Главная О компании Карта сайта Технологии для АПК Новые корма Рыбалка
Полимерное микроволокно. Обывателю вряд ли знакомо это словосочетание. А ведь каждый из нас ежедневно сидит на нем, обедает за ним и даже одевается в него. Например, в полиэстер – из него производится половина всех колготок и носков на планете. Материалы из микроволокна давно используются и в медицине, и в сельском хозяйстве, и в тяжелой промышленности. Это сверхтонкое волокно. Представьте себе – 9 000 метров такой нити весят всего 1 грамм. Но в XXI столетии приставка микро может уйти в прошлое. А нить станет еще тоньше и еще легче. Нановолокна открывают для человечества новые горизонты. Изделия из сверхтонких нитей по характеристикам на порядок превосходят свои микроаналоги. Однако компаний, которые налаживают их массовое производство, пока считаные единицы.
На Московском Дорогомиловском рынке килограмм раков стоит 800 рублей. Дорого, но покупатели всегда находятся. Вот только не многие знают, что истинная ценность заключается не внутри, а снаружи. Из панциря рака, который почти на треть состоит из хитина, получают уникальное лекарство — хитозан. Если весь прилавок с раками использовать не в гастрономических, а в медицинских целях, можно спасти не одну человеческую жизнь.
Целебные свойства хитозана известны человечеству давно. Из панцирей раков и лобстеров делают таблетки, гели, пищевые добавки. Когда медики доказали, что этот препарат с удивительной скоростью заживляет раны на коже, возникла идея создать из хитозана что-то вроде повязки или пластыря. И несколько лет назад российские ученые первыми придумали, как это сделать. "На основе порошка "Хитозан" создается ранозаживляющее покрытие. Мы растворяем его в растворителях и методом электроформования получаем нановолокна, которые в сплетении получают ранозаживляющее покрытие", — объяснил Александр Герштейн, инженер-разработчик.
Чтобы врачи всерьез заинтересовались этой разработкой, современная повязка, кроме лечебных, должна обладать и другими необходимыми свойствами. "Прежде всего, она должна быть герметична, она должна четко обеспечивать асептичность, то есть действовать против микробной инфекции и не создавать парниковый эффект", — считают доктора. "Эта среда, которая имитирует влажную рану человека. Смотрите, что происходит, когда мы кладем туда наш материал. Она сразу растворяется и превращается в наноструктурированный гель. Если посмотреть ее под микроскопом, то станет видно, что там есть ходы везде, что это как мембрана, через которую проходит воздух, кожа дышит. Но при этом ячейки такие, что извне инфекция пройти не может", — говорит Александр Герштейн.
"Вторая кожа" — так окрестили это российское изобретение в медицинских кругах. Повязка, состоящая из чистого лекарства, просто растворяется в ране. Ее не нужно менять или снимать. Она "приживается" к человеку и не оставляет на коже рубцов. Новые повязки уже ждут и в хирургических, и в ожоговых отделениях больниц, но пока их массовое производство только налаживается. Создать в лаборатории прототип — это одно, а сделать так, что бы это были тысячи квадратных метров – долгий, затратный и трудоемкий процесс.
"Мы подбирали большое количество растворителей, мы подбирали большое количество хитозана, режимы, скорость, напряжение. Даже лунное затмение влияет на эту технологию, — рассказывает Александр Герштейн. - Это наша догадка. У нас был опыт, что одну ночь материал получался хороший, а во вторую ночь была та же самая смена, те же самые люди, все те же самые режимы, но было лунное затмение, и получилось 90 процентов брака. Грубо говоря, в лунное затмение не работаем больше".
И все же, самое главное для массового производства – это не соблюдение лунного цикла, а оборудование, способное производить нановолокно в промышленном масштабе.
На примере одной из лабораторных установок можно наглядно увидеть, как получается нановолокно. В стеклянной емкости находится жидкий полимер, сейчас он просто капает вниз из медицинской иглы. Но как только к нему подводится напряжение в 25 киловольт, капля превращается во множество тончайших струй, которые, пока летят вниз, отвердевают и образуют нетканый материал.
Наслоенные друг на друга нановолокна очень похожи на паутину. Только делает ее не обыкновенный паук, а нанопаук — наноспайдер. Кстати, именно так и называется промышленная установка по электроформованию, которую сегодня имеют право производить только в одной стране мира — в Чехии. Что удивительно, ведь и принцип получения нановолокон, и первое промышленное оборудование было изобретено в России еще в начале прошлого века.
В 1938 году в Москве в научно-исследовательском физико-химическом институте имени Карпова будущий академик Игорь Васильевич Петрянов, проводя эксперимент с полимерным аэрозолем, получает необыкновенный по своим свойствам материал, который позже так и назовут — фильтр Петрянова. Изобретением тут же заинтересовались военные, фильтр стал использоваться в боевых противогазах и технологию засекретили. Только через 60 лет, когда гриф был снят, весь мир узнал о необыкновенных свойствах нановолокон. В результате только за последние десять лет было запатентовано более 4 тысяч разработок, основанных на принципе электрофоромования. Запатентовано было и само оборудование, вот только не нами. Хотя сделать промышленную установку для нужд любой отрасли могут и в России.
"Новую разработку мы выполнили пять лет назад. Это пилотная установка электроформования по получению нановолокнистых аналитических фильтрующих лент для анализа радиоактивных аэрозолей в атомной промышленности. Она практически изготавливает уже готовую продукцию, которая используется на всех атомных станциях", — пояснил Юрий Филатов, руководитель Научно-технического центра Аэрозолей, профессор, доктор химических наук.
Несмотря на то, что отечественная установка стоит в 15 раз дешевле чешского "Наноспайдера", российские инноваторы пока вынуждены работать с импортным аналогом. Зато в комфортных условиях. На базе московского технопарка "Строгино" под одной крышей собраны ученые, инженеры, и представители инновационного бизнеса, изобретения которых в будущем должны преобразить город.
"Обычный медицинский халат создан из нетканного материала, ячейки которого не могут стать преградой для бактерий и вирусов. Это композитный материал, один из слоев которого — нановолокна. Ячейки этого слоя — приблизительно 100-150 нанометров. Большинство вирусов и все бактерии не могут просто физически проникнуть сквозь такую преграду. Кроме того, в структуру этих нановолокон мы смогли включить антисептик, что позволяет бактерии не только уловить, но и уничтожить их. Например, мы проводили исследования на золотистом стафилококке, так вот результаты показали, что на сто процентов бактерии уничтожаются", — говорит Александр Герштейн.
Наиболее перспективные разработки из наноматериалов: фильтры для очистки воды, фильтры для очистки крови от микро сгустков, фильтры для респираторов, продлевающие на 15 минут жизнь человека в углекислой среде, агротекстиль защищающий растения, аналитические фильтры для ядерных реакторов, фильтры для дизельного топлива.
Анатомические маски тоже изготовливают с применением нетканого наноматериала. Опытно-промышленная партия разошлась по больницам страны буквально за несколько недель. По сравнению с обычной маской для лица ее эффективность в сотни раз выше.
"Если мы возьмем респиратор, точнее даже маску, которую можно купить в аптеке, сделанную по технологии спандбонда. Допустим, мы проверим ее на возможность задержания частиц. Вот, вкладываем в прибор, нажимаем, и смотрим. Сейчас в воздухе порядка 50 тысяч частиц в литре. Задержала она в районе одной тысячи. То есть можно сказать, что практически все частицы проскочили. Теперь мы возьмем маску, которая сделана по нанотехнологии. Здесь нановолокнистый слой. И посмотрим, какая степень задержания вот этих аэрозольных частиц этой маской. Вот смотрим. Значит 50 тысяч начальная концентрация. У нас задержалось 49 тысяч частиц. То есть можно сказать, что эффективность порядка 99, 99 процентов. Разница, конечно, очевидна", — говорит Юрий Филатов.
Несмотря на очевидное преимущество всех этих инноваций внедрить их на современном рынке не так просто. И проблема здесь кроется не только в производственных мощностях предприятия или конкурентах. "Во-первых, существует инерция, мышление людей, каждое новое требует временных затрат, материальных затрат и желательно государственной поддержки. Если есть государственная политика по инновациям, должна быть некая поддержка именно во внедрении. Потому что произвести-то можно – внедрить тяжело", — делится Дмитрий Перминов, директор по развитию.
Московский департамент науки, промышленной и предпринимательства оказывает инноваторам большую информационную поддержку. На всех столичных выставках и форумах, посвященных наноиндустрии, у таких предприятий всегда есть собственный стенд и своя профессиональная аудитория.
Сейчас задача разработчиков – донести новшество до потребителя. Уже строится завод, на котором нановолокно будут выпускать в промышленном масштабе, найдено оборудование, есть средства, запатентованы изобретения. Российские ученые из московского Технопарка "Строгино" торопятся с запуском: микроволокна — это и спасенные жизни, и престиж страны. Им наступают на пятки немецкие коллеги. В Германии тоже трудятся над созданием "второй кожи", правда, пока отстают.
"Вторая кожа", заживляющая раны, одноразовое медицинская одежда, убивающая стафилококк, фильтры для воды и крови – это лишь начало пути в будущее, когда изделия из наноматериалов будут такими же доступными и привычными, как обычный марлевый бинт или зеленка. И насколько долгим будет этот путь, зависит не только от таланта ученых или возможностей производителей, но и от рядовых пользователей. Что лучше — наноновинки или старые проверенные годами средства — решать только нам с вами
