Нанозброя проти свинцю

Людство наполегливо, крок за кроком просувається до створення «чистої цивілізації». Приміром, свого часу вдалося замінити ртутні люмінесцентні лампи на менш шкідливі натрієві. Тепер настала черга ультразвукової техніки. Як видалити з неї небезпечний свинець?

Це особливо важливо для медицини, де ультразвукові дослідження давно вже звичайна річ, а парк відповідних апаратів є масовим. Євросоюз своїм рішенням запропонував заборонити використовувати свинець в ультразвукових апаратах. Та чим же його замінити? Завдання було поставлене перед науковою громадськістю, розв’язати його намагалися в багатьох країнах.

Учені донецького науково-технологічного центру «Реактив­електрон» НАН України офіційно працюють над цією темою менше трьох років. У науці термін не дуже великий. І все-таки домоглися дійсно революційних результатів. А завдання було аж ніяк не просте — навчитися управляти властивостями матеріалу, не використовуючи свинець як головний компонент п’єзоматеріалів. Ученим центру вдалося створити матеріал, який можна використовувати в ультразвукових апаратах замість шкідливого свинцю.

Наука на роздоріжжі

Чим небезпечний свинець? Медики твердять: це високо­токсичний матеріал, який уражає нервову систему людини й має високу кумулятивну здатність (іншими словами — має властивість накопичуватися). І все-таки повністю відмовитися від нього людство поки не може.

— На початку шляху наші вчені нагадували витязя на роздоріжжі, — розповідає завідувач відділу наноструктурних функцій матеріалів НТЦ «Реактив­електрон» Володимир Погібко. — У який бік рухатися? Необхідно було навчитися управляти властивостями створюваного матеріалу. Для цього є, як мінімум, два шляхи. Перший припускав варіації з хімічним складом. Щось можна було додати, щось зменшити, увести якийсь новий компонент… І так доти, доки матеріал не покаже нові поліпшені характеристики.

У Донецьку цей шлях подолали. І дійшли висновку: домогтися кардинальних змін за допомогою таких варіацій досить складно. 

— Другий варіант — це шлях у невідоме, — веде далі Володимир Михайлович. — Ми вирішили спробувати управляти властивостями майбутнього матеріалу через його стан. Приміром, графіт і алмаз — це той самий матеріал, тільки стан у них різний. Тож, не відмовляючись цілком від хімічного впливу на матеріал, для управління його властивостями ми використовували нанотехнології, іншими словами — втрутилися в саму структуру.

Не поступатися лижнею

— Використовуючи нанотехнології, змінюючи структуру матеріалу, тепер ми можемо одержувати екстремально високі його параметри, — говорить старший науковий співробітник «Реактивелектрону» Людмила Гусакова.

У Донецьку одержали безсвинцевий, екологічно чистий п’єзокерамічний матеріал із чутливістю в 4—5 разів вищою, ніж свинець. А це означає, що свинцю в ультразвукових апаратах нарешті можна дати повну відставку.

Чому, крім заміни свинцю в п’єзокераміці, необхідно підвищувати її п’єзочутливість? Звичайно, ультразвукове випромінювання — не флюорографія й тим більше не рентген, однак у медицині будь-який зовнішній вплив на організм слід зводити до мінімуму. Підвищення чутливості п’єзодатчиків у апаратах УЗО-діагностики не тільки знижує рівень випромінювання, а й робить точнішими результати медичних досліджень.

Отак ще не прийнята в Євросоюз Україна по суті попрацювала на нього більше від інших: отримані за кордоном аналогічні матеріали багато в чому поступаються донецьким. За словами Володимира Погібка, перемога донецьких учених над свинцем в ультразвукових апаратах принесла не тільки задоволення, а й чималі зобов’язання: «Тепер ми не можемо втратити набраного темпу, поступитися лижнею».

Можемо. Але не хочемо?

Тадиційне в таких ситуаціях запитання: чи впроваджена ця важлива розробка, який ефект отримано?

— Справа вчених — дослідження, розробки, одержання необхідних результатів, — переконаний директор НТЦ «Реактивелектрон», лауреат Державної премії, заслужений винахідник України, доктор технічних наук Володимир Поліщук. — Це і є продукція нашого центру. Усе інше — упровадження, використання, прибуток — справа держави, бізнесу, підприємців. Тільки так народжуються інновації, тільки так можна захистити вітчизняний ринок, на який не треба ввозити щось чуже, коли вже є своє (і набагато краще). Звичайно, ми як могли сприяли впровадженню, самі поставляли свою продукцію в зарубіжні країни. Але ця робота для нас не головна.

Усе це абсолютно правильно. Але все-таки досягнення
«Реакти­в­­електрону» викликають ще одне не дуже оригінальне запитання: а чи потрібні нанотехнології Україні? Чи ми рухатимемо для високорозвиненої економіки Європи незатребуваний у рідній країні прогрес?

Донецькі вчені переконані: позиція держави, закони й рівень розвитку української економіки такі, що реалізувати досягнення рідної науки непросто. А вже нанотехнології — тим більше. Так, «Реактивелектрон» створює нові матеріали з новими властивостями. Але прорив можливий лише за наявності виробництва продукції на їхній основі. Тільки тоді створені шляхом управління наноструктурою нові матеріали дадуть народження новому поколінню приладів і обладнання для атомників, ювелірів, медиків, геологів, екологів, хіміків… Практика ж в Україні поки обмежена словом «можемо».

Навіть у масштабах одного науково-технічного центру прикладів — безліч.

«Реактивелектрон» — це створення нових матеріалів на основі феритів, а також п’єзокераміки. Нанотехнології з використанням нових властивостей феритів — перспективи космічного рівня. Можна згадати й бронетехніку, захищену нанопокриттям, і матричні матеріали паливних елементів у атомних реакторах, і хімічно стійкі покриття виробів (для роботи в агресивних середовищах)… Все це вже створено, але наскільки ефективно працює? Згадаємо ту ж систему «Стелс», яка забезпечує невидимий захист літаків від радіолокації. Фахівцями «Реактивелектрону» був розроблений цілий комплекс матеріалів такого призначення для «оборонки». «Невловимими» можуть бути не тільки літаки, а й танки, будь-яка техніка. Класика — приклад із «Кольчугою», для якої в центрі створені матеріали, що захищають проти радіолокаційного виявлення. Однак жодного замовлення від Міноборони донецькі фахівці так і не одержали.

Та й медики, на жаль, поки «не дозріли» до належної поваги до нанотехнологій. Проблем в УЗО-апаратури, завезеної в країну з-за кордону, чимало. Цю техніку треба сертифікувати, налаштувати, ремонтувати. А це додаткові витрати. УЗО-прилади швидко горять через вихід із ладу чутливих датчиків. У «Реактив­електроні» раніше був розроб­лений матеріал, який забезпечує таким приладам більший термін експлуатації. Але доля чергового ноу-хау донецьких дослідників поки під великим сумнівом.

Довідка «УТГ»

НТЦ «Реактивелектрон» НАН України заснований у 1959 році як підрозділ Інституту чистих реактивів (нині — НДІ хімічних реактивів і особливо чистих хімічних речовин «ІРЕА», м. Москва). У 1967 році донецький підрозділ інституту перетворений на ВНДІ «Реактивелектрон».

Напрямки науково-дослідних робіт — матеріали особливої чистоти для електронної техніки; хімічно чисті речовини та реактиви; тугоплавкі сполуки та композиційні матеріали на їхній основі; проектування хімічних виробництв; утилізація відходів хімічної, металургійної та вуглевидобувної промисловості; метрологія, стандартизація; сертифікація матеріалів і виробничих технологій.