Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Керамика в эпоху нанотехнологии

Ключевые слова:  керамика, самоочищающиеся поверхности, супергидрофобность, эффект лотоса

Автор(ы): Кушнир Сергей Евгеньевич

Опубликовал(а):  Гудилин Евгений Алексеевич

03 декабря 2020

Химические нанотехнологии оперируют с хорошо известными химическими процессами, в которых участвуют хорошо известные органические или неорганические элементы и структуры. Но участвуют они лишь в "наноскопических" количествах. Если сравнить средние размеры наноэлемента с размерами обычного футбольного мяча, то их соотношение будет таким же, как у футбольного мяча с земным шаром! В результате, аккуратно выстраивая миниатюрные структуры из знакомых элементов таблицы Менделеева, сегодня можно получить материалы с удивительными свойствами.

Некоторые современные материалы могут проявлять мощную клеящую способность, являясь, однако, репелентами. Другие демонстрируют высочайшую твердость, но остаются гибкими. Покрытия из таких тончайших материалов прозрачны, стойки к химическому воздействию, устойчивы к коррозии, поэтому область применения здесь поистине безгранична. Один из секторов практических достижений нанотехнологий - это получение прочных и стойких покрытий для керамики. Покрытий, которые самоочищаются от грязи, либо к которым грязь не пристает.

Немецкая компания Nanogate Technologies GmbH из Саарбрюкена победила в тендере, объявленном концерном Duravit AG, на разработку самоочищающегося покрытия для керамики - WonderGliss. Был показан еще один продукт - покрытие для плитки Sekcid, разработанное фирмой в результате стратегического партнерства с испанским концерном Torrecid S.A. - одним из мировых лидеров в сфере производства фритов и глазурей для керамической промышленности.

Суть подхода Nanogate достаточно проста. Представьте себе дощечку, из которой торчит лес острых гвоздей, забитых изнутри. Или массажную щетку. Представьте себе клочок бумаги, который будет изображать пятно грязи. Сила прилипания грязи обусловлена площадью поверхности их взаимного контакта. Если бы гвоздей не было и поверхность была бы гладкой, то площадь контакта оказалась бы значительной и грязь держалась бы прочно. Однако, из-за острых кончиков гвоздей площадь контакта минимальна, и грязь "парит на пуанте". Тоже самое происходит и с каплей воды. Она не может "растечься" по остриям и поэтому сворачивается в шарик. Теперь, если слегка наклонить дощечку, то шарик воды покатится по остриям и встретится с пятном грязи. Перед пятном "встает проблема выбора": либо продолжать неустойчиво балансировать на остриях, либо "слиться" с гладкой ровной поверхностью катящейся водяной капли. Естественно, выбор решается в пользу второго варианта. И капли воды, обволоченные повстречавшимися на пути хлопьями грязи, скатываются вниз, оставляя за собой чистую сухую поверхность.

Другой подход применили исследователи японского концерна TOTO. Они проводили эксперименты с фотокатализатором на основе двуокиси титана. Под воздействием ультрафиолетовых лучей двуокись титана, модифицированная разработчиками на основе нанотехнологий, выделяет активный кислород из воды или атмосферного кислорода. Выделенного активного кислорода вполне достаточно, чтобы окислять и расчленить органические материалы или пахучий газ, убивать бактерии. В результате исследований были созданы покрытия для керамических материалов с принципиально новыми свойствами - стерилизования, деодорирования помещений, разрушения частиц грязи. Особенно актуально это для медицинских учреждений или для помещений, где готовят пищу.

Дальнейшие эксперименты с фотокатализатором позволили открыть еще одно необычное явление. При воздействии света угол контакта поверхности с водой начинает постепенно уменьшаться. И через некоторое время поверхность начинает проявлять свойства супергидрофильности. Другими словами, поверхность не отталкивает воду вообще, вода не может существовать в форме капли, она полностью растекается тонкой пленкой по всей поверхности, превращается в тонкую прозрачную пленку. Базовые решения найденные японцами, были запатентованы (всего было зарегистрировано более 350 патентов) и получили коммерческое название Hydrotect. Эта технология была лицензирована германским концерном Deutsche Steinzeug, и на заводах AgrobBuchtal было начато серийное производство керамической плитки для облицовки фасадов KerAion Hydrotect.

Любая атмосферная влага - туман, утренняя роса, дождь - постоянно образует на поверхности плитки KerAion Hydrotect тонкую пленку воды, которая, стекая с вертикальных или наклонных плоскостей фасада, увлекает за собой грязь, не дает ей накапливаться. А активный кислород, выделяющийся под воздействием ультрафиолета, расщепляет органические загрязнители. При этом ликвидируются и потенциальные источники биоразрушения зданий - плесень, грибок, мох и лишайник. Технология нанесения покрытия Hydrotect в слой последнего обжига плитки позволяет получить износостойкую поверхность. Плитка может эксплуатироваться и в качестве облицовки пола в зонах с интенсивным движением. Сегодня все плитки линии KerAion выпускаются с таким покрытием.

Здесь нужно отметить один важный момент. Самоочищающиеся поверхности рассматриваются сегодня прежде всего в общем контексте борьбы за снижения затрат и рабочего времени на обслуживание. По данным ETCSC - японской комиссии по изучению поведения плитки в наружной облицовке - именно из-за неизбежного постепенного накопления грязи расходы на чистку фасадов, облицованных обычной плиткой, за первые восемь лет ежегодно возрастают примерно на 12,5%. В последующие восемь лет ежегодный рост расходов достигает 18% (с учетом появления затрат на ремонт). В случае же плитки с самоочищающейся поверхностью Hydrotect эти расходы так и остаются на постоянном уровне.


В статье использованы материалы: Иерархически структурированные оксидные частицы


Средний балл: 10.0 (голосов 2)

 



Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Биопленки
Биопленки

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Не только производные: как рассчитать кривизну пластины. Фуллерен и антибиотик. О непостоянстве ширины запрещенной зоны в ван-дерваальсовом магнитном топологическом изоляторе. Девятая Всероссийская конференция с международным участием “Топливные элементы и энергоустановки на их основе”

Поступай без экзаменов в совместную магистратуру "ИИ в биотех системах" ИТМО, Татнефть и АГНИ
Университет ИТМО, компания Татнефть и Альметьевский государственный нефтяной институт запускают совместную программу магистратуры "Искусственный интеллект в биотехнологических системах". Программа направлена на биологов, биотехнологов и химиков, готовых оттачивать навыки программирования и применять data-driven подход для решения фронтирных научных задач и создания реальных продуктов для вывода на рынок.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Оптическая квантовая память на фотонном эхе. Ударим фуллереном по графену! Полу-ван-дер-ваальсовский композит. Монослои нитрида бора вместо антибиотиков.

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022
Коллектив авторов
Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022 содержат следующую информацию:
• Подготовка бакалавров на факультете наук о материалах МГУ
• Состав Государственной Экзаменационной Комиссии
• Расписание защит выпускных квалификационных работ бакалавров
• Аннотации квалификационных работ бакалавров

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2022 году
коллектив авторов
24 - 27 мая пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Пятилетка Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!": что было и что может быть в будущем
Е.А.Гудилин , А.А.Семенова
Уже более 15 лет живет и развивается Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в будущее!". За всю историю Олимпиады было предложено много инновационных решений, охват олимпиадой составил более 50 000 участников по всей Российской Федерации и странам ближнего зарубежья. В статье приводятся статистические данные по Олимпиаде и возможные пути ее дальнейшего развития.

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.