ЯПОНСКИЙ ПОЛИМЕРНЫЙ РЕНЕССАНС
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.
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.
Делитесь комментариями к статье - мы будем рады ответить на ваши вопросы! Будьте с нашим каналом - здесь только уникальные тексты!