2010-11-24 Инвестиции в месторождения. Нанотехнологии в разведке, добыче и использовании нерудных полезных ископаемых.2010-2012г.г.

   Применение нанотехнологических подходов и наносистем при производстве строительных материалов – это новый подход к выбору сырья, технологий , формированию структуры строительных  композитов. А новые материалы – это новые рынки,увеличение обьёма   продукции и расширение её ассортимента. Это повышение конкурентоспособности отечественной продукции. Это и решение важных проблем современности – энергосбережения и снижения техногенного прессинга индустрии строительных материалов на окружающую среду.

Основная масса строительных материалов наносистемна по своей сущности. Формирование прочностных свойств,отражающих эксплуатационные характеристики композиционных материалов,например бетона,происходит именно на нанораэмерном уровне при гидратационном (композиционные материалы) либо высокотемпературном (керамические материалы) минералообразовании и переходе в кристаллическое состояние матрицы композита. Современные строительные композиционные материалы – это поликомпонентные системы, включающие в себя различные вяжущие , химические модифицирующие добавки, наноразмерные  кремнезём  и силикаты, другие  ультрадисперсные разнофункциональные миниральные компоненты ,специальные заполнители,микроволокна и др.

Строительное материаловедение, в отличии от других направлений науки о материалах, имеет дело, с обьектами максимальной степени сложности.

Для них характерны :

- выраженная полифазность как минерально-сырьевой компоненты технологического цикла производства строительных материалов, так и финальной продукции – композиционных материалов;

- полидисперстность этих компонентов во всем диапозоне ( нано, мезо, микро и макроуровни структурной организации вещества);

- существенный температурный диапазон синтеза и эксплуатации композиционных материалов;

- жесткие, задаваемые действующими нормативными документами требования к физико – химическим и эксплуатационным характеристикам ( тепло и звукопроводность, влаго и морозоустойчивость и др.);

С подобными системами и материалами не работает ни одно из развивающихся направлений в области наноматериалов и нанотехнологий. При создании строительных композитов нового поколения необходимо учитывать специфику работы с наносистемами в строительном материаловедении , которая заключается в фазовой и размерной гетерогенности сырьевого комплекса и композита в целом. Т.е. при синтезе композитов строительного назначения приходится оперировать полиминеральными , полидисперсными , полиструктурными и полигинетическими системами , которыми представлена минерально-сырьевая база промышленности строительных материалов, регулируя при этом механизмы фазообразования на каждом из структурных уровней не изолированно, а в системе в целом.

Дорожные карты , или планы развития, строительных нанотехнологий на среднесрочную перспективу уже выносились на обсуждение научного сообщества. Они содержат следующие основные задачи, решение которых возможно только с применением нанотехнологических подходов в строительном материаловедении :

- разработка катализаторов для низкотемпературного синтеза клинкерных минералов и ускоренной гидратации стандартных цементов. Применение механохимии и нанокатализаторов может способствовать коренному изменению современной технологии цементного производства, существенному уменьшению температуры  клинкеробразования  и даже реализации возможности холодного спекания клинкерных минералов в механохимических реакторах;

- создание оборудования для сверхтонкого измельчения и механохимической активации различных вяжущих, в т.ч. цемента;

- создание технологических основ золь-гель синтеза наноразмерных минеральных индивидов клинкерных компонентов для создания произвольных (по минеральному составу) наноцементных вяжущих композиций;

- повышение эффективности традиционных классов строительных материалов  ( цемент, бетон, асфальтобетон и др.) путём модифицирования структуры;

- разработка новых классов наноструктурированных вяжущих различных типов твердения, в т.ч. на основе высококонцентрированных вяжущих систем;

- использование наноструктурированного минерального сырья для получения высокоэффективных строительных композитов;

- разведка месторождений нерудных полезных ископаемых на предмет поиска и определения запасов наноструктурированного минерального сырья для индустрии строительных материалов и т.д.;

- разработка нового поколения гиперплвстификаторов для оптимизации реологических характеристик бетонных смесей и максимального уменьшения водоцементного отношения;

- создание системы теоретических представлений о явлениях ( взаимодействиях,процессах) на наноуровне (гидратация вяжущих и формирование наноструктурных гидратных фаз, природа и источники адгезии, механизмы и процессы измельчения и др.;

- разработка теоретических и прикладных аспектов модификации вяжущих веществ синтетическими продуктами наноинженерной деятельности смежных отраслей – наночастицами, наностержнями, нанотрубками, наноувлажнителями, наносетками, нанопружинами и др.;

- синтез наноразмерных дисперстных систем с заданным составом , структурой и размерными характеристиками;

- создание биоимитирующих материалов (имитирование структуры костной ткани и т.д.);

- разработка современного семейства неорганических наноструктурированных клеевых материалов строительного назначения с управляемыми параметрами агдезии к различным материалам и в различных средах;

- создание высокоэффективных покрытий , красок, тонких плёнок (износостойкие покрытия, долговечные краски, самоочищающиеся термостойкие, антибликовые, антибактериальные, антивандальные и другие покрытия);

- создание новых многофункциональных материалов и изделий на их основе( изоляторы на основе аэрогеля, эффективные мембранные фильтры, катализаторы, самовосстанавливающиеся материалы и т.д.);

- создание концептуальных интелектуальных материалов (использование  микро-наносенсоров, например, наноэлектромеханические системы, биоподобные датчики, самоактивирующиеся структуры и т.д.);

- разработка методов и систем общего контроля и диагностики ( контроль дефектов структуры и коррозии арматуры, оценка рисков разрушения материалов и конструкций при изменении условий окружающей среды и т.д.);

- разработка энергосберегающих отопительных элементов, основанных на наноструктурных проводящих композициях;

- метрологическое обеспечение работ в области строительных нанотехнологий.