ЗАДАЧИ И ПЕРСПЕКТИВЫ НАНОТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

1. Нет ничего практичнее хорошей теории. Р. Кирхгоф ЗАДАЧИ И ПЕРСПЕКТИВЫ НАНОТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

2. Мифы нанотехнологии В мире нет ничего сильнее идеи, чье время пришло.      В. Гюго • Безотходность технологии • Наномашины и нанороботы • «Серой слизи»

3. Задачи Сложности ожидают там, где пытаешься упростить. Г. Малкин • Методология технико-экономической оценки внедрения нанотехнологии в строительство • Токсикологическое влияние нанообъектов на здоровье человека • Определить рациональную траекторию наноструктурирования строительных материалов

4. qef= Фk C – относительная стоимость технологии C Фk–относительное изменение обобщённого показателя качества материала Задача №1 Коэффициент эффективности: Ключевые подзадачи: • Разработать методики расчета экономических показателей, учитывающих весь жизненный цикл работы материала. • Сформулировать обобщенный критерий качества материала. • Установить перечни и граничные значения свойств материала.

5. Критерий экономической эффективности qi– расход ресурса на изготовление изделия ti– продолжительность эксплуатации qp – расход ресурса на поддержание изделия в работоспособном состоянии tp – продолжительность межремонтного периода qe– энергопотребление в процессе эксплуатации изделия

7. Задача №2. Экологические проблемы наночастиц • Наночастицы, на введении которых основаны разрабатываемые технологии как российских, так и зарубежных строительных материалов, могут попадать в организм человека через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт или другими путями. Причём негативные эффекты от введения нанотрубок превосходили результаты воздействия асбеста и кристаллического кремнезёма. Такие же проблемы выявлены при использовании наночастиц титана и серебра. Ключевые подзадачи: • Подобрать способы и режимы обработки, обеспечивающие однородное распределение наночастиц по объему среды-носителя и строительного материала 2) Подобрать вспомогательные вещества, обеспечивающие агрегативную стабильность коллоидных систем и удаляющиеся для реализации потенциала наночастиц

8. ( ) 2 4 2 + - d æ æ d k 1 1 l = p o ç ç F 4 E d ( ) p æ æ o 2 + d è è 2 2 2 ç ç è è 4 2 J æ æ d = pr j o ç ç F 4 cos B 2 è è 2 h 6 2 n æ æ 3 d o = pr ç ç F Be 2 è è 2 2 h Проблемы однородного распределения нанообъектов Причины проблем являются решениями. Закон Мерфи 1) Сила притяжения при do<<l 2) Сила притяжения Бьеркнеса (при протяженных агрегатах) 3) Сила притяжения Бернулли При =1500…2000 м/с и λ =dо=10…100 нм частота равна n=15…200 ГГц. При таких частотах (область гиперзвука) происходит быстрое поглощение звуковой энергии и она расходуется на различные физические процессы и преобразование вещества.

9. Задача №3. Траектории наноструктурирования и наномодифицирования строительных материалов • Введение в материал синтезированных нанообъектов • Синтез нанообъектов в материале в процессе его изготовления

10. Другие задачи • Отсутствие инженерных кадров, способных к обеспечению технологического процесса изготовления новых строительных материалов • Отсутствие научных центров, оснащенных современным научным и испытательным оборудованием • Отсутствие информационной и нормативной базы

11. Проблемы подготовки инженерных кадров

12. Кадровые проблемы технологической модернизации • Критический недостаток специалистов, способных реализовывать проекты технологической модернизации: • Дефицит современной технологической культуры • Дефицит языковой подготовки • Дефицит управленческих компетенций • Недостаточность фундаментального образования • Ключевая проблема проблем – низкий престиж инженерного образования

13. Качество приема в вузы 2011 г.

14. Расходы на одного студента

15. Введение нанообъектов, исследование зависимостей состав-свойство без широкого привлечения естественнонаучных методов Приоритетная роль в развитии технологии управления структурообразованием на молекулярном уровне принадлежит специализированным подразделениям: научно-образовательным центрам Высокие затраты ресурсов, трудности обобщения результатов, сложность прогноза

16. Приборная база Структурные модели Синтез нанообъектов в процессе структурообразования Формирование наноразмерных слоёв на межфазных границах Рациональная методика наноструктурирования строительных материалов

18. Оснащение НОЦ НТ

19. Моделирование структурообразования и прогноз свойств

20. Образовательная деятельность

21. www.nocnt.ru

22. Выводы • Современная нормативная база не способствует развитию нанотехнологий в строительстве. • Введение наночастиц (3D-нанообъектов) приводит к возникновению экологических проблем. Кроме того, использование активных способов распределения нанообъектов (ультразвук) в диапазоне частот промышленных аппаратов не может обеспечить гомогенизацию смесей, а применение вспомогательных веществ блокирует активную поверхность нанообъетов и не позволяет реализовать их потенциал. • Стратегия реализации современной нанотехнологии в строительстве должна базироваться на использовании запасённой в веществе химической энергии, т.е. перспективны химические методы синтеза нанообъектов. • Производство строительных материалов должно проводиться на базе традиционных объёмных технологий, поэтому способы управления структурообразованием должны осуществляться без существенного изменения технологической линии.

23. Спасибо за внимание! Какая медлительная страна! – сказала Королева. – Ну, в здесь, знаешь ли приходиться бежать со всех ног, чтобы только остаться на том же месте! Если хочешь попасть в другое место, тогда нужно бежать по меньшей мере вдвое быстрее! Л. Кэрролл «Алиса в зазеркалье»