Научно-образовательный центр «Нанотехнология» московского государственного строительного университета: достижения и перспективы

В.И. ТЕЛИЧЕНКО и др. Научно-образовательный центр «Нанотехнология» МГСУ: достижения и перспективы отребность в технологической модернизации экономики России затрагивает одну из материалоемких отраслей – строительство. Широкое использование потребителями зарубежных строительных материалов усугубляет технологическое отставание отечественных производителей строительной индустрии. Попытки копирования строительных технологий позволяют сократить отставание только на короткие периоды. Поэтому необходимы новые прорывные технологии, которые обеспечат импортозамещение и выведут отечественных производителей на мировой рынок строительной продукции.

Принципиально новым подходом к управлению структурой и свойствами различных материалов является нанотехнология, которая по существу представляет собой технологию управления структурообразо-ванием вещества на атомно-молекулярном уровне. В настоящее время представлены убедительные примеры эффективности нанотехнологии в различных областях промышленности, в частности: электронике, металлургии, ядерной технике и т.д.

В отличие от зарубежного опыта разрозненные отечественные наработки только демонстрируют потенциальные возможности и перспективность нанотехнологии в строительстве, в частности, в строительной индустрии, например: неметаллическая арматура, модифицированная наноуглеродными модификаторами; нанопокрытия на оконных стеклах; антивандальные нанопокрытия на ограждающих конструкциях; антикоррозионные нанопокрытия на металлических конструкциях и некоторые другие. Однако перспективность применения нанотехнологии в строительной индустрии не вызывает сомнения вследствие идентичности природы процессов, происходящих при синтезе нанообъектов и при производстве строительных материалов.

Широкое применение нанотехнологии в строительстве сдерживается также отсутствием методической базы для подготовки инновационно-ориентированных бакалавров, магистров и научных кадров высшей квалификации, а также отсутствием обобщающей теории синтеза наноструктурированных и наномодифицированных композиционных строительных материалов. Для решения этих и других

В.И. ТЕЛИЧЕНКО и др. Научно-образовательный центр «Нанотехнология» МГСУ: достижения и перспективы актуальных задач в ГОУ ВПО Московский государственный строительный университет (Национальный исследовательский университет) в рамках Федеральной адресной инвестиционной программы при выполнении мероприятий Федеральной целевой программы «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2011–2015 годы» создан Научно-образовательный центр по направлению «Нанотехнология» (НОЦ НТ) [1].

Основными направлениями деятельности, возложенными на НОЦ НТ, являются: образовательная, научная и организационная.

Образовательная деятельность

Реализация результатов научно-исследовательских и опытноконструкторских работ в области современных технологий (в особенности – нанотехнологий) невозможна без подготовки технических кадров для предприятий строительной индустрии. В настоящее время в МГСУ начата подготовка бакалавров и магистров по направлению «Строительство», профилю «Наноматериалы и нанотехнологии в строительстве». Кроме того,

Рис. 1. Учебный класс, оснащенный атомно-силовыми микроскопами «NanoEducator»

НОЦ НТ является хорошо оснащенной площадкой (рис. 1, 2, 3) для подготовки докторантов и аспирантов по научной специальности 05.23.05 «Строительные материалы и изделия».

Научная деятельность

Научная деятельность направлена на решение актуальных научных задач строительного материаловедения, в том числе:

• •    разработка технологии, исследование структуры и свойств строительных композиционных материалов, синтезированных на основе систем с равной или сопоставимой растворимостью компонентов;

• •    разработка технологии, исследование структуры и свойств строительных композиционных материалов, синтезированных на основе

В.И. ТЕЛИЧЕНКО и др. Научно-образовательный центр «Нанотехнология» МГСУ: достижения и перспективы

Рис. 2. Малоугловой рентгеновский дифрактометр «SAXSess» для исследования размера, формы и внутренней структуры нанообъектов

Рис. 3. Наномеханический комплекс «NanoTest 600»

систем с равной или сопоставимой температурой плавления (или образования) компонентов;

• •    разработка технологии, исследование структуры и свойств строительных композиционных материалов, получаемых посредством синтеза и (или) адсорбции на границе раздела фаз вспомогательных компонентов;

• •    разработка технологии, исследование структуры и свойств строительных композиционных материалов путем управления внутренним напряженным состоянием посредством синтеза соединений, компенсирующих деформации на границе раздела фаз;

• •    разработка технологии, исследование структуры и свойств строительных композиционных материалов посредством комбинирования способов управления структурообразованием;

• •    механохимический синтез минеральных систем с измененным химическим составом и свойствами в поверхностном слое (вяжущих и дисперсных фаз).

Решение указанных задач обеспечит разработку теоретических и практических основ нанотехнологии в строительном материаловедении, методологических принципов синтеза конструкционных, дорожных и специальных композитов (радиационно-защитных, химически стойких, теплоизоляционных и др.). Также данное решение поможет

В.И. ТЕЛИЧЕНКО и др. Научно-образовательный центр «Нанотехнология» МГСУ: достижения и перспективы формированию и развитию научной школы в области наноструктури-рованных и наномодифицированных строительных композиционных материалов.

Организационная деятельность

Организационная деятельность заключается в интеграции усилий коллективов ученых ведущих строительных университетов России для решения задач развития и внедрения нанотехнологий в строительстве.

Спектр научных проблем и ожидаемые результаты

В настоящий период деятельность НОЦ НТ сосредоточена на трех направлениях: энергоэффективность материалов, экологическая и конструкционная безопасность строительных изделий и конструкций. Приоритетная область – разработка технологии наноразмерных модификаторов для конструкционных и дорожных бетонов общестроительного и специального назначения [2].

Использование минеральных волокон с привитыми нанотрубка- ми, содержащими органические функциональные группы (рис. 4) – эффективный метод усиления микро- и наноармированных полимерных композитов, позволяющий повысить не только показатели эксплуата- ционных свойств, но и решить актуальную технологическую задачу обеспечения однородного распределения нанообъектов в объеме композита.

Формирование и устойчивость коллоидных систем зависят от параметров частиц дисперсной фазы. Среди последних важнейшими являются статистические характеристики распределения наночастиц по размерам и ζ -потенциал. Эти параметры доступны исследователю при работе с лазерным анализатором Zetatrac и дифрактометром SAXSess (рис. 2 и 5).

Важность модельного исследования систем нанометровых масштабов – в услови-

ях, затрудняющих постановку натурных Рис. 4. Минеральные волокна экспериментов – не вызывает сомнений. с привитыми нанообъектами

В.И. ТЕЛИЧЕНКО и др. Научно-образовательный центр «Нанотехнология» МГСУ: достижения и перспективы

Рис. 5. Исследование распределения размеров нанообъектов

Рис. 6. Моделирование формирования кластера нанообъектов

Персонал НОЦ НТ разрабатывает и успешно применяет в поисковых исследованиях программные средства [3], предназначенные как для моделирования взаимодействия нанообъектов (рис. 6), так и для численного исследования наномодифицированных и наноструктурированных ком- позитов [4].

Немаловажная задача – сформировать на базе НОЦ НТ механизм для проведения масштабных исследований и технологических проектов с участием российских и зарубежных партнеров. Включение НОЦ НТ в открытую сеть, объединяющую строительные вузы России, позволит поднять на новый уровень условия для информационного обмена и сотрудничества исследователей в области нанотехнологий в строительном материаловедении. Одной из первых задач на этом направлении является разработка портала НОЦ НТ (рис. 7).

В краткосрочной перспективе планируется завершить формирова- ние методической базы для подготовки инновационно-ориентированных бакалавров и магистров по направлению «Наноматериалы и нанотехнологии в строительстве», а также научных кадров высшей квалификации; продолжить формирование научной школы по технологии наноструктурирован-ных и наномодифицированных

Рис. 7. Разработка портала НОЦ НТ

строительных композитов.

В.И. ТЕЛИЧЕНКО и др. Научно-образовательный центр «Нанотехнология» МГСУ: достижения и перспективы

Развитие и реализация нанотехнологий в строительстве требуют участия специалистов различного профиля. ГОУ ВПО Московский государственный строительный университет (Национальный исследовательский университет) приглашает к сотрудничеству заинтересованные университеты, научные организации и предприятия.

Уважаемые коллеги!

При использовании материала данной статьи просим делать библиографическую ссылку на неё:

Теличенко В. И., Егорычев О.О. , Королев Е. В. Научно-образовательный центр «Нанотехнология» Московского государственного строительного университета: достижения и перспективы // Нанотехнологии в строительстве: научный Интернет-журнал. М.: ЦНТ «НаноСтроительство». 2011, Том 3, № 4. C. 55–62. URL: (дата обращения: ______________).

Dear colleagues!

The reference to this paper has the following citation format:

Telichenko V. I., Egorychev O. O., Korolev E. V. Research and educational center “Nanotechnology” of the Moscow state university of civil engineering: progress and prospects. Nanotechnologies in Construction: A Scientific Internet-Journal, Moscow, CNT «NanoStroitelstvo». 2011, Vol. 3, no. 4, pp. 55–62. Available at: (Accessed _____________). (In Russian).