Изобретения, основанные на использовании нанотехнологий, позволяют получить принципиально новые технические результаты. Часть II

Всовременных условиях использование изобретений ученых, инженеров и специалистов может способствовать эффективному решению задач им-портозамещения и повышения производительности труда. Как известно, изобретение – это новое, обладающее существенными отличиями решение технической задачи, обеспечивающее положительный эффект (новые технологии, конструкции, новые вещества). В статье рассмотрены сущность, технический результат, практическая значимость некоторых изобретений, относящихся к области нанотехнологий.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Способ получения металл-полимерных наноком-позиционных материалов с наночастицами металлов (RU 2711427 С1)

Изобретение относится к способу получения полимерных изделий с наночастицами серебра или

ОБЗОР ИЗОБРЕТЕНИЙ В ОБЛАСТИ НАНОТЕХНОЛОГИЙ меди, предназначенных для широкого применения в различных отраслях науки и техники, а также в качестве антибактериального материала [2]. Способ включает вытяжку полимерного изделия вытянутой формы в органическом растворителе, содержащем растворенную соль серебра или меди, по механизму крейзинга, или при пропитке открытопористой полимерной матрицы ФАЖС с растворенной солью серебра или меди. В качестве исходного полимера используют полукристаллические со степенью кристалличности от 20 до 80% или аморфные стеклообразные полимеры. Соль серебра или меди выбирают из бромида, хлорида или нитрата или их смеси.

Далее проводят сушку вытянутого на 150 или 200% изделия и воздействие на него ионизирующим облучением в присутствии водно-спиртовой среды с содержанием спирта, обеспечивающим деактивацию образующихся ОН-радикалов. Облучение ведут с эффективной энергией квантов, обеспечивающей восстановление указанных ионов металлов и формирование наночастиц непосредственно в нанопористой структуре полимерной матрицы, например, при 16–25 кэВ. Изобретение обеспечивает экологически чистый и безреагентный способ получения полимерных изделий с наночастицами металла размером от 5 до 15 нм при расширении круга полимеров – полукристаллическими и аморфными стеклообразными.

Способ получения металлического нанопорошка из отходов свинцовой бронзы в дистиллированной воде (RU 2710707 С1)

Отходы свинцовой бронзы подвергают электро-эрозионному диспергированию в дистиллированной воде при частоте следования импульсов 95…105 Гц, напряжении на электродах 190…200 В и емкости конденсаторов 65,5 мкФ, после чего ведут отделение наноразмерных частиц от крупноразмерных центрифугированием раствора [2]. Средние удельные затраты электроэнергии при производстве электро-эрозионного порошка из отходов свинцовой бронзы составляет 2,4 кг/кВт·ч, что ниже других способов получения порошков из свинцовой бронзы. Достигается следующий технический результат: получение нанопорошков из отходов свинцовой бронзы с частицами правильной сферической формы с невысокими энергетическими затратами и экологической чистотой процесса способом электроэрозионного диспергирования (ЭЭД).

Нанопорошковые материалы, получаемые ЭЭД из отходов свинцовой бронзы, могут эффективно использоваться для нанесения износостойких, антифрикционных, коррозионностойких и противозадирных покрытий – для восстановления и упроч- нения деталей машин горно-металлургической промышленности, автомобильного, трамвайнотроллейбусного и судового транспорта, энергетического и нефтегазового оборудования, а также для напыления декоративных покрытий.

Способ изготовления коллекторных пластин (RU 2710758 С1)

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к технологии изготовления коллекторных пластин, используемых в электрических машинах постоянного тока, и может быть использовано на машиностроительных предприятиях, выпускающих электрические машины постоянного тока. Коллекторы электрических машин работают при высоких окружных скоростях и механических нагрузках, подвержены динамическим воздействиям, поэтому к коллекторным пластинам предъявляются следующие требования: высокие электро- и теплопроводность, низкое и стабильное во времени переходное сопротивление, эрозионная и фрикционная стойкость, прочность, достаточная пластичность, более высокая температура разупрочнения, хорошая обрабатываемость [3].

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое техническое решение, заключается в расширении арсенала способов изготовления коллекторных пластин с одновременным увеличением их прочности и электропроводности, а также снижением усилий прессования пластин. Готовят шихту в лопастном смесителе, прессуют трапецеидальный профиль пластины на скошенных пуансонах, после чего ведут спекание при температуре 800оС в течение 45 минут и калибровку под давлением 5 т/см2. Шихту готовят из 98,5 мас.% медного электролитического порошка и 1,5 мас.% модифицированных медью углеродных нанотрубок. В шихту добавляют смазку в количестве 2,0 мас.% от веса шихты. Смазку получают смешиванием 50 мас.% индустриального масла и 50 мас.% керосина. Обеспечивается увеличение прочности и электропроводности коллекторных пластин, а также снижение усилий прессования пластин.

Многоцелевая пластичная смазка для тяжелона-груженных узлов трения (RU 2711022 С1)

Изобретение относится к композиции многоцелевой пластичной смазки для тяжелонагруженных узлов трения, которая может быть использована в механизмах различного назначения мобильной техники и стационарного оборудования [4]. Применение пластичных смазочных материалов в тяже-лонагруженных узлах трения требует наличия в их

ОБЗОР ИЗОБРЕТЕНИЙ В ОБЛАСТИ НАНОТЕХНОЛОГИЙ составе противоизносных/противозадирных присадок, и/или мелкодисперсных добавок и наполнителей (дисульфиды молибдена и вольфрама, графит, фторопласт, сажа), и/или наноструктурированных функциональных добавок различной природы.

Многоцелевая пластичная смазка содержит, мас.%: загуститель – 4,0–25,0; наноструктуриро-ванную функциональную добавку – наноразмерные частицы бората и/или карбоната кальция – 0,5–5,0; антиокислитель – 0,2–0,5; ингибитор коррозии – 0,0–2,0; присадку с противоизносными и/или противозадирными свойствами – 0,0–3,0; твердый наполнитель – 0,0–20,0; базовое масло – до 100. Достигаемый технический результат заключается в снижении износа и предотвращении задира за счет образования в пограничном слое прочной хемосорбционной пленки, защищающей поверхности трения, и модификации волокон загустителя наноразмерными частицами бората и/или карбоната кальция в процессе формирования структурного каркаса пластичных смазок.

Эксфолиированный полиуретановый нанокомпозит с полифторалкильными группами (RU 2711458 С2)

Изобретение относится к области создания композиционных и нанокомпозиционных материалов и может быть использовано для разработки материалов, применяемых в полимерной индустрии, в частности, для изготовления монолитных спортивных, гидроизоляционных и кровельных покрытий, строительных герметиков и изделий триботехнического назначения [5]. Описывается эксфолиированный полиуретановый нанокомпозит с полифторалкильными группами. Композит включает олигобутадиендиол, полиметиленполифениленполиизоцианат с содержанием изоцианатных групп 29,3 мас.%, глицерин, дибутилдилауринат олова и модификатор. Причем модификатор представляет собой монтмориллонит, предварительно диспергированный с 1,1,3-тригидроперфторпропанолом-1 в ультразвуковом поле с частотой ультразвука 40 кГц при 30оС в среде н-гептана. Изобретение обеспечивает нанокомпозит с повышенной термоокислительной устойчивостью и гидрофобностью.

Термостатирующее устройство для проведения на-нокалориметрических измерений (RU 2711563 С1)

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для проведения комбинированных in-situ исследований структуры и теплофизических свойств материалов различного типа в широком температурном интервале [6]. Заявляемое устройство для термостатирования на-нокалориметрических сенсоров нового поколения позволяет размещать внутри корпуса несколько различных типов нанокалориметрических сенсоров (XEN-40014, XEN Т08, FlashDSC chip). Устройство может быть интегрировано в приборы для измерения теплофизических и структурных параметров образцов. Устройство расширяет возможности методов нанокалориметрии за счет реализации возможности нагрева образца до 450оС и охлаждения образца до –20оС. Кроме того, конструкция устройства позволяет использовать сенсоры, имеющие две активные зоны, одну из которых можно использовать в качестве эталонной ячейки.

Устройство включает корпус, выполненный с возможностью подключения к коннектору и снабженный окнами из рентгенопрозрачного материала, в котором размещен нанокалориметрический сенсор, элемент Пельтье прямоугольной формы, теплоотводящая пластина, изготовленная из материала с хорошей теплопроводностью, система жидкостного охлаждения, вмонтированная в корпус. Теплоотводящая пластина снабжена отверстием для прохождения излучения, а сенсор с исследуемым образцом расположен на этой пластине с обеспечением размещения активной части сенсора в проекции отверстия. В корпус встроены электрические платы для возможности подключения различных сенсоров. Технический результат – повышение качества проводимых исследований.

Субнаносекундный ускоритель электронов (RU 2711213 С1)

Изобретение относится к субнаносекундному ускорителю электронов [7]. Устройство содержит источник наносекундных высоковольтных импульсов, газонаполненный формирователь субнаносе-кундных импульсов напряжения и ускорительную трубку. Корпус формирователя выполнен разъемным и состоит из двух секций, между которыми герметично установлена вставка, на которой посредством конического полого изолятора закреплен внутренний проводник второй формирующей линии, вставка соединена со второй секцией при помощи центровочных элементов с обеспечением взаимных радиальных биений проводников второй формирующей линии не более 0.2 мм, в первой секции расположена первая формирующая линия, во второй секции расположены передающая линия и ускорительная трубка, передающая линия выполнена с временем пробега импульса 0.3–0.5 нс и с волновым сопротивлением в пределах 40–80 Ом, внутренний проводник передающей линии на участке, примыкающем к изолятору трубки, содержит биконический радиальный выступ, срезающий зазор образован между выступом и стержневым электродом, установленным напротив выступа.

ОБЗОР ИЗОБРЕТЕНИЙ В ОБЛАСТИ НАНОТЕХНОЛОГИЙ

Техническим результатом является расширение эксплуатационных возможностей ускорителя с сохранением его выходных параметров за счет уменьшения длины формирователя, повышения простоты обслуживания и надежности работы при наличии вибраций и других дестабилизирующих факторов, а также за счет улучшения взаимной соосности проводников второй формирующей линии.

Способ получения люминесцентной керамики на основе сложных оксидов со структурой граната (RU 2711318 С2)

Изобретение относится к способам получения керамических люминесцентных и сцинтилляционных материалов [8]. Такие материалы находят применение в качестве сцинтилляторов для систем рентгеновской компьютерной томографии, досмотровой техники и др., а также в качестве люминофоров для систем твердотельного освещения. Заявленный способ позволяет получать наноструктурированные порошки и люминесцентную керамику на их основе, содержащую одновременно Gd, Ga, Се, Al и необязательно Y.

Способ включает следующие последовательные стадии: приготовление водных растворов солей исходных компонентов с точно известными концентрациями, объединение этих растворов в необходимом количестве для обеспечения требуемого состава компонентов, приготовление раствора осадителя, приливание растворов исходных компонентов в раствор осадителя, отделение осадка, сушку, термообработку при температуре 800–1000оС, компактиро-вание и спекание при температуре не менее 1500оС. Для соблюдения стехиометрии растворы исходных компонентов разделяют на 2 или более группы и проводят их осаждение раздельно, причём количество осадителя выбирают таким образом, чтобы обеспечить наиболее полное осаждение входящих в группу компонентов. Гадолиний и галлий входят в разные группы. Полученные осадки смешивают, проводят их совместную сушку и затем – термообработку полученного продукта и все последующие стадии. Техническим результатом заявленного изобретения является возможность получения люминесцентной керамики на основе сложных оксидов со структурой граната точно заданного состава.

Способ обесфторивания воды (RU 2711741 С1)

Изобретение относится к водоочистке [9–11]. Технический результат заключается в удалении ионов фтора из природной и водопроводной воды за счет селективного связывания фторид-ионов в способе обесфторивания воды, который обладает высокой характеристикой адсорбционной емкости, является безопасным, простым и доступным, за счет использования бактериальной целлюлозы, модифицированной нанослоем оксида алюминия (Al2O3) [12].

Сущность изобретения заключается в том, что способ обесфторивания воды включает фильтрацию воды через фильтрующую конструкцию цилиндрической формы, в которой расположена система, состоящая из слоя диоксида кремния толщиной 5 см, слоя гранулированного активированного угля толщиной 10 см и слоя сорбента толщиной 0,5 см. Сорбент включает материал на основе бактериальной целлюлозы, модифицированной нанослоем Al2O3. Толщина нанослоя Al2O3 составляет, предпочтительно, 50 нм или 100 нм.

Новизна заявленного способа заключается в использовании в качестве матрицы материала на основе бактериальной целлюлозы, обладающей уникальной комбинацией необходимых свойств: высокая степень кристалличности с большим количеством на поверхности «якорных» гидроксильных групп, что способствует образованию прочного наноразмерного слоя из Al2O3.

Самоотверждающаяся композиция на основе по-лидиметилсилоксана (RU 2712558 С1)

Резины, клеи и герметики на основе полидиме-тилсилоксана находят свое применение во многих областях промышленности и в быту благодаря ряду уникальных свойств, таких как высокая термическая стойкость, морозостойкость, высокие электроизоляционные характеристики, устойчивость к термическому, термоокислительному, ультрафиолетовому воздействию, биологическая инертность. Основным недостатком эластомерных материалов на основе по-лидиметилсилоксана, вызванная слабым межмолекулярным взаимодействием цепей полимера, является низкая механическая прочность.

Технический результат, достигаемый при реализации заявляемого изобретения, заключается в расширении номенклатуры эластомерных кремнийор-ганических композиций за счет создания новой са-моотверждающейся прозрачной композиции на основе полидиметилсилоксана, обладающей высокой прочностью [13]. Заявляемый технический результат достигается за счет создания самоотверждающейся композиции, состоящей из полидиметилсилоксана с концевыми 3-аминопропил-диалкоксисилильными группами и наногеля.

Способ обогащения и переработки твердых коммунальных отходов (RU 2542116 C2)

Технической задачей изобретения является повышение эффективности обогащения и переработки

ОБЗОР ИЗОБРЕТЕНИЙ В ОБЛАСТИ НАНОТЕХНОЛОГИЙ твердых коммунальных отходов, снижение расходов на переработку ТБО, обеспечение непрерывного режима работы [14–16].

Поставленная техническая задача решается таким образом, что в способе комплексной переработки ТБО, включающем сортировку отходов с выделением биоразлагаемой фракции крупностью от –60 до –100 мм, ее подвергают гравитационной сепарации с получением концентрата и хвостов, при этом концентрат гравитационной сепарации подвергают последовательно термообработке (при 150оС в течение 1,5 ч до содержания влаги 38–40%), дроблению (в дробилке ударно-режущего действия), грохочению по классу 20 мм с получением подрешетного и надрешетного продукта, сушке подрешетного продукта (до 10–12% влаги) и его дроблению в валковой дробилке, грохочению продукта дробления по классу 5 мм и 10 мм с получением подрешетного и надрешетного продуктов, раздельному дроблению подрешетных продуктов в валковой дробилке, грохочению продуктов дробления по классам 2 мм и 5 мм с получением подрешетных продуктов и их объединением в готовый продукт (пищевая фракция, не содержащая вредных механических примесей); все надрешетные продукты операций грохочения из процесса сортировки выводятся и направляются либо на захоронение либо в термическую переработку (содержат макулатуру, кожу, текстиль, резину, пластмассу, дерево).

Также представляют интерес для специалистов следующие изобретения в области нанотехнологий:

• •    Способ получения модифицированных углеродных нанотрубок [17].

• •    Способ получения детонационных наноалмазов [18].

• •    Способ получения нанокомпозитного материала на основе алюминия [19].

• •    Способ нанесения тонких металлических покрытий [20].

• •    Ткань с антистатическими свойствами [21].

• •    Устройство генерирования наночастиц [22].

• •    Способ получения упрочненного нанокомпозита с дополнительными свойствами [23].

• •    Способ получения функционального покрытия на основе алюминий-углеродных нановолокон [24].

• •    Композиция добавки к приработочному маслу для обкатки редукторов [25].

• •    Синтез экологически чистых железогуминовых наноудобрений [26].

• •    Получение ультрадисперсного нанокомпозита [27].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Известно, что именно популяризация и внедрение изобретений является важным фактором успеха многих преуспевающих компаний. Например, General Electric, которая вошла в мировую историю как одна из самых инновационных компаний 20 века, является компанией, которая изначально попала в список индекса Доу-Джонсав 1896 году и до сих пор там находится. Поэтому надеемся, что публикуемая в данной рубрике информация будет востребованной и полезной для специалистов. Подтверждением того, что статьи из рубрики «Обзор изобретений» пользуются особой популярностью, является информация о количествах просмотров материалов, например, в полнотекстовой базе научных журналов открытого доступа OpenAcademicJournalsIndexOAJI (США), ссылка – html?number=6931.