Статьи журнала - Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал
Все статьи: 939
Создание нанооболочки на поверхности дроби гидрида титана
Статья научная
В статье представлены данные по модифицированию дроби гидрида титана путем создания титановой нанооболочки на его поверхности методом ионно-плазменного вакуумного магнетронного напыления. Для нанесения нанооболочки титана на дробь гидрида титана использовали вакуумную установку нанесения многофункциональных нанокомпозитных покрытий QVADRA 500, расположенную в Центре высоких технологий БГТУ им. В.Г. Шухова (г. Белгород). Анализ микрофотографий поверхности исходной дроби гидрида титана показал, что микроструктура его поверхности ровная, гладкая, также анализ микроструктуры поверхности материала показал наличие небольшой пористости, неровностей, преимущественно впадин, а также неглубоких продольных трещин. Наличие у дроби гидрида титана оксидной плёнки препятствует свободному высвобождению водорода, а также немного заполняет микротрещины на поверхности. Для определения термической устойчивости исходной дроби гидрида титана и дроби с нанесенной нанооболочкой из титана был проведен дифференциально-термический анализ обоих образцов. Спектры термодесорбции водорода из образцов исходной дроби гидрида титана и дроби гидрида титана с напыленным титановым покрытием свидетельствуют о различной термической устойчивости сравниваемых материалов в интервале температур от 550 до 860оС. Нанесенная таким способом нанооболочка из титана позволяет увеличить термостойкость дроби гидрида титана - начало разложения приходится на температуру в 695оС, а температура окончания разложения - более 1000оС. Модифицированная таким способом дробь гидрида титана может использоваться в качестве наполнителя в радиационно-защитные материалы, используемые при строительстве или модернизации биологической защиты ядерных энергетических установок.
Бесплатно
Статья научная
Приведен анализ предлагаемых подходов для создания строительных композитов многоуровневого строения при введении нанодобавок типа «сверху-вниз»
Бесплатно
Статья научная
Приведен анализ предлагаемых подходов для создания строительных композитов многоуровневого строения при введении нанодобавок типа «снизу-вверх»
Бесплатно
Статья научная
Очень часто технологическое сообщество основной проблемой запуска и развития инновационных стартапов на сегодняшний день обозначают труднодоступность привлечения финансирования или отсутствие идей для создания стартапов, но это не находит подтверждения, так как по существующей статистике, имеется большое количество финансовых институтов, венчурных фондов, бизнес-ангелов, а, также поступающих заявок от стартапов, что подтверждает наличие большого количества идей. Одной из важнейших задач в мировом технологическом сообществе является развитие технологических предпринимателей, способных глубоко и взвешено подойти к вопросу создания своего технологического стартапа. Как правило, такие предприниматели, создающие стартапы, погружены в процесс создания уникального инженерного устройства, программного обеспечения и других выдающихся продуктов на их взгляд, но только после этого начинают смотреть на то, для кого этот продукт будет необходим и как этот продукт будет встроен в технологические цепочки на рынке. Технологический предприниматель, имея сильные технологические навыки, должен идти от рынка и конечного потребителя. В США, Израиле, Канаде и других Европейских странах данную функцию выполняет изобретатель, разработчик, ученый. Поэтому очень важным фактором является развитием навыков технологического предпринимательства, что позволяет получить изобретателям, разработчикам, ученым базовые знания в предпринимательстве и реализовать собственные идеи на ранних стадиях. Мы постараемся ответить на основные вопросы, позволяющие ученым, разработчикам и инженерам воплотить собственные разработки и исследования в успешный бизнес.
Бесплатно
Сорбционная очистка осадков сточных вод от тяжелых металлов
Статья научная
Введение. Рост городов и развитие промышленных центров приводит к увеличению образования сточных вод (СВ) и, как следствие, осадков сточных вод (ОСВ), образующихся в результате очистки СВ. В настоящее время на территории России накоплены миллионы тонн ОСВ, содержащие различные загрязнители, в том числе тяжелые металлы (ТМ). Поэтому разработка методов очистки ОСВ от ТМ является актуальной задачей. Основными методами обработки, очистки и обеззараживания ОСВ являются высушивание, обезвоживание (с помощью вакуумных и термических методов). УФ- и СВЧ-облучение -эти способы достаточно дороги, эффективны в отношении патогенных микроорганизмов и практически не влияют на концентрацию ТМ. Известны реагентные методы очистки ОСВ с использованием CaO - негашеной извести, данный метод не особенно эффективен в отношении ТМ. Более эффективны гуминово-минеральные реагенты, полученные на основе измельченных каустобиолитов, при которых степень очистки от ТМ составляет 19-87%. Методы и материалы. Авторами ранее была показана эффективность очистки СВ от ТМ с помощью сорбентов на основе отходов доломита, кварцита, горно-обогатительных комбинатов (ГОК), в том числе модифицированных гуматами. В связи с этим был предложен метод очистки ОСВ от ТМ с применением трех типов сорбентов на основе: 1) отходов ТЭЦ - шлама водоподготовки (ШВП), содержащего СаСО3 до 68% и гуминовые соединения до 12% - сорбент 1 (С1); 2) доломита - карбонаты Mg и Ca в композиции с гуматом натрия (25%) - сорбент 2 (С2); 3) доломита с поверхностью, модифицированной гуматом (1%) слоем 200 нм - 50 мкм - сорбент 3 (С3). Результаты и обсуждение. В лабораторных экспериментах была исследована эффективность очистки ОСВ с помощью сорбента на основе доломита, модифицированного гуматом (1%). В полевых испытаниях изучено снижение концентрации ТМ в ОСВ при применении сорбентов на основе ШВП и комплексного сорбента доломит-гумат (75:25). Показано, что эффективность очистки ОСВ от ТМ возрастает в ряду: сорбенты на основе отходов ТЭЦ - шламов водоподготовки, содержащие СаСО3 и гуматы (эффективность очистки Е = 4,8-48,6% для высушенных и 29,3-53,3% для обезвоженных ОСВ) function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }
Бесплатно
Состав и структура пористых термостойких неорганических композиционных материалов
Статья научная
Данная статья является продолжением серии наших статей, посвященных получению керамических и композиционных наноматериалов на основе различных неорганических термостойких связующих. Работа посвящена важным аспектам, определяющим свойства подобных материалов, которыми является их микро- и макроструктура, и химический состав. Особое значение эти факторы имеют для получения пористых термостойких материалов. В настоящей работе рассмотрены основные типы пористых термостойких материалов. Пористыми материалами называются твердые тела, содержащие пустоты в достаточно большом количестве, при этом средние размеры отдельных пустот значительно меньше размеров самого тела. Структура пористых материалов характеризуется следующими параметрами: общая или истинная пористость; закрытая пористость; открытая или кажущаяся пористость; средний размер пор и функция их распределения по размерам; удельный объем пор; удельная поверхность пор; степень анизотропности материала; проницаемость. Показано, что способ получения пористых материалов оказывает большое влияние на характер формирования поровой структуры материалов. Изменяя технологические параметры производства пористых изделий, можно регулировать как общую пористость, так и характер строения пористого материала. Проведен анализ и сравнение понятий, которые характеризуют поведение материалов при высоких температурах: огнеупорность, термостойкость, теплостойкость, жаростойкость, жаропрочность. Проведено сравнение различных химических веществ, обладающих наибольшей термостабильностью и огнеупорностью. Сформулированы требования к основным компонентам, необходимым для создания легких пористых огнеупорных материалов, предназначенных для использования в качестве теплоизоляционных материалов. Проведен анализ различных пористых термостойких неорганических композиционных материалов, выпускаемых промышленностью. Показаны различные химические вещества, обладающие наибольшей термостабильностью и огнеупорностью. Проведен анализ фазовых диаграмм подобных соединений. Рекомендованы системы и фазовые составы, оптимальные для создания термостойких пористых материалов.
Бесплатно
Союз нанотехнологий и строительства часть 1
Статья научная
На основе опыта ряда передовых зарубежных стран и, прежде всего, США, показано, что для проведения исследований и разработок на наноуровне современная наука должна иметь соответствующее контрольно- измерительное и технологическое оборудование, в том числе нанопроцессоры, наноманипуляторы, нанокомпьютеры и другие уникальные приборы и устройства. Международными и региональными организациями по стандартизации уже разрабатываются и утверждаются соответствующие стандарты и методики испытаний.
Бесплатно
Союз нанотехнологий и строительства часть 2
Статья научная
На основе опыта ряда передовых зарубежных стран и, прежде всего, США, показано, что для проведения исследований и разработок на наноуровне современная наука должна иметь соответствующее контрольно- измерительное и технологическое оборудование, в том числе нанопроцессоры, наноманипуляторы, нанокомпьютеры и другие уникальные приборы и устройства. Международными и региональными организациями по стандартизации уже разрабатываются и утверждаются соответствующие стандарты и методики испытаний.
Бесплатно
Способ введения базальтового волокна в композитные материалы
Статья обзорная
Приведен анализ патентной информации о модификации композиционных материа- лов за счёт введения функциональных комплексных добавок и/или нанодобавок. Изобретения можно применять в строительных технологиях для получения наномо- дифицированных композиционных материалов на основе воздушных и гидравлических вяжущих веществ, что позволит существенно интенсифицировать промышленное произ- водство наномодифицированных композиционных материалов за счёт внедрения новых составов добавок.
Бесплатно
Способ получения нанопорошков из различных электропроводящих материалов (патент 2475298)
Другой
По просьбе авторов и читателей Интернет-журнала «Нанотехнологии в строительстве» с №1/2013 в рубрике «Патенты на изобретения» будет публиковаться краткое содержание патентов, использующихся как в строительстве и ЖКХ, так и в смежных отраслях промышленности: химической, радиоэлектронной и др.
Бесплатно
Способ производства наноструктурированной древесно-полимерной композиции с СВЧ - применением
Статья научная
Введение. Древесно-полимерные композиции (ДПК) в настоящее время нашли широкое применение в народном хозяйстве и строительстве. Состав ДПК широко варьируется в зависимости от дальнейшего назначения. Одним из перспективных направлений улучшения эксплуатационных характеристик является повышение качества связывания системы дерево - полимер. В качестве связующих компонентов применяют органические и неорганические субстраты, наноструктурированные индивидуальными веществами, в том числе и частицами металлов. Большинство многотоннажных производств нефтехимической промышленности при выработке целевой продукции различного назначения используют катализаторы, в основу которых входят активные носители - тяжелые металлы, дальнейшее восстановление которых после многочисленных стадий регенерации является невозможным. Отработанные катализаторы накапливаются в отстойниках, шламонакопителях, не находя квалифицированного метода утилизации и вторичного применения. Одним из компонентов, входящих в состав отработанных катализаторов, является хром (+6), относящийся к канцерогенным металлам. Многочисленные способы утилизации не дают возможности обезвреживать данный металл в промышленных масштабах, что представляет интерес для исследования. Методы и материалы. Исследование направлено на перевод канцерогенного хрома (+6) в неканцерогенный хром (+3) методом сверхвысокочастотного воздействия (СВЧ), что позволит открыть возможности для применения его в качестве хромсодержащего нанокомплекса, связывающего дерево-полимер. Результаты и обсуждения. Сверхвысокочастотное воздействие на смесь древесно-полимерной композиции и отработанный хром(+6) вызывает повышение глубины проникновения волн высокой частоты, характеризующееся равномерным распределением энергии по всей площади композита, что объясняется восстановлением оксида хрома (VI) в оксид хрома (III), а также наблюдается изменение цвета наноструктурированной древесно-полимерной композиции (ДП - композиции) с желтого цвета на малахитовый. Заключение. Данное исследование, заключающееся в применении СВЧ-воздействия на систему дерево-наночастица-полимер, подтверждает получение прочного строительного продукта и применение его в строительстве кровли, фасадной доски, тротуаров, пирсов, портовых сооружений и т.д.
Бесплатно
Способы введения нанодобавок и механизмы их воздействия на строительные материалы
Статья научная
Приведен анализ предлагаемых подходов для создания наноструктур, а также патентной информации о механизмах воздействия нанодобавок на строительные материалы, таких как: • создание диффузионного барьера для электромагнитного излучения и повышение прочности строительных материалов; • фотокатализ на поверхности бетона, модифицированного нанодиоксидом титана; • модификация пластификаторов с целью управления реологическими свойствами бетонных смесей; • модификация и оптимизация структуры контактной зоны между искусственным камнем и заполнителем.
Бесплатно
Стабилизация поливинилхлоридного пластиката соединениями 1,2,4-триазинового ряда
Статья научная
Пластикаты на основе поливинилхлорида (ПВХ) применяются в различных областях для изготовления широкого ассортимента материалов и изделий. Это обусловлено доступностью сырья, достаточно низкой стоимостью и широкими возможностями модификации их свойств. Целенаправленное изменение характеристик ПВХ достигается введением добавок различного функционального назначения – пластификаторов, стабилизаторов, наполнителей, антипиренов и др. Для пластификации наиболее приемлемыми являются сложноэфирные соединения. Одним из основных требований к сложноэфирным пластификаторам является их устойчивость к термоокислению. Устойчивость пластификаторов к окислению можно повысить использованием антиоксидантов ряда азотсодержащих гетероциклических соединений. Поэтому в данной работе изучена стабилизирующая активность соединений 1,2,4-триазинового ряда для пластифицированного поливинилхлорида методом хемилюминесценции. На основании проведенных экспериментов было установлено, что композиции, полученные с использованием новых добавок, а именно октилфеноксипропилфталатов и соединений 1,2,4-триазинового ряда, приобретают высокие эксплуатационные свойства, что приводит к увеличению срока их службы. Показано, что соединения 1,2,4-триазинового ряда понижают термоокислительную деструкцию пластифицированного поливинилхлорида. Таким образом, применение соединений 1,2,4-триазинового ряда в качестве стабилизаторов-антиоксидантов является целесообразным для повышения долговечности ПВХ-пластикатов.
Бесплатно
Стохастическое моделирование наноразмерных систем
Статья научная
Приведен краткий обзор проблемы моделирования наноразмерных систем. Для поставленной задачи - моделирования критического содержания нанораз- мерного модификатора - обоснован выбор алгоритма численного исследования. Реализация алгоритма выполнена с привлечением средств параллельных вычис- лений
Бесплатно
Статья научная
Введение. Цель работы - исследование влияния степени пропитки нетканых полотен на сопротивление растяжению волокнисто-пористых композиционных материалов строительного назначения. Материалы и методы исследования. В качестве объектов исследования использовали полотна, изготовленные из полиэтилентерефталатных (ПЭТ) волокон линейной плотности 0,33 текс (диаметром 20-25 мкм), полипропиленовых (ПП) волокон линейной плотности 0,33 текс (диаметром 27-30 мкм) и экспериментальных полиацетальных (ПАЦ) волокон линейной плотности 0,33 текс (диаметром 18-22 мкм). Волокнистые материалы получали механическим способом формирования холста с последующим иглопрокалыванием. Плотность основного прокалывания составляла 180 см-2. Для пропитки использовали водную дисперсию анионного стабилизированного алифатического полиэфируретана марки IMPRANIL DL 1380 (КНР) с сухим остатком 40%. Линейные размеры образцов нетканых полотен и композиционных материалов определяли в соответствии с требованиями ISO 9073-2:1995. Толщину полотен и композиционных материалов измеряли толщиномером с ценой деления 0,01 мм при давлении на материал 10 кПа. Показатели механических свойств полотен и композиционных материалов определяли в соответствии с требованиями ИСО 9073.3-1989. Результаты и их обсуждение. Установлено влияние состава волокнистого наполнителя на сопротивление растяжению композиционных материалов, полученного пропиткой нетканых иглопробивных полотен из полиэтилентерефталатных, полипропиленовых и экспериментальных полиацетальных волокон водной дисперсией полиуретана. Максимальное сопротивление растяжению композиционных материалов, армированных различными волокнистыми наполнителями, установлено при определенной степени пропитки, величина которой зависит от химической природы волокон наполнителей и направления формирования полотен. В строительстве зданий и сооружений целесообразным является применение композиционных материалов, армированных полотнами из полиацетальных волокон, которые при равной степени пропитки по сравнению с композиционными материалами, армированными полотнами из полипропиленовых и полиэтилентерефталатных волокон, имеют повышенное сопротивление растяжению.
Бесплатно
Другой
2 ноября в аудитории учебного центра АНО «НТЦ «ТЕХНОПРО- ГРЕСС», выступившего соорганизатором семинара, собралось более 60 членов саморегулируемых организаций из разных городов: Москвы, Новосибирска, Сочи, Самары, Ставрополя, Кызыла. Уже в фойе центра участники мероприятия начали живо обсуждать предстоящий семинар, рассказывать друг другу о том, как постепенно внедряются в производ- ство нанотехнологии, что свидетельствует о том, что тема семинара вы- брана правильно.
Бесплатно
Структура и свойства композиционного материала на основе гипсового вяжущего и углеродных нанотрубок
Статья
Целью данной работы является проведение исследований в области модифицирования матрицы гипсового вяжущего и изучение влияния многослойных углеродных нанотрубок на структуру и физико-механические свойства полученных композитов. Изучение механизмов структурообразования гипсовых вяжущих с использованием наномодифицирующих добавок позволяет управлять процессами получения гипсовых материалов и изделий из них с заданным комплексом свойств. Основными проблемами на пути к наномодифицированию вяжущих являются: равномерное распределение углеродных наноструктур по всему объему материала и обеспечение стабильности работы наноразмерного модификатора в процессе производства строительного композита.
Бесплатно
Структура пор в твердых пористых телах. Часть I
Статья научная
Пористые материалы формируются из дисперсных частиц различной формы. Пористая структура таких материалов определяется формой и характером упаковки их структурных единиц. В качестве модели для анализа структуры пористых материалов были выбраны модели упаковки структурных единиц в виде сферических частиц и волокон. Отдельно рассмотрена структура пор в пеноподобных регулярных пористых материалах. Показано, что объем пор в таких упаковках растет с уменьшением координационного числа упакованных сферических частиц. Для изучения этой закономерности был проведен анализ структурных типов кристаллических решеток различных химических веществ. Примерами таких упаковок является большинство металлических элементов и все инертные газы, за исключением гелия. Эти вещества кристаллизуются по простым структурным типам. Все они могут считаться упаковкой шаров одинаковых радиусов. Такие закономерности соблюдаются строго до координационного числа 4. При координационном числе 3 формируется очень ажурная, рыхлая упаковка. При формировании смешанных упаковок координационное число может иметь дробные значения. Особую группу представляют структуры с координационным числом <3. Для подобных структур был проведен анализ возможных комбинаций смешанных структур с координационными числами 3 и 2. На основе анализа данных по пористости различных типов упаковок сферических частиц получена эмпирическая зависимость, связывающая пористость (α) и координационное число (n)соответствующей упаковки сферических частиц: α = α∞' + B '/(n–n0). Анализ этой зависимости показал, что существует некоторое критическое значение среднего по структуре координационного числа в структурах дисперсных систем. Меньше этой величины отсутствует сколько-нибудь жесткая структура каркаса материала, собранного из отдельных частиц. Ниже этого координационного числа частицы собираются только в отдельные цепочечные структуры, не связанные между собой, в которых реализуется координационное число 2. Задача анализа упаковки волокнистых частиц значительно сложнее, чем этот анализ для сферических частиц. В статье представлены данные компьютерного моделирования формирования подобных структур. Также была сделана попытка моделирования волокнистых структур, проводя аналогию с ажурной упаковкой сферических частиц. Для такой и других моделей упаковки были получены соответствующие эмпирические зависимости. Для гелеобразных материалов характерны ажурные упаковки частиц, формирующих гель. Они имеют фрактальный и иерархический характер структуры. Величина фрактальной размерности позволяет определить, как была организована структура геля. Анализ формирования возможных структур при золь-гель переходе показал, что существует предельная фрактальная размерность, выше которой никакая другая структура не может сформироваться из золя с заданными свойствами. Эта фрактальная размерность представляет собой величину, к которой она стремится при формировании структуры геля в процессе агрегации золя и при формировании структуры геля после прохождения точки золь-гель перехода. Сделан анализ характера структуры пеноподобных регулярных пористых материалов. Этот анализ показал, что состояние пены с многогранными ячейками близко к равновесному состоянию, поэтому такие пены обладают большей устойчивостью, чем пены с шарообразными ячейками. Поэтому для удобства описания к данным материалам была применена ячеистая модель на основе существующих правильных многогранников. На основе этой модели рассчитана зависимость доли твердой фазы в пористом пенообразном твердом материале, построенном на основе ячеек, имеющих форму различных правильных многогранников. Наиболее плотные структуры формируются в случае использования тетраэдрических и октаэдрических ячеек. Промежуточное положение занимают кубические ячейки, представляющие регулярную трехмерную сеть правильных взаимно перпендикулярных столбиков и перемычек.
Бесплатно
Структура пор в твердых пористых телах. Часть II
Статья научная
Пористые материалы формируются из дисперсных частиц различной формы. Пористая структура таких материалов определяется формой и характером упаковки их структурных единиц. В качестве модели для анализа структуры пористых материалов были выбраны модели упаковки структурных единиц в виде сферических частиц и волокон. Отдельно рассмотрена структура пор в пеноподобных регулярных пористых материалах. Показано, что объем пор в таких упаковках растет с уменьшением координационного числа упакованных сферических частиц. Для изучения этой закономерности был проведен анализ структурных типов кристаллических решеток различных химических веществ. Примерами таких упаковок является большинство металлических элементов и все инертные газы, за исключением гелия. Эти вещества кристаллизуются по простым структурным типам. Все они могут считаться упаковкой шаров одинаковых радиусов. Такие закономерности соблюдаются строго до координационного числа 4. При координационном числе 3 формируется очень ажурная, рыхлая упаковка. При формировании смешанных упаковок координационное число может иметь дробные значения. Особую группу представляют структуры с координационным числом <3. Для подобных структур был проведен анализ возможных комбинаций смешанных структур с координационными числами 3 и 2. На основе анализа данных по пористости различных типов упаковок сферических частиц получена эмпирическая зависимость, связывающая пористость (α) и координационное число (n) соответствующей упаковки сферических частиц: α = α∞' + B '/(n–n0). Анализ этой зависимости показал, что существует некоторое критическое значение среднего по структуре координационного числа в структурах дисперсных систем. Меньше этой величины отсутствует сколько-нибудь жесткая структура каркаса материала, собранного из отдельных частиц. Ниже этого координационного числа частицы собираются только в отдельные цепочечные структуры, не связанные между собой, в которых реализуется координационное число 2. Задача анализа упаковки волокнистых частиц значительно сложнее, чем этот анализ для сферических частиц. В статье представлены данные компьютерного моделирования формирования подобных структур. Также была сделана попытка моделирования волокнистых структур, проводя аналогию с ажурной упаковкой сферических частиц. Для такой и других моделей упаковки были получены соответствующие эмпирические зависимости. Для гелеобразных материалов характерны ажурные упаковки частиц, формирующих гель. Они имеют фрактальный и иерархический характер структуры. Величина фрактальной размерности позволяет определить, как была организована структура геля. Анализ формирования возможных структур при золь-гель переходе показал, что существует предельная фрактальная размерность, выше которой никакая другая структура не может сформироваться из золя с заданными свойствами. Эта фрактальная размерность представляет собой величину, к которой она стремится при формировании структуры геля в процессе агрегации золя и при формировании структуры геля после прохождения точки золь-гель перехода. Сделан анализ характера структуры пеноподобных регулярных пористых материалов. Этот анализ показал, что состояние пены с многогранными ячейками близко к равновесному состоянию, поэтому такие пены обладают большей устойчивостью, чем пены с шарообразными ячейками. Поэтому для удобства описания к данным материалам была применена ячеистая модель на основе существующих правильных многогранников. На основе этой модели рассчитана зависимость доли твердой фазы в пористом пенообразном твердом материале, построенном на основе ячеек, имеющих форму различных правильных многогранников. Наиболее плотные структуры формируются в случае использования тетраэдрических и октаэдрических ячеек. Промежуточное положение занимают кубические ячейки, представляющие регулярную трехмерную сеть правильных взаимно перпендикулярных столбиков и перемычек.
Бесплатно
