aif.ru counter
334

Тушить лес алмазами. Сибирский учёный - о возможностях нанотехнологий

Как уникальная жидкость из алмазов поможет побороть лесные пожары?

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
Вход
Комментарии (0)

  1. Пока никто не оставил здесь свой комментарий. Станьте первым.


Оставить свой комментарий
Газета Газета

Актуальные вопросы

  1. До какого числа нужно передавать показания счётчиков?
  2. Правда, что арбузные косточки и корки полезны для здоровья?
  3. Кому выгодно поджигать сибирскую тайгу?
Самое интересное в регионах
Роскачество
Депутаты Госдумы предлагают ввести четырехдневную рабочую неделю. Что вы думаете?