К ВОПРОСУ О РАЗВИТИИ НАНОСТРУКТУРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ - Студенческий научный форум

VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

К ВОПРОСУ О РАЗВИТИИ НАНОСТРУКТУРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Милютина Г.Р. 1, Черунова И.В. 2
1Институт сферы обслуживания и предпринимательства (филиал) ФГБОУ ВПО «Донской государственный технический университет»
2К ВОПРОСУ О РАЗВИТИИ НАНОСТРУКТУРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Исследование современных данных о масштабности и причинности значительного прогресса в области нанотехнологий показали, что человек всегда окружал себя нанообъектами, сам являясь живым нанообъектом, создавал своими руками нанообъекты. Однако широко заговорили о нанотехнологиях 20 – 25 лет назад в развитых странах, а в России 5-10 лет назад [1].

Наноматериалы – это материалы, содержащие структурные элементы, геометрические размеры которых хотя бы в одном измерении не превышают 100 нм [2]. На основе проведенной систематизации современных работ в области нанотехнологий на рисунке 1 представлены основные типы наноматериалов и их характеристика.

На уровне нанотехнологий сейчас проектируются самые дорогостоящие модели, охватывающие все сферы деятельности человека. По данным [1] мировой рынок нанопродукции составляет 1,1 триллионов долларов, между тем мировой рынок «умного» нанотекстиля составляет 1,13 млрд. долларов.

Рисунок 1 – Основные типы наноматериалов и их характеристика

Так, в США создали спецжилет, который позволяет пилотам сверхзвуковых истребителей ВМФ быстро ориентироваться в пространстве, при возникновении критический ситуаций. В жилет встроены тактильные стимуляторы, посылающие в нужный момент вибрацию, что препятствует дезориентации и ориентирует внимание пилотов на нахождение сторон. По мнению экспертов, спецжилет взаимодействуя на чувство осязания пилота, позволит сократить число авиакатастроф истребителей ВМФ США.

Для мотоциклистов и велосипедистов создали нагревающийся жилет, присоединенный к мотоциклу или велосипеду, а вырабатываемая энергия которого передается к токопроводящей одежде. Вырабатываемая энергия передается к токопроводящей одежде. В модель жилета встроен миникомпьютер, позволяющий контролировать нагрев разных частей тела.

Технология Zoned Aerodynаmic (аэродинамическое зонирование), запатентованная фирмой Nike, позволяет в костюмах для конькобежцев и лыжников применять до 6 различных материалов, сочетание которых оптимизирует аэродинамические свойства одежды. Каждый вид материала предназначен для «прикрытия» определенной части тела, а швы обработки позволяют свести к минимуму сопротивление. Австралийский пловец Ян Торп выиграл 3 золотых медали на Олимпийских играх в Сиднее, благодаря облегающему костюму «акулья шкура», созданный в соответствии с гидродинамическими требованиями фирмой Adidas [3].

Осознание того, что наноматериалы обладают новыми свойствами (физическими, оптическими, химическими, диффузионными, каталитическими, электрическими, квантовыми, теплозащитными и является одной из причин нанобума. На рисунке 2 представлена схема, отражающая принципиальную связь, возникающую при переходе создания новых свойств к наноразмерным структурам.

Рисунок 2 – Общая схема перехода новых свойств к наноразмерным структурам

В соответствии с новыми возможностями одежда может стать «второй» кожей. В таблице 1 приведены «новые» свойствами, которые существуют в текстильной промышленности.

Таблица 1 - Достижения нанотехнологий в текстильной промышленности

№ п/п

Материал

Описание

«Новые» свойства

1

2

3

4

1

Дышащие, водоотталкивающие

ткани

Ламинирование ткани нано волоконной матрицей;

Микропористое покрытие тканей

Не промокает при дожде и «дышит»

2

Гидрофильное ламинирование тканей

Последовательность физических процессов «сорбция-диффузия-десорбция»

Не промокает при дожде и «дышит»

3

Термоизоляционные материалы

Микро- и нановолокна или полые волокна с большим объемом воздуха в волокнах и между волокнами

Повышенные теплоизоляционные свойства, в сравнении с обычными волокнами из полиэфира

4

Защитный нетканый материал

Технология спандбонд из п/э и гидропереплетение, термоскрепление, каландровая технология

Реагирует на изменении в организме человека и в окружающей среде и изменяет свои свойства в соответствии с этим

5

Фотолюминесцирующие материалы

Люминисцирующий пигмент на основе кристаллического сульфида цинка, возбуждаемого цветом, который способен поглащать видимый свет и хранить эту энергию в форме электронов различного уровня

Эффект свечения

6

Материалы с фазовым переходом

Капсулы содержащие углеводороды с различной длиной цепи, с фазовыми переходами в области близкой к температуре кожи человека

Поглощают избыток тепла от тела, терморегулируют пододежное пространство

7

Охлаждающие волокна

Охлаждающие волокна вводят в структуру ткани

Терморегулируют пододежное пространство

8

Реактивный материал

Ткань окрашенная термохромными красителями, окраска которых изменяется с повышением температуры. Эти красители отражают часть возникающей радиационной энергии

Защищают от пламени и перегрева

9

Технология на основе силиконов

Мягкий, легко формируемый и одновременно формостойкий дилатантный силикон, которым пропитывают трехмерный текстильный материал

Пуле- и ударозащитная одежда, при этом эластичная и дышащая

       
 

Продолжение таблицы1

   

1

2

3

4

10

Экзотермические функции текстиля

Пассивная регулировка достигается за счет термоизоляции с использованием нановолокон в объемности пряжи; активная регулировка достигается за счет сообщения волокнам экзотермических свойств

Терморегулируют пододежное пространство

11

Волокна на основе п/э с включением частиц углерода из кокосовых листьев

Введение в п/э волокна частиц углерода, полученного у листьев кокоса

Быстро сохнет, контролирует неприятный запах, защищает от УФ-лучей

12

«Умные» материалы

Класс различных по химическому и агрегатному составу материалов, способных значительно изменять свои физические и физико-механические свойства под влиянием внешних воздействий

Сенсорные свойства

13

Текстильтроника

Текстиль, который способен чувствовать, анализировать и разумно по программе выполнять многочисленные функции по обеспечению нормальной жизнедеятельности пользователя этой одеждой в нормальных экстремальных условиях

Биометрические свойства

По данным таблицы можно сделать вывод о том, в индустрии текстиля и одежды ученые и технологи концентрируются на инновациях с целью придать им новые свойства, отвечающие растущим требованиям потребителей. Как представлено выше, наночастицы и наноматериалы обладают комплексом новых свойств, безопасность которых для жизнедеятельности человека не известна. На рисунке 3 видно, что физико-химические свойства наночастиц и нанотехнологий не являются однозначно положительными.

Таким образом, необходимо достижение баланса между обеспечением безопасности нанотехнологий для здоровья человека и внедрением в производство продукции наноиндустрии, обладающей множеством полезных потребительских свойств.

Рисунок 3 – Неоднозначность положительного эффекта от свойств наночастиц и наноматериалов

В перспективе ожидается тесный контакт человека с наноматериалами, поэтому изучение вопросов потенциальных рисков их использования представляется первостепенной задачей.

Список литературы

  1. Кричевский Г.Е. Нано-, био-, химические технологии в производстве нового поколения волокон, текстиля и одежды. Издание первое. – М.: 2011. - С.528.

  2. Кузнецов Д.М.,Черунова И.В. Черунова Е.С. Акустическая эмиссия в жидкости при импегнировании гибких пористых. Материаловедение: Москва. – 2013. - № 3. – 2013. – С.37-41.

  3. Нанотехнологии [Электронный ресурс]: Режим доступа //http.www.dvfu.ru/meteo/PC/NanoTekhnology.htm‎.

Просмотров работы: 1339