Нанотехнологии > НАНОТЕХНОЛОГИЯ В БЛИЖАЙШЕМ ДЕСЯТИЛЕТИИ

Российские достижения в наноструктурированной продукции

Применение наноалмазов в ГСМ в Украине
В последнее время и в России наметились определенные успехи в практической реализации научных исследований. Так, наноструктурированная продукция инструмен¬тального и триботехнического назначения уже сейчас не уступает лучшим зарубежным аналогам.
В отчете ФЦНТП представлены результаты внедрения в производства ряда изделий с применением нанотехнологий, в том числе непосредственно для машиностроения или которые могут быть применены на предприятиях данной отрасли.
Так на СП «Мосвирт» методом ИПД организовано про¬изводство поворотных резцов с наноструктурными кер¬нами для фрезерования асфальтобетонных покрытий дорог, пластов в соле и угледобыче. Объем продаж таких резцов за последние пять лет достиг 5 млн. долл. Освоено производство пластин режущего инструмента с объемом выпуска 1 млн. шт. в год. Освоено производство наноструктурированных гид-роштампованных нержавеющих фитингов (крестовины, угольники, переходники). Сортамент – сталь 12Х18Н ЮТ диаметр 6–50 мм, толщина стенки 0,8–2 мм.
Созданы промышленные образцы новой импорто¬замещающей продукции и инновационных проектов в области объемного наноструктурирования традицион¬ных металлов, обеспечивающих повышение долговечности. Это стальные и керамические изделия конструкционного, инструментального и триботехнического назначения, нержавеющие оболочки для малых косми-ческих аппаратов и ветроэнергетики, фитинги нового поколения; изделия для авиакосмического, энергетического и транспортного машиностроения, строительных, добывающих и перерабатывающих отраслей. Объем требуемых инвестиций на завершение ОКР и организацию промышленного производства по всей номенклатуре оценивается в 34 млн. долл. По расче¬там авторов разработок при импортозамещении всего 1% рынка инвестиции окупятся за 1,5 года.
Заметный прогресс достигнут в области производства ультрадисперсных нанопорошков. Расширяются и области их применения. Так, выпускаемые концерном «Наноиндустрия» наноразмерные порошки на основе сер-пентинитов нашли массовое применение в узлах трения практически всех видов оборудования. Речь идет о тех¬нологии восстановления изношенных узлов и механизмов промышленного оборудования до первоначальных параметров с помощью специальных ремонтновосстановительных составов (РВС). Стоимость ремонта по РВСтехнологии в 2–3 раза ниже, чем при использовании обычных технологий, что позволяет заменить плановые ремонты планово¬предупредительной обработкой с увеличением межремонтного срока в 1,52 раза. Экономия электроэнергии и топлива после РВС составляет 1015%.
Эта технология уже используется на ряде крупных предприятий: в ГУП «Мосводоканал», на Московской железной дороге, во ФГУП ММП «Салют», ОАО «Аэроприбор», ОАО «Карачаровский механический завод», на Московском метрополитене, в грузовом аэропорту Ше-реметьево. Ее успешные испытания прошли в странах Европы. Значительный эффект обеспечивается не только при получении наноструктур объемных материалов на металлической или керамической основе, но и в результате образования в поверхностных слоях изделия нанофазных комплексов, например, путем имплантирования ионов Сr. Ti, С в поверхности контактирующих деталей. Наноструктуризация поверхностей деталей под¬шипников повышает их долговечность в 2 3 раза (с 150 200 до 500 600 млн. циклов), долговечность инструмента возрастает в 5 6 раз.
Порошки медных сплавов в течение длительного времени используются для произ¬водства противоизносных препаратов марки РиМЕТ. Реметаллизанты серии РиМЕТ – это препараты, включающие наночастицы, особо активные в зонах трения и покрытые специальной оболочкой. Частицы свободно циркулируют в масле, не взаимодействуя с ним, а используя его как средство доставки в зоны трения. Здесь под действием высокой температуры и давления частицы активируются и начинают соз¬давать на поверхности пар трения новый слой. Этот слой образуется при взаимодействии частиц препарата и продуктов износа металлической поверхности и принимает на себя всю нагрузку с поверхности пар трения. При этом наблюдаются следующие процессы: нормализация структуры кристаллической решетки, снятие поверхностной усталости, заполнение задиров.
РиМЕТ 500 – реметаллизант, эффективный с любыми типами мотор¬ных масел, разработан специально для сельхозтехники и двигателей транс-портных средств. При его использовании существенно повышается ресурс двигателя, увеличивается мощность. В случае систематического применения РиМЕТ 500 (при каждой замене масла) значительно возрастает межремонтный пробег, снижается расход масла, уменьшается уровень шума и содержание оксида углерода в выхлопных газах, облегчается запуск двигателя.
Так в разделе «Машиностроение и металлургия» постоянно действующей выставки «Нанотехнологии и наноматериалы» МИСиС (Москва) представлено около 20 разработок практического применения нанопродукции для машиностроения на уровне опытных промышленных образцов и готовых технологий, в том числе: прецизионный жаропрочный медный сплав с многослойными фуллероидными наноструктурами «Астрален» для Московской монорельсовой дороги, резцовые вставки из поликристаллических алмазов и нитрида бора, технология микроплазменного оксидирования для нанесения оксидно¬керамического нанокристаллического покрытия и др. Работы по разработке и внедрению нанотехнологий и наноматериалов ведутся непосредственно на машиностроительных предприятиях в содружестве с институтами.
Применение объемных наноматериалов на металлической основе делает возможным инновационное перевооружение промышленности: авиакосмического, энер¬гетического и транспортного машиностроения, станкоинструментальной, горнодобывающей, медицинской промышленности и ТЭК. Ресурс изделий различного назначения, изготовленных по новой технологии, может увеличиться от 200 до 500% .
Для известных автомобилестроительных фирм разработаны или разрабатываются ниже приведенные полимерные нанокомпозиты. Они предназначенны для ненагруженных элементов и деталей кузова и подкапотного пространства автомобиля и двигателя, внешней облицовки (молдинги, бамперы, обвесы, спойлеры и др.), внутренних элементов (панели приборов, перегородки, усиливающие элементы кресел, коврики, шумо, пыле, грязезащитные элементы и др.), трубок и быстроразъемных систем топливоподачи, трубок, дефлекторов и направляющих кожухов системы охлаждения двигателя и кондиционирования салона, трубок подвода и отвода масла, щеток стеклоочистителя, шин и др.: силикатные нанокомпозиты на основе нейлона6 (фирмы Toyota и Mitsubisi и фирма UBE (США)); нанокомпозиты на основе термопластичных олефинов (корпорация Volvo, General Motors); каучуковые нанокомпозиты; биоволокнистые нанокомпозиты; биопенопласты; углерод¬полимерные нанокомпозиты с использованием нанотрубок; нанокрасители, отталкивающие грязь с поверхности облицовки, сомоочищающие и противообледенительные составы, а также многофункциональные наноуглепластики с плотностью 400 кг/м3, позволяющие изменять первоначальный цвет окраски по желанию потребителя.
Кроме того непосредственно в машиностроении уже используются технологии и оборудование для изготовления деталей машин с нанометровой точностью и в этом направлении продолжаются дальнейшие исследования: электроискровая и электрохимическая обработка, фрезерование, шлифование, полирование, доводка и др.