Що дають нанотехнології?
Фантастичні перспективи нанотехнологій вражають. З окремих атомів можна створити що завгодно!
А що ми маємо вже зараз?
Підвищення зносостійкості механізмів та інструментів. Саме тут вітчизняні вчені досягли найбільших успіхів. Знос - неминуче властивість всіх речей. Про це я вже писав. Але, одна справа - зношений черевик, інше - зношений бур.
Всі бачили бурові вишки. А чому не бурят з землі? Починають щось бурити з землі, але з поглибленням свердловини потрібно нарощувати довжину труб, передавальних буру обертання. А коли бур зносився, піднімати його для заміни, розбираючи ланцюжок труб. Для цього і служить вишка, граючи роль підйомного крана. Чим глибше свердловина, тим більше часу займає процес піднімання та опускання бура в порівнянні з самим процесом буріння. Підвищення зносостійкості бура різко скорочує витрати на буріння. В якості ріжучої поверхні використовують самі тверді матеріали, аж до алмазів. Але алмази технічні, з великою кількістю дефектів кристалічної решітки. А саме наявність цих дефектів - причина зносу.
Можна виготовити бур із застосуванням нанотехнологій - без дефектів. Але він стане дорожче, ніж якби в ньому в якості ріжучих елементів використовувалися навіть ювелірні діаманти з більш досконалою кристалічною решіткою, ніж у технічних алмазів.
Як же зробити бур міцніше?
Автолюбителі пам'ятають, як наприкінці 80-х - початку 90-х років на ринках з'явилися численні пухирці з присадками, що додаються в масло. Обіцялося зменшення зносу і навіть відновлення деталей, що труться і різке збільшення економічності і терміну служби двигунів. Але цього не відбувалося. Чому?
Ідея була хороша. У бульбашках знаходився порошок дисульфіду молібдену. Його унікальні властивості пояснюються структурою його кристалічної решітки. Зв'язки між її шарами щодо слабкі, що допускає можливість зсуву при малих напругах і забезпечує низький коефіцієнт тертя. Такі присадки повинні були підноси моторним маслом до тертьових поверхонь і м'яко заповнювати мікровпадіни, як би вирівнюючи поверхні деталей. При цьому знижувався б тиск в сполученнях, прискорювалася б приробітку деталей і теплопередача між поверхнями тертя. Але, частки порошку були великими і затримувалися в масляних фільтрах.
Також давно існувало поняття «порошкова металургія», коли з порошків із спеціальними властивостями спікається потрібні деталі або напилювали ці порошки на поверхню інших металів. Причому із зменшенням розмірів частинок порошку їх властивості поліпшувалися, але все одно існували дефекти їх кристалічної решітки.
Зараз же за допомогою нанотехнологій налагоджено виробництво нанодисперсних порошків. Їх частинки дуже малі, а структура правильна. Виробляти окремо порошки простіше. Вони досить дороги - 20 доларів грам, але області застосування дуже широкі.
Ці склади у вигляді суспензії додаються в масло в обсязі 0,3-0,4 грама. Через 100-200 кілометрів автомобіль починає жити іншим життям: підвищується компресія двигуна, знижується вібрація і шум, вирівнюється робота циліндрів, економія палива становить 5-15% і до 50% скорочуються вихлопи шкідливих газів. Все це багаторазово випробувано і на автомобілях, і на двигунах тепловозів, і на дизелях кораблів, і на енергетичних установках. При широкому впровадженні це може дати потужний економічний ефект в масштабах країни. Технологія апробована не тільки в Росії, але і в Китаї, Туреччині, Чилі.
При наноструктурування робочих поверхонь інструментів їх зносостійкість підвищується в півтора-два рази. Головка для глибинного свердління, про яку я писав вище, варто, наприклад, 160 євро. Її вистачає на один прохід, а використовуються вони сотнями. Неважко порахувати економію, якщо підвищити в півтора-два рази зносостійкість тільки цього інструменту. Навіть без урахування часу на підйом і опускання бура.
Взяти, приміром, машинобудування. У нас величезний верстатний парк, в якому мільйони одиниць обладнання. Цей парк відпрацював 10-20 років. Природно, верстати зносилися, а поміняти цей парк, викинути його весь неможливо. І тут нанодисперсні порошки мають величезні перспективи.
Зараз все тільки починається ...
