Нанотехнологии в лакокраске: наш размерчик!

По данным Центра исследований проблем развития науки РАН, за последние полтора года в стране удвоилось число научных организаций, занимающихся нанотехнологиями, и, по прогнозу Минэкономразвития, к 2020 г. в России будет производиться высокотехнологичных товаров на сумму в два раза большую, чем выдает весь нефтегазовый сектор.

Развитие нанотехнологий с недавнего времени стало политически модным делом. Перспективы щедрого финансирования вызвали бурный интерес российских коммерсантов к миру нанообъектов, сулящему неслыханные чудеса — цветной асфальт, контролирующий скорость движения, стены, впитывающие и нейтрализующие ядовитые выхлопы, и т.д. и т.п. Однако ажиотаж в области высоких технологий на фоне часто встречающегося полного непонимания их провоцирует некоторых деятельных лиц на «научное лукавство», а то и на банальный обман. Чтобы не попасть впросак, попробуем разобраться, каковы перспективы использования нанотехнологий в лакокрасочной промышленности.

ЧТО К ЧЕМУ?
Вообще ученые способны проникнуть в тайны строения вещества намного глубже наноуровня (10-9 м). Так, возможности современных приборов позволяют судить о свойствах частиц пико- или фемторазмеров (10-10, 10-12 м). Интерес же именно к наноразмерным объектам обусловлен тем, что их величина сопоставима с глобальными физическими константами (например, с длинами волн электронов). Это и приводит к возникновению новых материалов с необычными свойствами.

Cамое очевидное определение нанотехнологии — cовокупность химических, физических или искусственных биологических процессов, позволяющих контролируемо оперировать нанообъектами, формирующими те или иные материалы, устройства или технические системы.

Следует учесть, что присутствие в составе вещества или композиции наночастиц не дает повода относить получение этого материала к области нанотехнологий, необходимо еще иметь возможность контролировать размеры отдельных частиц, а в идеале и манипулировать ими. Хотя понятие «манипулирование наночастицами» тоже достаточно спорное и расплывчатое — приготовление ягодного желе, к примеру, тоже манипуляция нанообъектами…

ЛКМ И НАНО-
Само по себе введение в состав лакокрасочных средств частиц нанометровых размеров, даже не являясь нанотехнологией в строгом смысле этого слова, может быть неплохим достижением. Чем мельче частицы, тем более устойчивые они образуют суспензии — а ведь любая краска, по сути своей, суспензия — взвесь мельчайших частиц пигмента и сопутствующих веществ в соответствующей жидкой среде. Наноразмеры позволяют частицам проникать в любые щели и поры поверхности, укреплять ее, защищать, ровно и без разводов закрашивать — горизонты применения могут быть достаточно широки. Но механический помол твердого вещества имеет свои пределы — с его помощью нельзя получить частицы мельче субмикронных, даже значительно увеличив длительность и мощность измельчения. Здесь требуются другие, более тонкие и дорогостоящие, методы и технологии. Соответственно, чудес не бывает — составы с использованием наночастиц будут несколько дороже других.

Для значительного улучшения потребительских свойств краски или лака совсем не обязательно добиваться столь малого размера частиц, ведь даже небольшое дополнительное измельчение компонентов заметно улучшает стойкость, например, фасадных красок к механическому и химическому воздействию. Однако добиться действительно высокой проникающей способности для грунтования слабовпитывающих, плотных поверхностей можно только при малом размере дисперсии.

Кроме того, необходимо учитывать еще один нюанс. В красках используются два типа пигментов. Для тех, что ответственны за цвет, существует оптимальный размер частиц, при котором расход предельно мал, а яркость и насыщенность тона вполне приемлемы. Дальнейшее измельчение пигмента даст тусклый и менее выразительный оттенок и для достижения желаемого цвета понадобится гораздо больше красящего вещества. Так что в этом случае «меньше» вовсе не означает «лучше». А вот так называемые транспарентные пигменты (белые и цветные) как раз таки имеют малый размер и выполняют в материалах очень важную функцию — эффективно поглощают УФ-излучение, защищая от разрушения лакокрасочное покрытие.

Существуют различные точки зрения на использование нанотехнологий вообще и в частности в лакокраске. И опыт их применения еще слишком мал и далеко не все свойства изучены. Но то, что на данном этапе получены составы с улучшенными характеристиками, решающие задачи, решение которых еще недавно представляло проблему, — безусловно, положительный факт.