Зі шкільних років ми пам’ятаємо, як дивились на світ під оптичним мікроскопом, за допомогою якого можна було в 100 разів збільшувати зображення. Ми могли побачити будову живих організмів. Часи міняються й у передових лабораторіях вже давно забули про роботу на такому обладнанні, а слово нанотехнологія ввійшло до щоденного вжитку.

Чим є нанотехнології та яка від них користь?

            Нанотехнології доволяють створювати структури на рівні атомів або молекул. Це порівняно новий підхід, який відноситься до пізнання й удосконалення властивостей матерії в масштабі "нано" (один нанометр – одна мільярдна метра). Наскільки великі ці предмети? Для порівняння, візьмемо людську волосину, товщина якої в 1000 разів більша від поставленої збоку структури нано. Варто задуматись, чому дослідники зосередились на таких малих елементах, які на перший погляд вони не повинні бути важливими. Насправді таке щось мале показує зовсім інші, часто вражаючі фізичні можливості, в результаті чого стираються межі між науковими та технічними дисциплінами.

            Досягнення в сфері нанотехнологій сьогодні все ширше застосовуються на практиці. Вони мають величезний потенціал, що скоро стане революцією в багатьох сферах нашого життя, маніпулюючи на молекулярному рівні, диктуються напрямки, в якому будуть прямувати нанопродукти (в тому числі й фарби). Нанотехнології посприяли розробці спеціальних лакофарбових покриттів, які називаються „smart coatings” (інтелектуальні покриття). До них відносяться:

• Фарби, які самостійно усувають пошкодження зовнішнього лакофарбового покриття, що протягом років застосовуються для фарбування літаків і космічних ракет виробництва SpaceX. На сьогодні в автомобільній промисловості такі фарби можна зустріти на автомобілях преміум марок.
• Камуфляжні покриття для оборонної промисловості, які використовуються для багатьох прототипів нового військового обладнання. На сьогодні найбільшою проблемою являється стійкість такого покриття.
• Покриття, яке сигналізує про негерметичності й інші несправності в системі. У перспективі його будуть застосовувати не тільки в будівельному обладнанні, але також і в автомобільній промисловості, завдяки чому можна буде значно швидше й легше виявити негерметичність.
• Покриття, яке реагує у визначений спосіб на коливання температури. Таке термічне покриття вже можна зустріти, а його застосування в автомобільній промисловості, особливо в тюнінгу стає стандартом.
• Визначення „smart coatings” відноситься також до фарб, які проявляють антибактеріальні властивості, в яких застосовуються частинки наносрібла. Дані матеріали інколи називають „functional coatings” (функціональне покриття)  через функцію, яку вони виконують, в даному випадку – антибактеріальну. Наночастинки деяких наповнювачів (серед них – двоокис кремнію) підвищують механічну стійкість лакофарбового покриття для деревини, а від нанооксидів металу залежить захист фарбованої поверхні від дій ультрафіолетових променів і забезпечення добрих антикорозійних властивостей. Продукти нанотехнологій також застосовують у виробництві фарб. Вони входять в склад сполучної речовини фарби, і впливають на підвищення адгезії до основи, забезпечуючи ідеальне заповнення пор.

Автомобільна фарба, яка самостійно очищається

           Наприклад, наносрібло проявляє значно сильнішу антибактеріальну та протигрибкову дію, ніж срібло у вигляді макро- чи мікрочастинок, а його ефективність зростає пропорційно разом зі зменшенням величини частинок (чим менші частинки, тим активніша поверхня). Німецькі та японські автомобільні концерни позитивно налаштовані на технологічні рішення даного типу. Тривають дослідницькі роботи над застосуванням такого покриття в громадському транспорті. Самоочисні й антибактеріальні поверхні можуть творити дива в образі міст, які постійно зростають (Токіо вже нараховує 38 млн. мешканців). У виробництві покриття застосовуються органічні й неорганічні матеріали, але також сучасні штучні матеріали, такі як композити й метаматеріали.

           Хоча останнім часом масово виникають нові технології, завдяки яким можна отримати функціональне покриття, часто такі рішення залишаються в межах лабораторій, і їх неможливо застосувати на великих поверхнях. Викликом для технологів буде адаптація таких методів до потреб промисловості, так щоб шари функціонального покриття можна було наносити на об’єкти з великою поверхнею.

           Наступна проблема покриття цього типу – небажана інтерференція між окремими шарами, які застосовуються на пофарбованих поверхнях. Перед нами ще довгий шлях, перш ніж отримаємо продукти, які відповідають всім очікуванням.

           Кожного дня ми бачимо продукти, властивості яких ми не завжди вірно оцінюємо. Наприклад, ми можемо самі подбати про те, щоб покриття нашого автомобіля було хоча б трохи "самоочисне". Достатньо застосувати віск (наприклад, WAX марки Profix) і за короткий час без вторгнення в наносвіт отримаємо не тільки дзеркальне лакофарбове покриття, але, що також важливо, довготривалу чистоту поверхні.
 

За нанотехнологіями будуть мільярди доларів

           Останні прогнози вказують, що вартість продажу покриттів з нанотехнологіями в 2021 році перевищить 1 млд. дол. Крім того, експерти придивились до головних сфер застосування функціональних покриттів: будівництво, автомобільна промисловість, авіація, медицина, текстильна галузь. Будівництво – найбільший сектор, в якому застосовуються даного типу продукти. В 2021 році вартість продаж нанопокриттів в цій галузі складатиме 625 млн.дол. Це будуть перш за все покриття, які самостійно очищаються, але які все ще вимагають вдосконалення з точки зору міцності. Доступні на сьогодні рішення не достатньо стійкі до важких кліматичних умов, у яких перебувають в основному дахи й фасади будинків. На другому місці знаходиться автомобільна промисловість. Вартість функціональних покриттів, яке продаватимуться в 2021 році в цьому секторі повинна скласти 450 млн.дол. Найбільші шанси в цій галузі мають фарби, які самостійно відновлюються. Завдяки ним ми не будемо більше боятись подряпин на кузові наших автомобілів.

           Це чекає на нас в недалекому майбутньому. Багато фірм, бажаючи йти в ногу з новинками, розпочали інтенсивні роботи над розробкою інноваційних покриттів з нанотехнологіями. Ще кілька років і наш автомобіль буде стійкіший до механічних пошкоджень, зберігаючи ефектний колір, а може стане можливою зміна кольору автомобіля в залежності від настрою водія (цікаво, які зміни кольору можна було б помітити, стоячи в величезному заторі).

"Сучасна Автомайстерня" № 12 (118) 2017