ИРНИТУ получит 360 млн рублей на создание производства наноструктур для улучшения материалов

Минобрнауки РФ направит ИРНИТУ в течение 2016-2018 года 170 млн рублей на разработку комплексной ресурсосберегающей технологии и организацию высокотехнологичного производства наноструктур на основе углерода и диоксида кремния для улучшения свойств строительных и конструкционных материалов. Софинансирование со стороны «ОК РУСАЛ» составит более 190 млн рублей.

ИРНИТУ станет исполнителем комплексного проекта инженерно-технологического центра «РУСАЛ» в рамках постановления Правительства РФ N 218 о кооперации вузов и предприятий для создания высокотехнологичного производства.

Проект получил поддержку на уровне Минпромторга РФ и технологической платформы «Материалы и технологии металлургии». Всего к участию в конкурсе было допущено 127 заявок, из них 53 стали победителями. Победа в конкурсе стала результатом работы творческого коллектива университета, в который вошли сотрудники управления научной деятельностью, кафедры ФТИ, кафедры автоматизации и металлургии цветных металлов.
По словам начальника отдела инновационных технологий физико-технического института ИРНИТУ Виктора Кондратьева, междисциплинарные научные исследования наноструктур ведутся в университете с 2010 года.

«В энергоемких производствах алюминия, кремния наряду с получением продукции всегда присутствует так называемая невязка энергетического баланса. Часть энергии, которая поступает на образование алюминия или кремния, теряется с теплом. Однако куда уходит еще некоторое количество энергии, было неизвестно. Сотрудники физико-технического института выдвинули теорию о том, что если во всем мире специально получают наноструктуры путем манипулирования веществом и энергией, то почему бы этому процессу не оказаться попутным на наших металлургических производствах. Это предположение подтвердилось. Мы обнаружили большое количество наноструктур в пылевой части отходов. В настоящее время предприятия платят налог государству за складирование и хранение отходов, никак не используя их. Между тем, этот попутный продукт – наноструктуры на основе углерода и диоксида кремния – можно использовать для улучшения свойств строительных и конструкционных материалов.

Мы получили из отходов алюминиевого производства несколько наноструктур и применили их для модификации бетона, асфальта, металла, красок. Модификация любых материалов должна идти по принципу взаимного сродства. Например, асфальт состоит из песка, битума, кварцита, где есть углерод и SiO2 – диоксид кремния (кремнезем – вещество, состоящее из бесцветных высокопрочных кристаллов). Значит, наш продукт прекрасно подходит для модификации асфальта. В составе чугуна присутствуют железо и углерод. Таким образом, углеродные нанотрубки не вредят ему, а способствуют целеноправленной кристаллизации металла, чтобы он стал более качественным по своим характеристикам», – пояснил Виктор Кондратьев.

По информации ученого, исследования показали, что срок службы модифицированного асфальта увеличится минимум в два раза при незначительном увеличении стоимости на 10%. При этом асфальтобетонным заводам не надо менять технологическую схему, так как модифицируется минеральная составляющая – порошок. Модифицированный металл показал упрочнение до 60 %, бетон – в два раза. Первые опыты на автомобильных шинах показали, что для грузовиков можно создать долговечную резину.

Комплексный проект будет выполняться на площадке ЗАО «Кремний» в Шелехове, где планируется построить инновационный модуль для очистки технологических газов и улавливания нанодисперсной пыли, которая в основном состоит из углеродных волокон и нанотрубок и наношариков диоксида кремния. Ежегодно будет улавливаться свыше 6,5 тысяч тонн дисперсной пыли. Она будет разделена на нужные концентраты по содержанию углерода и диоксида кремния, сообщает пресс-служба ИРНИТУ.

«Наши технологические решения будут доработаны, чтобы из агломерата получать набор концентратов для различной продукции. В ходе реализации проекта также будет создан производственный модуль для выпуска линейки модификаторов для бетона, асфальта, металла, красок, резины. Мы планируем, что себестоимость нашей продукции составит не более 7 тысяч рублей за тонну, тогда как один из модификаторов в настоящее время приобретается за рубежом по цене 700 рублей за кг», – сообщил Виктор Кондратьев.

Проект будет реализован в партнерстве с Институтом земной коры ИНЦ СО РАН, который участвует в качестве соисполнителя. Институт земной коры имеет серьезную аналитическую базу и персонал, работающий в области разработки и аттестации методик. Перед сотрудниками института стоит задача разработать и внедрить аналитическое сопровождение в области нанотехнологии. Работать с ультрадисперсными частицами и анализировать их можно только с помощью современных методов и методик, так как производственного и экологического контроля пока еще нет.

«Эта сложнейшая задача, так как наноструктуры очень сложно уловить, не говоря уже об изучении их свойств. Однако думать о защите персонала, работающего на предприятии, где используются наноструктуры, необходимо в первую очередь», – подчеркнул руководитель проекта.

Планируется, что в 2016 году ученые завершат лабораторную проработку проекта и выйдут на опытно-промышленные испытания. В 2017 году схема будет реализована на ЗАО «Кремний». Оптимизация технологии и выпуск продукции запланирован на 2018 год.

В рамках проекта в течение трех лет ученым необходимо подготовить не менее 10 патентов, защитить не менее пяти диссертаций, опубликовать 35 статей в научных журналах, которые входят в ведущие базы цитирования. В проекте будет занято более 60 человек, из них половина – это студенты.