Szukaj

    Raport

    Wydanie nr: 2(124)/2020

    Artykuły branżowe

    Raport

    miesiąc temu  14.04.2020, ~ Administrator   

    Nanotechnologia coraz śmielej wkracza na rynek farb i lakierów. Wzbogacone o nanocząsteczki powłoki oferują nowe funkcje, nieosiągalne przy zastosowaniu tradycyjnych formulacji. Źródło: Pixabay

    Nanotechnologia coraz śmielej wkracza na rynek farb i lakierów. Wzbogacone o nanocząsteczki powłoki oferują nowe funkcje, nieosiągalne przy zastosowaniu tradycyjnych formulacji. Źródło: Pixabay

    Strona 1 z 6

    Nanotechnologia: nadzieje rynku farb i lakierów przemysłowych 

    Kiedy w latach 50. XX wieku świat po raz pierwszy usłyszał o nanotechnologii, nikt jeszcze nie podejrzewał, że zapoczątkuje to największy wyścig technologiczny w dziejach przemysłu. Nanocząsteczki zaczęły być wykorzystywane dosłownie wszędzie: w materacach, silnikach Diesla, piłkach tenisowych, a nawet… w żywności. Zaś na rynku farb i lakierów jak grzyby po deszczu zaczęły wyrastać firmy oferujące funkcjonalne i ochronne nanopowłoki. Czy rzeczywiście stanowią one panaceum na wszystkie problemy tego i innych sektorów przemysłu?

    Początki nanotechnologii jako dyscypliny naukowej bardziej przypominają zabawną anegdotę niż historię narodzin wielkiej nauki. Być może „odkryto” by ją znacznie później, gdyby nie wykład wygłoszony w 1959 r. przez Richarda P. Feynmana – późniejszego zdobywcę Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki i jednego z największych fizyków naszych czasów. Feyneman wyzwał cały ówczesny świat nauki na pojedynek: obiecał nagrodę w wysokości 1000 dolarów temu, kto jako pierwszy zbuduje silnik mieszczący się w sześcianie o boku długości maksymalnie 0,4 mm oraz zmniejszy stronę książki w skali 1/25 000, czyli mniej więcej do wymiarów 0,007 × 0,01 mm (przy założeniu, że oryginalnym formatem byłby popularny B5). Ku zdumieniu naukowca, wykonanie pierwszego zadania zajęło jego kolegom niecały rok: w 1960 r. nagroda przypadła Williamowi H. McLellanowi, któremu udało się zaprojektować silnik o wadze 250 mikrogramów i mocy 1 mW. Dużo więcej czasu zajęło naukowcom zmniejszenie stronicy książki: udało się to dopiero Thomasowi Newmanowi z Uniwersytetu Stanforda, który w 1985 r. odtworzył w mikroskali pierwszy akapit „Opowieści o dwóch miastach” Karola Dickensa.
    W latach 80. i 90. nanotechnologia nadal uważana była raczej za dziedzinę z pogranicza niż z głównego nurtu nauki. A potem wynaleziono nanorurki… W efekcie tylko w latach 2001–2004 szeroko zakrojone programy badawczo-rozwojowe w dziedzinie nanotechnologii uruchomiło ponad 60 krajów na całym świecie. Do 2012 r.
    Stany Zjednoczone i Unia Europejska wpompowały w jej rozwój prawie 5 mld dolarów, a w samym tylko 2012 r. – kolejne 2,1 mld dolarów, tj. ponad ¼ całkowitej wartości inwestycji w nanotechnologię w skali świata. Do tego trzeba dodać kolejne 10 mld dolarów zainwestowane przez międzynarodowe koncerny, takie jak Samsung, IBM czy Toshiba. Czy było warto?

    Nano, czyli co?

    Wynalezienie nanomateriałów samo w sobie nie stanowiło jeszcze przełomu. Trzeba je było najpierw wnikliwie przetestować, aby odkryć, że ich regularne struktury o wielkości do 100 nm mają nie tylko wyśmienite parametry, ale są także w stanie modyfikować właściwości znacznie większych systemów, np. tworzonych na ich bazie kompozytów. Z czasem struktury te uszeregowano, dzieląc je na cztery podstawowe kategorie: punktowe (np. nanocząsteczki srebra), jednowymiarowe (np. nanorurki), dwuwymiarowe (np. grafen) i trójwymiarowe (np. kompozyty wzbogacone nanocząsteczkami). 
    Jak odróżnić nanocząsteczki od mikrocząsteczek? Na potrzeby wyznaczenia jasnych granic nowej nauki międzynarodowe gremia zdecydowały, że nanostruktury mieszczą się w przedziale 1–100 nm, przy czym wielkość ta odnosi się albo do wymiarów całej struktury, albo poszczególnych elementów większych grup funkcyjnych, np. kompozytów. Założenie to jest o tyle błędne, że na przydomek „nano” zasługują również materiały, które wykazują specyficzne właściwości nanocząsteczek, mimo że formalnie nimi nie są. Użyteczna granica między strukturami nano i mikro przebiega gdzie indziej: wyznaczają ją zmiany właściwości fizycznych materiałów pojawiające się poniżej pewnej granicznej wielkości cząstek. Weźmy za przykład grafen, który, mimo że jest złożony z atomów węgla, wykazuje zupełnie inne właściwości niż węgiel. I właśnie to, a nie sama wielkość cząstek, czyni z niego nanomateriał.
    Tym, co łączy wszystkie nanomateriały, jest unikalny zestaw własności fizycznych, często nieosiągalnych dla tradycyjnych surowców. Wspomniany grafen jest nie tylko bardzo dobrym przewodnikiem, ale jest też niezwykle wytrzymały na rozciąganie i utlenianie. Jony srebra mają silne właściwości antybakteryjne – podobnie jak dwutlenek tytanu, który jest dodatkowo żaroodporny i odpycha zabrudzenia. Z tego względu jest stosowany m.in. w kremach do opalania, farbach i powłokach ochronnych (na równi z tlenkiem cynku). 
    Wszystkie te struktury należą do tzw. nanomateriałów pasywnych, czyli niewpływających bezpośrednio na zmianę parametrów ich otoczenia – inaczej niż nanomateriały aktywne, takie jak piezoelektryki, piezorezystory, przewodniki czy termoelementy. Wszystkie są na razie śpiewem przyszłości, ale intensywne prace badawcze w tej dziedzinie mogą wkrótce zmienić ten stan. Zdaniem samych naukowców pierwsze urządzenia elektroniczne (NEMS i MEMS) na bazie nanostruktur mogą pojawić się na rynku już w kolejnej dekadzie.
    Producenci wyrobów na bazie „konwencjonalnych” nanomateriałów także jednak nie próżnują. Według ostatnich danych Projektu ds. Rozwoju Nanotechnologii – organizacji zajmującej się wspieraniem rozwoju nanoproduktów – w 2013 r.
    rynek ten obejmował ponad 1600 wyrobów – dwa razy więcej niż jeszcze 5 lat wcześniej. Liczba ta od 2010 r., tj. czasu poprzedniego badania, wzrosła o 24%. Ile spośród nich stanowią farby i powłoki stosowane w lakiernictwie? I jakie „supermoce” oferują? 

    Poleć innym

    GALERIA ZDJĘĆ

    Pierwszy w historii nanosilnik konstrukcji Williama H. McLellana w najdłuższym miejscu mierzy zaledwie 0,04 mm. Jednostka waży 250 mikrogramów i osiąga moc 1 mW. Źródło: Wikimedia CC
    Trójwymiarowe modele struktury jednowarstwowych nanorurek węglowych. Źródło: Wikimedia CC
    Koncentrat nanorurek węglowych TUBALL umożliwia tworzenie funkcjonalnych farb i powłok zapewniających wysoką ochronę antystatyczną zbiorników paliwa. Źródło: Tuball
    Dzięki dodatkowi nanocząsteczek farby i lakiery superhydrofobowe pozwalają uzyskać tzw. efekt lotosu, czyli samooczyszczania się powierzchni. Źródło: Wikimedia CC
    Chińscy naukowcy opracowali specjalną nanopowłokę, która chroni elementy samolotów zarówno przed wilgocią, jak i przed oblodzeniem. Źródło: Pixabay

    Jak się czujesz po przeczytaniu tego artykułu ? Głosów: 1

    • 1
      ZADOWOLONY
    • 0
      ZASKOCZONY
    • 0
      POINFORMOWANY
    • 0
      OBOJĘTNY
    • 0
      SMUTNY
    • 0
      WKURZONY
    • 0
      BRAK SŁÓW

    Komentarze (0)

    dodaj komentarz
    Aby dodać komentarz musisz podać wynik
      Nie ma jeszcze komentarzy...
    do góry strony