Японский полимерный ренессанс

Японский полимерный ренессанс

Специалисты из Страны восходящего солнца придумали принципиально новые стеклопакеты, которые могут существенно улучшить теплоизоляцию зданий.

В начале 2000-х годов многие эксперты констатировали, что Япония, еще недавно являвшаяся признанным технологическим лидером, стремительно теряет свои преимущества. Страх окончательно распрощаться со званием высокотехнологичной страны и мирового драйвера инноваций заставил правительство страны увеличить расходы на фундаментальные исследования и активнее поддерживать сотрудничество промышленности и науки. Сегодня японские ученые представляют результаты своих трудов, которые, возможно, помогут вернуть утраченные позиции и завоевать лидерство на рынках высокотехнологичной продукции.

Например, специалисты из Страны восходящего солнца предложили решение, над которым бились их коллеги из самых разных стран мира. Речь идет о принципиально новых стеклопакетах, которые могут существенно улучшить теплоизоляцию зданий. Сейчас для этого используются три стекла с вакуумной «прослойкой», однако такой стеклопакет тяжелый и достаточно дорогой. В качестве компромиссного решения производители предлагали использовать вместо внутреннего стекла легкий прозрачный материал с высокими изоляционными свойствами. Проблема была в разработке действительно эффективного аналога стекла. И вот он создан – это «суперфункциональный воздух» Sufa, представляющий собой аэрогель, состоящий из метилтриалкоксисилана и воздуха. Это результат работы команды под руководством Казуки Наканиши, профессора Института материалов и систем устойчивости Нагой­ского университета.


Президент фабрики Tiem Масахиро Ямаджи держит лист аэрогеля собственного производства
Еще недавно широкое использование аэрогелей было ограничено высокой стоимостью производства. Чтобы высушить большой лист аэрогеля (пригодный для использования в окнах), требовалась специальная высокотемпературная сушилка с высоким давлением. Если аэрогели оставляли сохнуть при комнатной температуре, они теряли свою структуру и становились бесполезны. В отличие от предшественников Sufa сохнет сам, без использования сложных машин. Так что себестоимость его изготовления будет примерно в 60 раз меньше, чем у конкурентов на японском рынке. Есть у Sufa и другие преимущества: он мягче других аэрогелей, при нажатии возвращается к первоначальной форме и с меньшей вероятностью сломается во время обработки. Помимо стеклопакетов в зданиях у Sufa есть перспективы использования в окнах электромобилей, где вес имеет критическое значение. Первый завод по производству нового аэрогеля уже строится, в планах – создание производственных баз по всему миру.

Этот аэрогель – только один пример новых решений, которые Япония готовится представить миру. Специалисты из Advanced Softmaterials (подразделения Токийского университета) разработали материал, который обладает уникальными механическими свойствами: прочностью, гибкостью и эластичностью. Его секрет в «скользящих кольцах»: на нитях полиэтиленгликоля расположены кольца из циклодекстрина, а концы нити покрыты еще одним углеводородным соединением – адамантаном.

Сейчас это решение проходит испытания в различных соединениях и условиях. Например, добавив его к нейлону, компания Toray создала материал, который в шесть раз превосходит «материнский» материал по способности к растяжению. Испытания показали, что он также отлично поглощает энергию удара и устойчив к износу. Исследователи считают, что материалы с использованием «скользящих колец» могут применяться, например, при изготовлении автомобильных бамперов, а также других деталей.

Подразделение Intelligent Surfaces, также созданное при Токийском университете, разработало еще один новый полимер на основе 2-метакрил-оилоксиэтилфосфорилхолина. Главная особенность материала под названием «поли-МРС» – способность имитировать структуру биологических мембран. Это значит, что он может использоваться при создании искусственных кровеносных сосудов, а также, к примеру, в стентах, катетерах и контактных линзах. Покрытие из поли-МРС может наноситься на медицинские имплантаты для снижения риска отторжения организмом. Кроме того, полимер легко очищается обычной водой, а это еще одно его преимущество. По словам ученых, разработкой уже заинтересовались производители продуктов питания и напитков. Покрытие из поли-МРС в водопровод­ных и канализационных трубах на фабриках позволит с минимальными затратами соответствовать санитарным требованиям, поскольку все загрязнения в них будут легко удаляться проточной водой.

Все эти исследования – результат курса на возобновление НИОКР в стране. «Мы доказали, что фундаментальные научные исследования в институтах могут быть связаны с реальными задачами производителей», – говорит Ито, профессор, основавший Advanced Softmaterials.

Ксения Сороколетова

почитать еще
Заставь его попотеть

Заставь его попотеть

Рынок нательных медицинских устройств сейчас на подъеме. По мнению аналитиков компании Research and Markets, он растет примерно на 20% в год, и к 2020-му его объем составит не менее 14 млрд долл.

читать полностью
Гидрокостюм  с начесом

Гидрокостюм с начесом

Выдры, безусловно, очень симпатичные животные. Но эти водоплавающие млекопитающие могут привлечь к себе внимание не только из-за своего милого внешнего вида, но и по другой причине.

читать полностью
Воздушный трубопровод

Воздушный трубопровод

Американская компания Blueshift International Materials, Университет Стратклайда (Шотландия) и Нефтегазовый инновационный центр (The Oil & Gas Innovation Center, OGIC) разработали новый аэрогель (гель, в котором жидкая фаза полностью замещена газообразной) для применения при строительстве нефте- и газопроводов.

читать полностью