В Красноярском крае планируют создать кластер композитных материалов. Ядром объединения станет первое в мире промышленное производство нановолокон на основе оксида алюминия (нафен), способных улучшать свойства различных материалов, пишут «Известия». Подобные волокна в природе не встречаются и могут быть получены только искусственным способом.
Нановолокона нафена имеют диаметр 10-20 нанометров, что в 5 тыс. раз тоньше человеческого волоса. Размер нановолокон сопоставим с размером с углеродных нанотрубок, при этом нафен превосходит нанотрубки по однородности распределения в других веществах после их смешивания.
«В процессе производства нанотрубок они притягиваются друг к другу и спутываются, образуя узлы, которые пока не удается растащить на отдельные частицы, – рассказал «Известиям» старший научный сотрудник Красноярского научного центра СО РАН Станислав Хартов. – При их добавлении в материал получившийся композит становится неоднородным, а его прочностные характеристики трудно предсказать. В отличие от нанотрубок нафен, состоящий из нановолокон, образует стабильные дисперсии».
Кроме того, нафен превосходит углеродные аналоги по стоимости – ожидается, что при его промышленном производстве цена за 1 кг составит около 60 евро, что в 100 раз дешевле нанотрубок.
Нафен (Nafen – производное от Nano Alumina Fiber – нановолокна оксида алюминия) получен в 2010 году, когда на одном из металлургических предприятий Эстонии произошел разлив жидкого алюминия. Во время аварии в расплав попало тугоплавкое вещество, которое при охлаждении застыло раньше алюминия, образовав на его поверхности микросетку с отверстиями наноразмера. Затем через этот шаблон, как мясо через мясорубку, выдавилась часть алюминия, образовав тончайшие нановолокна.
Предполагается, что в дальнейшем к производству алюминиевых нановолокон (ядру проекта) будут «прирастать лепестки», представленные площадками по изготовлению материалов с улучшенными свойствами. На выходе организаторы обещают целый список инновационных продуктов. В их числе – сверхвысокомолекулярный полиэтилен прочнее металла, модифицированный бетон, способный выдерживать на 60% больший вес при лучшей устойчивости к перепадам температур, долговечные покрышки, порошок для 3D-печати композитных деталей, которые будут в три раза прочнее созданных с помощью стандартных материалов. В дальнейшем нафен может быть использован в производстве армированных биоматериалов для протезирования, диэлектрической керамики, огнеупорной спецодежды, и износостойких красок для дорожной разметки.
Однако эксперты высказывают и сомнения относительно перспектив материала. «Среди недостатков оксида алюминия можно назвать низкую адгезию (способность к сцеплению – ред.) с полимерами, что мешает им успешно передавать свои механические свойства при встраивании в данные материалы, – отметил научный сотрудник Центра композиционных материалов НИТУ «МИСиС» Федор Сенатов. – Поэтому для создания полимерных композитов, помимо простого добавления нафена в материал, будут необходимы дополнительные воздействия, например ориентация нановолокон или модификация пластика. Использование нафена действительно может показать хороший результат, однако заявления об увеличении прочности в несколько раз выглядит как проявление завышенных ожиданий. Скорее всего, на практике речь пойдет о десятках процентов».
