Окажись мы гостями этого наномира, то стали бы свидетелями, как миллиарды удивительных созданий, напоминающих тонкие водоросли, извиваясь и сплетаясь между собой, прорастали из… стального листа, вырывая частицы металла. Скорее всего, зрелище должно вызывать жутковатые ассоциации со сценами из кинобоевиков о нашествии инопланетян, которые поселяются в телах своих жертв. Но все, оказывается, и прозаичнее, и одновременно сложнее. По технологии, разработанной учеными Института тепло- и массообмена Национальной академии наук Беларуси, именно так выращиваются нанотрубки – образования из структурированного углерода, которым прочат великое будущее.
Нанотрубки, открытые японскими учеными всего полтора десятка лет назад и представляющие собой как бы свиток сетки-рабицы в миниатюре, — явление уникальное. Они в 100 раз тверже стали, причем аномально прочны как на растяжение, так и на изгиб. В зависимости от угла скручивания, трубки могут обладать как полупроводниковыми свойствами, так и металлическими. Их электрические характеристики зависят от механической нагрузки, а потому на основе нанотрубок можно делать сверхминиатюрные преобразователи механического сигнала в электрический и обратно. Скорее всего, эти углеродные структуры составят основу тросов для космического лифта, будут использоваться в системах сверхплотной записи информации, в качестве микроконтейнеров для хранения водорода и других веществ, при создании квантовых сверхпроводящих проводов, разработке композиционных материалов, обладающих невиданной прочностью. И случится все это, надо полагать, совсем скоро. Ведь исследования в столь перспективной области ведутся во всем мире интенсивно и уже приносят обнадеживающие результаты.
— Пока единственный минус новинки – ее высокая цена, — поясняет заведующий лабораторией физики и химии горения кандидат физико-математических наук Андрей Крауклис (на снимке). — Один грамм продукта стоит около 1,5 тысячи долларов. Правда, речь идет о сверхчистом материале, выход которого измеряется в миллиграммах. Если же на очистку не очень тратиться, в чем иногда действительно нет необходимости, то можно получать нанотрубки в большем количестве и гораздо дешевле. Именно на это мы и ориентировались, создавая по заказу российской фирмы промышленную установку производительностью
Признаться, сваренная из уголка внушительных размеров конструкция, со второго этажа которой доносился гул плазмотрона, пышущий жаром короб из нержавейки и не очень стерильная обстановка вокруг – все это, на дилетантский взгляд, никак не соответствовало высокому имиджу нанотехнологий, которым больше подошли бы белый халат и чистота операционной. Впечатление усилила и сама продукция – внешне обычная черная сажа, которая посыпалась в приемный короб после того, как оператор пошуровал внутри установки специальным скребком. Но, как говорится, внешность бывает обманчива. Эта сажа и есть та самая наукоемкая нанотехнологическая продукция, которую ждут специалисты самых разных отраслей. Нанотрубок здесь примерно 70 процентов. Остальное – аморфный углерод, не вошедший в состав структурированного материала, кусочки графита, а также частицы металла, захваченные из катализатора, на котором трубки выросли.
Все это при необходимости можно разделить с помощью кислот, ультразвука и сверхтонкой фильтрации и получить чистый продукт. Возможно, российская фирма, как и заказчики из Саудовской Аравии, которые попросили сделать еще более мощную установку, производительностью один килограмм нанотрубок в час, так и будут поступать. Но для Беларуси, где на сегодняшний день нет наукоемких производств, нуждающихся в чистых нанотрубках, ученые видят пока возможности внедрения в первую очередь дешевого варианта технологии – с сохранением примесей, которые не снижают положительного эффекта. Например, это могут быть ничтожные по количеству – всего сотые доли процента – нанодобавки в бетон, резину, краски, пластики, искусственные волокна, которые сделают продукцию более качественной, долговечной и конкурентоспособной.
Государственной программой ориентированных фундаментальных исследований «Наноматериалы и нанотехнологии», по которой работают авторы проекта, именно эти направления поиска и предусмотрены. Казалось бы, замечательно. Будут у нас и отечественные сверхпрочные бетоны для высотного строительства, и «вечные» краски, не хуже импортных, и автомобильные шины, не знающие износа, и «непробиваемые» защитные полиамидные пленки. Но не будем спешить радоваться. Черт, как известно, сидит в деталях. А имя ему – мелкотемье, которое навязывается научному коллективу.
— У нас в лаборатории, — говорит Андрей Крауклис, — работает 6 человек, которые выполняют 8 тем по использованию нанотрубок в бетонах, резинах, красках, волокнах, полимерах и так далее. Денег, которые выделяются на одну тему (только на зарплату) не хватает даже на одного старшего научного сотрудника, но так как заданий у нас, как я сказал, 8, то концы с концами сводим. Но можно ли продуктивно работать, хватаясь такими силами за все сразу? Нет, конечно. Это называется профанацией. Ведь у нас собраны прекрасные специалисты в области процесса горения. Но чтобы заниматься, например, технологиями бетона, надо привлекать людей из этой сферы. Денег на это нет, и даже если, как предписывается, найти к сумме бюджетного финансирования по этой теме еще столько же у заказчика, то положение едва ли улучшится. Кроме того, и заказчиков таких найти невозможно (мы уже пообщались со многими), так как им требуется готовая, простая и обязательно дешевая технология, а не участие в предприятии, которое неизвестно что принесет. Стало быть, чтобы иметь практический результат, а не красивый отчет на бумаге, из всей обоймы тем надо выбрать одну, приоритетную, и уже ее доводить до конца общими усилиями, и хотя бы в рамках суммы, выделенной на все восемь направлений. Но такой возможности мы лишены. Конечно, ставя ученых в такие условия, командиры хотели сделать как лучше, а получилось как всегда.
