! (Смеётся). Их невозможно разглядеть глазом, через лупу, и даже не в каждый микроскоп увидеть можно. Только в электронный. А внешне наноалмазы - даже не серый, а практически чёрный, невзрачный порошок, похожий на графит.

- А если случайно чихнуть, и пару граммов наноалмазов сдует - вас ругать будут?

- Ругать, конечно, не будут. Ущерба-то рублей на пятьдесят. Но вообще, надо аккуратно с расходными материалами обращаться.

- Какой объём наноалмазов вы пропускаете через свои руки в течение года?

- Около 10-20 кг нанопорошков за год через меня проходит. Из них процентов десять - наноалмазы. Но они не самые дорогие. Те же графеновые нанотрубки гораздо дороже.

Наномиллиарды рублей

- Почему на исследования таких мелких частиц нужны огромные деньги, и не меньше?

- За все исследования не отвечу. Понятно, что разработки конкретных технологий, особенно космических, построение опытных образцов - дело очень дорогое. Но нам, фундаментальным исследователям, денег нужно меньше. И порядок цифр из расчёта на год - миллионы и десятки миллионов рублей. Впрочем, это всё равно сопоставимо с расходами на зарплату учёных. Ведь при зарплате в 30 тыс. рублей на год сотруднику понадобится более полумиллиона, а если в лаборатории работают три человека и один руководитель, это уже 2-2,5 млн в год только на зарплату.И это без учёта затрат на оборудование, которое может стоить сотни миллионов рублей.

- Если исследованиями наножидкостей не заниматься здесь и сейчас, в Красноярске, что случится?

- Отстанем от жизни, от мира. Но, надеюсь, это уже невозможно. Мы встроены в систему мировой науки. К счастью для учёных, а значит, и для всех остальных жителей, государство всё больше внимания уделяет науке. Ведь улучшить нашу жизнь можно только так: человек существо социальное и научно-техническое.

- Мы разговариваем, а я ловлю себя на мысли, что это какой-то бред. Триллионы алмазов в одном карате… Этого простой человек никогда не увидит. Как убедиться, что нанотехнологии работают?

- Только повторными экспериментами. Например, как быстро можно нагреть помещение обычной водой и наножидкостью. Главный принцип науки - повторяемость экспериментов, проверка. Если обычный человек не хочет заниматься проверкой всего и вся, ему остаётся только верить в науку. Как в магазине: вы же, покупая хлеб, не проверяете каждый раз, как именно его испекли, какой у него состав - просто берёте с полки, не задумываясь, доверяя своим землякам-пекарям. В науке так же.

- А кто может использовать ваши результаты работы?

- Заказчик наш - Российский фонд фундаментальных исследований, РФФИ, все отчёты мы отправляем в фонд, то есть это государственная собственность. И уже фонду решать, кто, как именно и за какие деньги будет этим пользоваться. Но, по большому счёту, все результаты публикуются в совершенно свободном доступе, с ними может ознакомиться, повторить и развить на их основе свои исследования каждый желающий. Это и есть главный принцип фундаментальной науки.

Кстати
Александр ЛОБАСОВ. Родился в 1987 году. Окончил СФУ в 2010 году. Младший научный сотрудник научно-исследовательской части СФУ. Кандидат физико-математических наук.

Оставить комментарий (0)

Также вам может быть интересно

Загрузка...

Топ 5 читаемых

Самое интересное в регионах
Роскачество