«Создание технологических основ получения и промышленного производства наноразмерных и наноструктурных материалов и продуктов на их основе»

Описание проекта/технологии

Название

• наноразмерные материалы – порошки, волокна, трубки,
  
• наноструктурные пленки и покрытия,
  
• наноструктурные объемные материалы.
  

Технологическая сфера

Назначение/описание

• Нанопорошки металлов и химических соединений – средний размер частиц 30-100 нм, порошки микрокапсулированы деагломерированы и фракционированы, содержание основной фазы 99,9 %.;
  
• Абразивные субмикронные и порошки (нитриды, карбиды, оксиды), легирующие порошковые материалы, компоненты керамики – размер частиц ₉₇ = 0,2 мкм; ₉₇ = 0,3 мкм; ₉₇ = 0,5 мкм; ₉₇ = 0,7 мкм; ₉₇ = 1,0 мкм и т.д.;
  
• Биологически активные вещества и лекарственные субстанции – размер частиц в микронном диапазоне, порошки деагломерированы и микро-капсулированы;
  
• Металлосодержащие присадки к смазочным материалам на основе нанопорошков мягких металлов – размер наночастиц 150 – 200 нм;
  
• Нановолокна для производства высокопрочных композиционных материалов – оксигидроксидные фазы алюминия, диаметр 5 нм, длина 100-200 нм, удельная поверхность 300-400 м²/г ;
  

• Имплантаты для ортопедии и травматологии из биокомпозиционного материала на основе наноструктурного титана – соотношение Ca/P – 0,45, адгезионная прочность >4 МПа, толщина покрытия – 80 мкм;
  
• Конструкционная керамика на основе диоксида циркония и изделия из нее – ключевые характеристиками предела прочности на изгиб 800-1200 МПа при вязкости разрушения до 20 МПа*м½ и плотности 5,8-6,0 г/см ^3;
  
• Крепежные центра для электрохимической обработки из конструкционной нанокерамики – крепежный центр из нанокерамики весит около 50 гр.;
  
• Разделительная шайба из конструкционной нанокерамики для погружных насосов – масса 200 гр.;
  
• Твердый электролит из конструкционной нанокерамики для датчиков определения содержания кислорода в расплавах металлов – изделие весом около 1 гр.;
  
• Нанокерамические лопатки для пусковых турбин авиационных двигателей – рабочая температура нанокерамических лопаток ГТД ожидается, составит, до 2000С. Вес изделия – около 100гр.;
  

• Оборудование для нанесения наноструктурных поверхностных слоев на режущий инструмент, детали машин и механизмов.
  

• Нанопорошки металлов и химических соединений – ЭВП-порошки удобны в обращении – менее пирофорны или непирофорны в сравнении с порошками, полученными другими методами.
  
• Абразивные субмикронные и порошки (нитриды, карбиды, оксиды), легирующие порошковые материалы, компоненты керамики – увеличение производительности, ликвидировати, отсутствие проблем, связанных с утилизацией токсичных отходов и вредностью производства;
  
• Биологически активные вещества и лекарственные субстанции – высокая чистота продукта, высокая доля выхода экстрагируемых веществ;
  
• Металлосодержащие присадки к смазочным материалам на основе нанопорошков мягких металлов – обеспечивают снижение износа двигателя в 1,5 раза, расхода масла до 20%, топлива до 5%, дымности в 1,4-1,6 раза и токсичности выхлопных газов на 20%-30%, снижение вибрации подшипников на 25 – 30 % и увеличение ресурса работы подшипников в 1,5 – 2 раза;
  
• Нановолокна для производства высокопрочных композиционных материалов – увеличение прочностных характеристик термопластов на 200 – 300 % относительно базового полимера за счет введения керамических нановолокон;
  

• Имплантаты для ортопедии и травматологии из биокомпозиционного материала на основе наноструктурного титана – известные медицинские имплантаты из никелида титана содержат в поверхностных слоях вредный для организма никель в концентрациях не менее 10 ат.%.
  
• Конструкционная керамика на основе диоксида циркония и изделия из нее – ведущие мировые поставщики нанокерамических материалов на рынок выпускают конструкционную нанокерамику с вязкостью разрушения 8-10 МПа*м1/2, плотностью 5,7-6,0 г/см3. При этом ключевой показатель - предел прочности на изгиб составляет от 651 МПа до 800-1100 МПа;
  
• Крепежные центра для электрохимической обработки из конструкционной нанокерамики – твердостью не менее чем в 2 раза выше, чем тантала и в 2-3 раза более высокий ресурс работы центров и сохранение прецизионной точности при электрохимической обработке;
  
• Разделительная шайба из конструкционной нанокерамики для погружных насосов – коррозионная и абразивная стойкость нанокерамики в 3-5 раз выше, чем у металлических и текстолитовых разделительных шайб;
  
• Твердый электролит из конструкционной нанокерамики для датчиков определения содержания кислорода в расплавах металлов – более высокую однородность структуры, высокая стабильность результатов измерений;
  
• Нанокерамические лопатки для пусковых турбин авиационных двигателей – вязкоупругие и прочностные свойства нанокерамики позволят обеспечить срок службы не ниже срока службы титановых изделий, однако при этом будет достигнута более высокая рабочая температура;
  
• Сопла гидромониторов из конструкционной нанокерамики – высокая износостойкость обеспечивает в 1,5-2 раза более высокий ресурс работы по сравнению с изделиями из твердых сплавов;
  
• Заготовки для биоимплантантов из пористой нанокерамики – высокая прочность соединения с костной тканью, не токсичен, лишен хрупкости, устойчив к знакопеременным нагрузкам, обладает высокой износоустойчивостью, характер пористости близок к поровой структуре костной ткани, а механические свойства идентичны свойствам натуральной кости.
  

• Оборудование для нанесения наноструктурных поверхностных слоев на режущий инструмент, детали машин и механизмов – технологии модификации и упрочнения инструмента, деталей машин и механизмов уникальны и позволяют добиться в разы более высоких прочностных свойств и ресурса работы изделий по сравнению с традиционными технологиями.
  

Конкурентные преимущества (экономические)

• Нанопорошки металлов и химических соединений – низкая себестоимость цена 60 - 100 $ за 1 кг. при цене на международном рынке от 200 до 1000 $/кг;
  
• Биологически активные вещества и лекарственные субстанции – цена порошков лекарственных субстанций составит 15-50 $/кг., при стоимости аналога 20-150 $/кг.
  
• Металлосодержащие присадки к смазочным материалам на основе нанопорошков мягких металлов – цена 2,3 $ за 200 мл присадки (аналог от 1,6 до 50 $. за упаковку 250 мл.);
  
• Нановолокна для производства высокопрочных композиционных материалов – 200 $ за 1 кг.
  

• Имплантаты для ортопедии и травматологии из биокомпозиционного материала на основе наноструктурного титана;
  
• Конструкционная керамика на основе диоксида циркония и изделия из нее – дешевле в 8-10 раз в сравнении с зарубежными аналогами;
  
• Крепежные центра для электрохимической обработки из конструкционной нанокерамики – цена единицы изделия составляет 3,3 $/шт. Цена танталовых центров на порядок выше цены предлагаемых материалов.
  
• Разделительная шайба из конструкционной нанокерамики для погружных насосов – цена – 3,3 $/шт. (значительно меньше затрат на ее замену);
  
• Твердый электролит из конструкционной нанокерамики для датчиков определения содержания кислорода в расплавах металлов – цена керамической части 0,8 $/шт. Аналог стоит не менее 1 $/шт;
  
• Нанокерамические лопатки для пусковых турбин авиационных двигателей – цена лопатки из нанокерамики 100 $/шт. при аналогичной цене стандартной титановой пусковой лопатки – около 100$%;
  
• Сопла гидромониторов из конструкционной нанокерамики – цена изделий из нанокерамики 200$/шт;
  
• Заготовки для биоимплантантов из пористой нанокерамики – цена 1-2 тыс. $/шт., а изготавливаемые из титановых сплавов эндопротезы стоят на рынке от 1 до 3 тыс. $;
  

• Оборудование для нанесения наноструктурных поверхностных слоев на режущий инструмент, детали машин и механизмов – цена установки – от 150 тыс. $. Цена аналогов – от 300 тыс. $.
  

• Нанопорошки металлов и химических соединений – чистота продукта связана только с чистотой исходного металла и инертной атмосферы, в который проводиться процесс;
  
• Абразивные субмикронные и порошки (нитриды, карбиды, оксиды), легирующие порошковые материалы, компоненты керамики – увеличение класса точности;
  
• Биологически активные вещества и лекарственные субстанции – доведение биологического материала до размеров наночастиц, что позволяет увеличь выход активных веществ;
  
• Нановолокна для производства высокопрочных композиционных материалов – полная совместимость керамических нановолокон с полимерной матрицей.
  
• Нанокерамические лопатки для пусковых турбин авиационных двигателей – увеличение рабочей температуры до 2000 С.
  

• Имплантаты для ортопедии и травматологии из биокомпозиционного материала на основе наноструктурного титана – высокая биосовметимость;
  
• Конструкционная керамика на основе диоксида циркония и изделия из нее – расширение области применения материала в автомобилестроении, металлургии, авиакосмической индустрии;
  
• Заготовки для биоимплантантов из пористой нанокерамики – высокая биохимическая совместимость.
  

• Оборудование для нанесения наноструктурных поверхностных слоев на режущий инструмент, детали машин и механизмов – использование уникальной экологически чистой технологии модификации и упрочнения инструмента, деталей машин и механизмов.
  

Текущая стадия развития разработки/технологии

Стадия коммерциализации

Режим охраны и порядок использования интеллектуальной собственности (ИС)

Общая стоимость проекта

Источники финансовых средств

Направления расходования финансовых средств (тыс. руб.)

- оборудование

- материалы

- оплата труда

- прочие расходы (указать)

Организации – соисполнители

• Институт сильноточной электроники СО РАН;
  
• Томский государственный университет;
  
• Томский политехнический университет;
  

Необходимая помощь от возможного партнера