Особенности технологии НМ открывают широкие возможности быстрого применения результатов наноиндустрии в практике. Использование продуктов нанотехнологии позволит создать целый ряд новых нетканых материалов, к которым прежде всего относятся: сорбционно-фильтрующие – с повышенной сорбционной способностью, чистотой фильтрации до 3-5 мкм и увеличенным ресурсом работы; биологически активные полотна и полотна с антимикробными и антигрибковыми свойствами, которые могут найти широкое применение в здравоохранении и быту; высокоэффективные экранирующие материалы различного назначения…

Созданный в 1963 г. Всесоюзный научно-исследовательский институт нетканых текстильных материалов был призван обеспечить развитие в нашей стране новой текстильной подотрасли – нетканых материалов (НМ). К тому времени стали хорошо известными неоспоримые экономические, технологические и социальные преимущества новых технологий производства текстильных материалов.

Исследования и разработки ученых и специалистов института легли в основу 20 новых специализированных фабрик, которые стали основой подотрасли НМ. В свое время по разработкам института выпускалось до 70% общего объема нетканой продукции.

Хорошо известно, что сегодня отраслевая наука переживает непростые времена. К сожалению, государство рассматривает науку как реальный сектор экономики со всеми ее атрибутами: прибылью, рентабельностью, себестоимостью, налогами, ценами. Рыночная экономика приравняла научные коллективы к организациям, занимающимся банальным бизнесом. Наука заведомо поставлена в экономически неравные условия по сравнению с другими участниками рынка, что делает данный сектор экономики малопривлекательным для акционеров и инвесторов. В этих жестких рыночных условиях наш институт сохранился как научная организация, не утратил своего научно-технического потенциала и критически необходимых научных кадров. Во многом это было достигнуто за счет правильной расстановки приоритетов в научной политике института.

Сегодня слова «наноиндустрия», «нанотехнология» стали особенно популярными в научной, околонаучной и бытовой среде. Говорить о нанотехнологиях стало модно. Лидирующие страны мира уже давно оценили инновационный потенциал нанотехнологий и включили их в число наивысших государственных приоритетов. На этом фоне наша страна только подключается к технологической гонке, хотя проблемами нанотехнологии давно, но разобщенно занимаются многие научные и производственные коллективы.

В последние 3-4 года эти проблемы нашли свое отражение и в научных планах института. После объявления президентом нашей страны нанотехнологии приоритетным национальным проектом появились реальные предпосылки кардинального изменения ситуации. По образному выражению академика П. Витязя, сегодня «наша задача – обогнать не догоняя».

Особенности технологии НМ открывают широкие возможности быстрого применения результатов наноиндустрии в практике. Использование продуктов нанотехнологии позволит создать целый ряд новых нетканых материалов, к которым прежде всего относятся: сорбционно-фильтрующие – с повышенной сорбционной способностью, чистотой фильтрации до 3-5 мкм и увеличенным ресурсом работы; биологически активные полотна и полотна с антимикробными и антигрибковыми свойствами, которые могут найти широкое применение в здравоохранении и быту; высокоэффективные экранирующие материалы различного назначения.

Нанотехнологии многолики, и наша задача – создать такие текстильные носители, которые удерживали бы наночастицы в структуре полотна и позволили бы реализовать те или иные уникальные свойства наноразмерных частиц. В этой области исследований в НИИ нетканых материалов сейчас выделяют два основных направления. Первое связано с нанопорошками и особенностями их введения в полотно.

Как создается текстильное полотно, знает каждый. Основа, или уток, – это даже на уроках труда проходят. Сначала вырабатывается пряжа, потом путем переплетения нитей получается ткань. Нетканщики свои «тканеподобные» полотна получают из холста, выработанного на чесальной машине, путем скрепления хаотически расположенных волокон различными способами. Это позволяет нам быть впереди текстильщиков в плане введения наноразмерных частиц в полотно. Текстильщики, с классической, традиционной технологией, этого сделать эффективно не могут. Для чего же в холсты и полотна вводят подобные частицы? Например, для того, чтобы придать материалу высокие сорбционные свойства. В институте это направление ведет заместитель гендиректора по науке Геннадий Беликов. Ему принадлежит авторство экспериментальной установки, которая позволяет формировать нетканый холст на новых принципах и равномерно вносить в него наноразмерные частицы во время самого процесса выработки материала.

В результате создается структура полотна, способная удерживать до 50% наноразмерного порошка по массе при объемной плотности от 80 до 200 кг/м3. Преимуществом данного вида полотен является то, что около 95% наружной поверхности активных частиц открыта для жидких и газообразных загрязнителей. Такой способ более предпочтителен по сравнению со структурами, формируемыми методом пропитки волокнистого холста жидкими суспензиями наноразмерных сорбентов, в которых большая поверхность частиц закрыта тонким слоем связующего. Этот проект был представлен нашими учеными на выставке «Подмосковье-2007» на стенде Московского областного правительства.

Ориентировочная потребность России и стран СНГ в материалах, выпущенных по такой технологии, составляет на сегодня 1,5–2 тыс. тонн в год. Потенциальными потребителями полотен являются нефтеперерабатывающие и нефтедобывающие предприятия, АЗС, подразделения МЧС и МВД РФ, оборонные предприятия. Однако для того, чтобы широко внедрить новый метод, его авторам необходима более широкая установка, а для ее создания – порядка 60-70 млн рублей. Если нам это удастся, мы получи абсолютно новый класс материалов – уникальной сорбционной емкостью, более 50 граммов на 1 грамм полотна. И это позволит использовать наночастицы в структуре полотна.

Требует финансовых вливаний и второе, весьма актуальное направление исследований серпуховских ученых. Оно связано с нанохимией, и руководит им сотрудник института Борис Заметта. Сегодня под его руководством в НИИ своими руками, на устаревшем оборудовании создаются нанорастворы, обладающие антимикробными, антигрибковыми свойствами, для чего используются разные металлы: серебро и более дешевые железо, медь, цинк, а также комплексные соединения металлов с подбором соответствующих лигандов. Наночастицы этих металлов специальным образом «приживляют» к волокнам, и в результате получается полотно с заданными свойствами. В последнее время разработан технологический способ наномодифицирования волокон с целью придания им антибактериальных свойств; данный метод основан на совмещении наномодифицирования с обработкой волокна антистатическими препаратами перед чесанием, и он защищен патентом РФ.

Недавно, работая по целевой федеральной программе «Нанотехнологии и наноматериалы», ученые института создали спецодежду для работников АЭС. Она обладает уникальными свойствами. Исследования, проведенные в Научно-исследовательском центре токсикологии и гигиенической регламентации биопрепаратов, подтвердили высокую антимикробную активность нетканого полотна по отношению к стафилококкам, бацилле «цереус», кишечной палочке, грибам типа «кандида». Сейчас же научные сотрудники размышляют над расширением области применения новой технологии. Дальнейшие исследования преследуют своей целью создание материалов не только с антибактериальными свойствами, но и с повышенной стойкостью к УФ-излучению, возможностью связывания опасных токсических веществ, устойчивостью к жестким излучениям.

Проблемы нанотехнологии находятся на стыке многих научных дисциплин, поэтому в НИИ нетканых материалов стараются работать со всеми ведущими организациями смежных направлений. Одним не решить проблем и не удержаться на плаву. Тот же технологический модуль для синтеза наноразмерных частиц пока остается только несбыточной мечтой.

Намеченные цели сложно реализовывать без активной финансовой и имущественной поддержки государства. Уже забрезжила надежда на внимание государства к наноиндустрии и созданы необходимые государственные структуры. Особенную надежду наши ученые возлагают на государственную корпорацию по нанотехнологиям «Роснанотех», основной целью которой является содействие коммерциализации научных разработок в данной сфере.

Хочется верить, что развитие нанотехнологий станет не только научной задачей исследовательских коллективов, но и приоритетным направлением формирования новой экономики России.

Владимир Шавкин,
генеральный директор
ОАО «НИИ нетканых материалов»,
,

журнал «Химия и бизнес», №1 2008