Нанооружие против свинца
Человечество упорно, шаг за шагом продвигается к созданию «чистой цивилизации». К примеру, в свое время удалось заменить ртутные люминесцентные лампы более безвредными натриевыми. Теперь подошла очередь ультразвуковой техники. Как удалить из нее опасный свинец?
Это особенно важно для медицины, где ультразвуковые исследования давно стали привычными, а парк соответствующих аппаратов — массовым. Евросоюз своим решением предложил запретить использование свинца в ультразвуковых аппаратах. Но чем же его заменить? Перед научной общественностью была поставлена соответствующая задача, решить ее пытались во многих странах.
Ученые донецкого научно-технологического центра «Реактивэлектрон» НАН Украины официально занимаются этой темой менее трех лет. В науке срок не бог весть какой. И все же добились поистине революционных результатов. А задача была отнюдь не простой — научиться управлять свойствами материала, не используя свинец в качестве главного компонента пьезоматериалов. В итоге ученым центра удалось создать материал, который можно использовать в ультразвуковых аппаратах вместо вредного свинца.
Наука на распутье
Чем опасен свинец? Медики утверждают: это высокотоксичный материал, поражающий нервную систему человека и имеющий высокую кумулятивную способность (иными словами — обыкновение накапливаться). И все же полностью отказаться от него человечество пока не может.
— В начале исследований наши ученые напоминали витязя на распутье, — рассказывает заведующий отделом наноструктурных функций материалов НТЦ «Реактивэлектрон» Владимир Погибко. — В какую сторону двигаться? Необходимо было научиться управлять свойствами создаваемого материала. Для этого есть, как минимум, два пути. Первый предполагал вариации с химическим составом. Что-то можно было добавить, что-то убавить, ввести какой-то новый компонент… И так до тех пор, пока материал не покажет новые улучшенные характеристики.
В Донецке этот путь прошли до конца. И сделали вывод: добиться кардинальных изменений с помощью подобных вариаций весьма сложно.
— Второй вариант — сплошная езда в неведомое, — продолжает Владимир Михайлович. — Мы решили попробовать управлять свойствами будущего материала через его состояние. К примеру, графит и алмаз — это один и тот же материал, только в разных состояниях. Так что, не отказываясь полностью от химического воздействия на материал, для управления его свойствами мы применили нанотехнологии, иными словами — вторглись в саму структуру.
Не уступать лыжни
— Используя нанотехнологии, изменяя структуру материала, теперь мы можем получать экстремально высокие его параметры, — говорит старший научный сотрудник «Реактивэлектрона» Людмила Гусакова.
В Донецке получили бессвинцовый, экологически чистый пьезокерамический материал с чувствительностью в 4—5 раз более высокой, чем свинец. А это означает, что свинцу в ультразвуковых аппаратах наконец можно дать полную отставку.
Почему, помимо замены свинца в пьезокерамике, необходимо повышать ее пьезочувствительность? Конечно, ультразвуковое излучение — не флюорография и тем более не рентген, однако в медицине любое внешнее воздействие на организм следует сводить к минимуму. Повышение чувствительности пьезодатчиков в аппаратах УЗИ-диагностики не только снижает уровень излучения, но и повышает точность результатов медицинских исследований.
Вот так, еще не будучи принятой в Евросоюз, Украина по сути сработала на него как никто другой: полученные за рубежом аналогичные материалы во многом уступают донецкому. По словам Владимира Погибко, победа донецких ученых над свинцом в ультразвуковых аппаратах принесла не только удовлетворение, но и немалые обязательства: «Теперь мы не можем потерять набранного темпа, уступить лыжню».
Можем. Но не хотим?
Традиционный в таких ситуациях вопрос: внедрена ли столь важная разработка, какой эффект получен?
— Дело ученых — исследования, разработки, получение необходимых результатов, — убежден директор НТЦ «Реактивэлектрон», лауреат Государственной премии, заслуженный изобретатель Украины, доктор технических наук Владимир Полищук. — Это и есть продукция нашего центра. Все остальное — внедрение, использование, прибыль — дело государства, бизнеса, предпринимателей. Только так рождаются инновации, только так можно защитить отечественный рынок, на который не надо ввозить что-то чужое, когда уже есть свое (и намного лучше). Конечно, мы по мере сил способствовали внедрению, сами поставляли свою продукцию в ряд зарубежных стран. Но эта работа для нас не главная.
Все это абсолютно правильно. Но все же достижения «Реактивэлектрона» вызывают еще один не очень оригинальный вопрос: а нужны ли нанотехнологии Украине? Или же мы будем двигать невостребованный в родной стране прогресс для высокоразвитой экономики Европы?
Донецкие ученые убеждены: позиция государства, законы и уровень развития украинской экономики таковы, что реализовать достижения родной науки непросто. А уж нанотехнологии — тем более. Да, «Реактивэлектрон» создает новые материалы с новыми свойствами. Но прорыв возможен лишь при наличии производства продукции на их основе. Только тогда созданные путем управления наноструктурой новые материалы дадут рождение новому поколению приборов и оборудования для атомщиков, ювелиров, медиков, геологов, экологов, химиков… Практика же в Украине пока ограничена словом «можем».
Даже в масштабах отдельно взятого научно-технического центра примеров — масса.
«Реактивэлектрон» — это создание новых материалов на основе ферритов, а также пьезокерамики. Нанотехнологии с использованием новых свойств ферритов — перспективы космического уровня. Можно вспомнить и бронетехнику, защищенную нанопокрытием, и матричные материалы топливных элементов в атомных реакторах, и химически стойкие покрытия изделий (для работы в агрессивных средах)… Все это уже создано, но насколько эффективно работает? Вспомним ту же систему «Стелс», обеспечивающую невидимую защиту самолетов от радиолокации. Специалистами «Реактивэлектрона» разработан целый комплекс материалов подобного назначения для «оборонки». «Неуловимыми» могут быть не только самолеты, но и танки, любая техника. Классика — пример с «Кольчугой», для которой в центре созданы материалы, защищающие от радиолокационного обнаружения. Однако ни единого заказа от Минобороны донецкие специалисты так и не получили.
Да и медики, увы, пока «не дозрели» до должного уважения к нанотехнологиям. Проблем у УЗИ-аппаратуры, завозимой в страну из-за рубежа, немало. Эту технику надо сертифицировать, настраивать, ремонтировать. А это дополнительные траты. УЗИ-приборы быстро горят из-за выхода из строя чувствительных датчиков. В «Реактивэлектроне» ранее был разработан материал, обеспечивающий таким приборам больший срок эксплуатации. Но судьба очередного ноу-хау донецких исследователей пока под большим вопросом.
Справка «УТГ»
НТЦ «Реактивэлектрон» НАН Украины основан в 1959 году как подразделение Института чистых реактивов (ныне — НИИ химических реактивов и особо чистых химических веществ «ИРЕА», г. Москва). В 1967 году донецкое подразделение института преобразовано во ВНИИ «Реактивэлектрон».
Направления научно-исследовательских работ: материалы особой чистоты для электронной техники; химически чистые вещества и реактивы; тугоплавкие соединения и композиционные материалы на их основе; проектирование химических производств; утилизация отходов химической, металлургической и угледобывающей промышленности; метрология, стандартизация; сертификация материалов и производственных технологий.
