авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
-- [ Страница 1 ] --

Российская академия сельскохозяйственных наук

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Государственное научное учреждение

Всероссийский научно-исследовательский

институт

электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ)

Московский государственный агроинженерный университет

им. В.П. Горячкина (МГАУ)

ФГНУ "Российский научно-исследовательский институт

информации и технико-экономических исследований

по инженерно-техническому обеспечению АПК"

(ФГНУ "РОСИНФОРМАГРОТЕХ") ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ ТРУДЫ 6-й Международной научно-технической конференции (13 - 14 мая 2008 года, г.Москва, ГНУ ВИЭСХ) Часть 5 НАНОТЕХНОЛОГИИ И ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Москва 2008 УДК 631.371:621.311 ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ. Труды 6-й Международной на учно-технической конференции (13 – 14 мая 2008 года, г.Москва, ГНУ ВИЭСХ). В 5-х частях. Часть 5. НАНОТЕХ НОЛОГИИ И ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫЕ ТЕХНО ЛОГИИ – М.: ГНУ ВИЭСХ, 2008. – 256 с.

РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ:

Д.С. Стребков, академик Россельхозакадемии, доктор техн. наук Б.А. Рунов, академик Россельхозакадемии, доктор с.-х. наук В.Р. Краусп, доктор техн. наук И.М. Кузнецов, канд. техн. наук Н.Ф. Молоснов, канд. техн. наук Научный редактор, ответственный за выпуск:

канд. техн. наук, Заслуженный энергетик России Н.Ф. Молоснов ISSN 0131 – © Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрифи кации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ), 2008.

О РАЗВИТИИ НАНОТЕХНОЛОГИЙ В АГРОИНЖЕНЕРНОЙ СФЕРЕ АПК Академик РАСХН Д.С. Стребков (ГНУ ВИЭСХ) Начало исследований по нанотехнологии относится к 18 ве ку [1, 2]:

В 1827 г. шотландский ботаник Р. Броун открыл беспоря дочное движение цветочной пыльцы в жидкости (броуновское дви жение) [3]. В 1850–1860 гг. М. Фарадей опубликовал работы по рас сеиванию света водными коллоидными растворами и стёклами.

Шведский ученый Т. Сведберг за исследование дисперсных веществ и определение размеров коллоидных частиц в 1926 г. получил Нобе левскую премию 21 мая 2006 г. Президент России утвердил приоритетные на правления развития науки, технологий и техники РФ, к числу кото рых принадлежит «Индустрия наносистем и материалы» В рамках этого направления реализуется критическая технология «Нанотех нологии и наноматериалы». Правительство РФ 2 августа 2007 г. ут вердило Федеральную целевую программу «Развитие инфраструк туры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008 – 2010 гг.» с объемом финансирования 27, 733 млрд. руб.



Нанотехнология – это совокупность методов создания и со вершенствования объектов с размерами менее 100 нм хотя бы в од ном измерении, которые имеют новые свойства по сравнению с объ ектами больших размеров и позволяющих их интегрировать в сис темы большого масштаба. Наночастицы размером менее 100 нм на ходятся на границе квантового и классического микромира в мета стабильном состоянии, когда их физико-химические свойства зави сят от размера Следствием размерных эффектов является необычные харак теристики наноматериалов: сверхпрочность, сверхпластичность, по вышенная коэрцетивная сила, низкие износ и трение (табл. 1).

Таблица Наноструктурные материалы Нанопорошки металлов и сплавов Нанополимеры Углеродные наноструктуры и фуреллены Нанопористые материалы Нанокомпозиты Биологические наноматериалы и объекты Решением Бюро отделения механизации электрификации и автоматизации (ОМЭСХ) Россельхозакадемии ВИЭСХ определен головной организацией ОМЭСХ по нанотехнологии. В ВИЭСХе создана лаборатория «Нанотехнологии в сельском хозяйстве» (заве дующий лабораторией к.т.н. Митрофанов О.И.). Создан научно методический Совет по нанотехнологиям в агроинженерной сфере.

Разработана программа работ институтов отделения по раз витию нанотехнологий в агроинженерной сфере. Программа содер жит 23 раздела, участвуют 18 НИИ Россельхозакадемии и других ведомств. В ВИЭСХе проводятся работы по трем основным направ лениям:

Проводится разработка многослойных фотоэлектрических наноструктур и нанокристаллических солнечных элементов. На их основе будут созданы промышленные солнечные элементы с пока зателями, в несколько раз превышающими существующие.

Разрабатываются новые керамические фильтры и катализа торы обработки многофазных жидкостей, которые позволят полу чать биотопливо высокого качества очистки. При этом на наноуров не будут решаться задачи разработки нанодобавок и катализаторов, обеспечивающих полноту сгорания и увеличение коэффициента по лезного действия установок по производству биотоплива.

Ведется разработка принципиально новых наноустройств, материалов и систем, обеспечивающих широкое внедрение высоких технологий в сельскохозяйственное производство. Разрабатываются наноэлектронные устройства диагностики и лечения заболеваний животных и защиты растений. Сельскохозяйственные технологии будут более точно и с меньшими затратами осуществлять производ ство мяса, молока, яиц и другой продукции.

Рассмотрим эти направления более подробно.

1. Фотоэффект в наноструктурах Новое направление в технологии наносистем, использующее гетерогенные оптические материалы с металлическими наночасти цами, имеющими плазмонные резонансы, получило название «нано плазмоника». Наноплазмоника находит практическое применение для повышения эффективности солнечных элементов, изготовления нанолинз, обработки нанообъектов, высокочувствительных биосен соров.





В ВИЭСХе разрабатываются новые конструкции солнечных элементов, в фоточувствительный слой которых дополнительно внедрены металлические наночастицы размером 10-30 нм при кон центрации указанных наночастиц в указанном слое (1-10)-10- объемных долей.

Металлические наночастицы выбраны так, что частота их плазменного резонанса находится вблизи максимума спектра по глощения нанокристаллов, и диэлектрическая проницаемость среды фоточувствительного слоя наносолнечного элемента на частоте сол нечного излучения существенно возрастает, что в свою очередь при водит к существенному возрастанию эффективности генерации электронно-дырочных пар. На конструкцию нанокристаллического солнечного элемента и способ его изготовления ВИЭСХом получено решение о выдаче патента РФ.

Технологии получения наноструктур приведены в табл. 2.

Таблица Технологии получения наноструктур и нанокластеров Молекулярно-лучевая эпитаксия Электронно-лучевое напыление Магнетронное распыление* Газофазный синтез Плазмохимический синтез* Осаждение из коллоидных растворов* Электровзрыв и электрогидравлический удар Ультразвуковая и кавитационная обработка* Мембранные технологии *Выделенные технологии освоены в ВИЭСХе Магнетронное распыление плёнок просветляющего покры тия из пятиокиси тантала толщиной 80-150 нм используется в ВИ ЭСХе с 1990 г. при изготовлении солнечных элементов (рис. 1). Для изготовления контактов к солнечным элементам методом сеткогра фии используются нанопорошки никеля и серебра с размерами час тиц 30-100 нм (рис. 2). В технологии создания многослойных фото электрических структур на основе диодных структур из монокри сталлического кремния используют процессы активации поверхно сти кремния в растворе коллоидного золота с размерами частиц 10 – 100 нм. Такая обработка позволяет значительно увеличить адгегию контактных слоев и снизить переходное сопротивление контакта металл-кремний (рис. 3).

Рис. 1. Магнитронное распыление плёнок просветляющего покрытия из пятиокиси тантала толщиной 80-150 нм Рис. 2. Нанопорошки никеля и серебра Рис. 3. Активация поверхности кремния с размерами частиц 30-100 нм для из- коллоидным раствором золота с размерами готовления контактов к солнечным наночастиц 30–150нм. Используется с 1990 г.

элементам методом сеткографии при изготовлении солнечных элементов 2. Кавитационная нанотехнология получения биогидротоплива Разрабатывается технология получения смесевого дизельно го биогидротоплива с целью увеличения количества легких углево дородов, понижения температуры кристаллизации и снижения коли чества вредных выбросов продуктов сгорания дизельных двигате лей за счет разрыва длинных полимерных цепочек ароматиче ских углеводородов и парафинов (рис. 4, 5).

Применение модифицированного смесевого топлива в ди зельных двигателях или энергетических установках приводит к зна чительной экономии топлива, т.к. ароматические, нафтеновые, па рафиновые углеводороды и другие углеводородные составляющие имеют лучшую сгораемость.

По данным лабораторных исследований, после обработки летнего дизельного топлива происходит не только изменение его фракционного состава, но и снижение температуры застывания и вязкости, что значительно повышает экономичность эксплуатации дизелей в зимнее время и их моторесурс. Кроме того, обработка ди зельного топлива позволяет провести эффективное обессеривание топлива. При производстве смесевого дизельного биогидротоплива его объем увеличивается на 20, что позволяет в год получить в сель ском хозяйстве РФ экономию 1 млн. т. дизельного топлива.

Все описанные выше процессы можно проводить одновре менно, что существенно повышает технико-экономические характе ристики их применения. Смесевое дизельное биогидротопливо мо жет использоваться в энергетических установках кораблей, дизель ных электрогенераторов, автомобилей и тракторов с дизельным дви гателем. На способ и устройство для получения смесевого дизельно го биогидротоплива поданы три заявки на изобретения. С использо ванием нанотехнологии по контракту с Минобрнаукой в ГНУ ВИ ЭСХ и ГНУ ВИИТиН разрабатываются новые технологии этерифи кации биодизельного топлива при комнатной температуре с дли тельностью процесса от нескольких секунд до нескольких минут вместо существующих многочасовых процессов этерификации при высокой температуре.

Рис. 5. Установка для получения сме Рис. 4 Установка для получения севого биодизельного топлива произ смесевого биогидротоплива водительностью 2 т/час. Изготовитель производительностью 2 т/час ОНО ОМЗ «Александровский»

3. Наноэлектронные устройства диагностики и лечения заболеваний животных и защиты растений В ВИЭСХе под руководством д-ра техн. наук Крауспа В.Р. разра батывается комплекс наноэлектронных «лабораторий на чипе» с био сенсорами для мониторинга зараженности зерна микотоксинами плес невых грибов и стоит задача создать наноадсорбенты и оборудование для поточной очистки партий зерна от микотоксинов.

При решении поставленной задачи будут устранены потери бо лее 2 млн. тонн зерна, сократятся заболевания и падеж скота, повысит ся качество продовольственного зерна. Экономический эффект для сельского хозяйства и Российской Федерации в целом превысит млрд. рублей в год.

При решении задачи мониторинга и очистки зерна будут созданы:

1. Система электронных наноприборов для определения видов плес невых грибов и степени зараженности зерна;

2. Трёхстадийные технологии очистки зерна от микотоксинов и спор грибов;

3. Технология сертификации зерна на содержание микотоксинов;

4. Схема информационного контроля зараженности зерна на объек тах.

Следующее применение нанотехнологии заключается в разра ботке устройств сверхранней диагностики и лечения мастита у коров.

Начата разработка биоинженерного ряда наноэлектронных «лабораторий на чипе» с биосенсорами для сверхранней диагностики заболеваний коров маститом и устройств адресной доставки наноле карства к больному органу;

При решении поставленной в этой работе задачи в коллектив ном секторе молочного скотоводства Россия получит дополнительно более 900000 тонн молока в год при повышении качества всего произ водимого молока. Экономический эффект - 4,2 млрд. руб. В результате выполнения работы будут созданы:

1. Биоинженерный ряд наноэлектронных «лабораторий на чипе» с биосенсорами для сверхранней диагностики заболеваний коров маститом;

2. Устройства адресной доставки нанолекарства к больному органу;

3. Методика сверхранней диагностики предрасположения животных к маститу;

4. Лечение сверхранних форм мастита безопасными, экологически чистыми природными лечебными средствами.

На указанные нанобиотехнологии поданы 2 заявки на изобре тение.

В ГНУ ГОСНИТИ и в МГАУ им. В.П. Горячкина разрабаты вают технологии упрочнения и восстановления деталей тракторов и сельскохозяйственных машин с использованием нанопорошков метал лов и сплавов и процессов плазменной, электродуговой и электроис кровой обработки. В программу работ включено предложение по соз данию центра коллективного пользования в ВИЭСХ по нанотехноло гиям общей стоимостью оборудования 100 млн. руб. (табл. 3).

Таблица Перечень оборудования коллективного центра пользования ВИЭСХ по нанотехнологии в сельском хозяйстве Технологическая установка локального наносинтеза Установка ионного травления Сканирующий зондовый микроскоп Установка атомного наслаивания Установка нанесения алмазоподобной пленки Установка молекулярно-лучевой эпитаксии Интерференционный микроскоп Гермозона Характеристики и внешний вид оборудования коллективного центра пользования по нанотехнологии представлены на рис. 6-10.

Стойка управления 1 - Двухканальный осциллограф.

2 - Двухканальная система прецизион ного напуска технологических газов.

3 - Система смешения газов, нагрева, 2 детоксикации.

4 - Система формирования электриче 3 ских импульсов воздействия, нагрева, управле ния клапанами, управления лазерным излуче 4 нием.

5 - Система управления стабилизацией туннельного зазора и управления процессами литографии на основе сигнального процессора.

6 - Центральный компьютер для ввода 6 управляющих команд, отображения служебной информации о работе устройств, вывода видео изображения на экран.

7 - Вспомогательный компьютер для 8 управления нанотехнологическими процессами и измерениями.

8 - Бесперебойный источник питания.

Рис. 6 Модуль технологической установки LNS– Рис. 7. Сканирующий зондовый Рис. 8. Установка атомного микроскоп наслаивания Рис.9. Установка нанесения Рис. 10 Установка молекулярно алмазоподобной пленки лучевой эпитаксии Выводы Нанотехнологии в сельском хозяйстве позволяют разрабо тать новые прорывные технологии производства биотоплива и сме севого дизельного топлива, повысить эффективность преобразовате лей солнечной энергии в электрическую энергию, создать новые ма териалы для сельскохозяйственных машин, средства диагностики и лечения заболеваний животных и защиты растений.

Литература 1. Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. М. Физ матлит, 2005. – 406 с.

2. Пул Ч., Дуэнс Ч. Нанотехнологии. / Перевод с англ. – М.: Техносфера, 2004, с. 146-152.

3. Brown R. // Philosoph. Mag, 1827, № 4, р. 161.

ФОРМИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ИНФОРМАЦИОННО КОНСУЛЬТАЦИОННОЙ ПОМОЩИ И ОСВОЕНИЯ ИННОВАЦИЙ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ Член-корр. РАСХН В.Ф. Федоренко (ФГНУ «Росинформагротех») Федеральный закон от 29 декабря 2006 г. № 264-ФЗ «О развитии сельского хозяйства» впервые в новейшей истории страны сформиро вал правовые основы государственной аграрной политики и установил основные ее направления, в число которых включено «развитие науки и инновационной деятельности в сфере агропромышленного комплекса», а также «Совершенствование системы обучения, подготовки и перепод готовки специалистов для сельского хозяйства».

Программный документ, определивший основные направления государственной аграрной политики, конкретные целевые показатели и задачи развития отрасли на ближайшую пятилетку утвержден поста новлением Правительства Российской Федерации от 14 июля 2007 г.

№ 446 в виде «Государственной программой развития сельского хозяй ства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008-2012 годы» (в дальнейшем Госпрограмма), которая предусматривает создание общих условий функционирования сельского хозяйства.

В качестве одного из таких условий Госпрограммой признано оказа ние консультационной помощи сельскохозяйственным товаропроизво дителям и переподготовка специалистов для сельского хозяйства. Оп ределены основные целевые индикаторы и ресурсное обеспечение реа лизации этого направления (таблица).

Анализ структуры и производственно-финансового состояния пред приятий и организаций работающих в сфере сельского хозяйства неза висимо от организационно-правового статуса и формы собственности, с точки зрения востребованности и восприимчивости их прежде всего к услугам по информационно-консультационному обеспечению внедре ния инноваций показывает, что условно они могут быть разделены на три категории:

Первая — эффективно работающие предприятия (около 5% от обще го числа занятых в сфере сельского хозяйства), которые активно вне дряют инновации, ресурсосберегающие технологии, имеют кадровый и ресурсный потенциал. Им необходима адресная информация по инно вационным технологиям и технике, а также аналитические оценки о тенденциях развития отраслей с учетом зональных особенностей.

Вторая категория — предприятия, работающие устойчиво (15% от числа работающих), они готовы к использованию инноваций, но нуж даются в информационно-консультационной поддержке по развитию производства, подготовке инновационных проектов и бизнес-планов.

Третья — остальные (около 80% предприятий), работающие не эффек тивно, требуют внешнего воздействия, силового вмешательства по про движению, внедрению инновации, включая все виды услуг и помощи.

В настоящее время подобные услуги осуществляют: научное обес печение отрасли в регионах выполняют — 27 организаций подведомст венных министерству, 209 научных учреждений Россельхозакадемии, 13 МИС и ряд других структур:

консультирование — в той или иной мере проводят эти же органи зации, а также около 60 консультационных служб созданных в рамках проекта АРИС;

подготовку и переподготовку специалистов для сельского хозяйства ведут 59 ВУЗов, 47 ИПК и около 100 колледжей.

Обеспечение научно-технической информацией и внедрением дос тижений научно-технического прогресса осуществляет на федеральном уровне ФГНУ «Росинформагротех» — единственная сохранившаяся организация, из работавших в системе научно-технической информа ции АПК.

В этой связи и руководствуясь задачами, поставленными Минист ром сельского хозяйства Российской Федерации А.В. Гордеевым, пред лагается сформировать трехуровневую систему информационно консультационного обеспечения внедрения инноваций в сфере сельско го хозяйства:

1) Первый уровень — федеральный, функции государства по коор динации и контролю за созданием условий реализации целей и задач Госпрограммы выполняются Депнаучтехполитикой Минсельхоза России.

Для организации работ по формированию идеологии и методологи ческого обеспечения необходимо сформировать по каждому направле нию управляющему компанию, придав ей статус федерального центра.

Эти функции целесообразно возложить на подведомственные Депнауч техполитики — федеральные государственные учреждения.

Первое направление — информационно-консультационное обеспе чение внедрения инноваций с выполнением функции:

разработка баз данных перспективных технологий в приоритетных подотраслях;

формирование информационных ресурсов по инновациям и передо вому опыту;

аналитическая оценка тенденций развития подотраслей, подготовка и издание рекомендаций;

мониторинг реализации мероприятия.

Второе направление — переподготовка специалистов для сельского хозяйства с выполнением функции:

подготовка преподавателей ВУЗов и ИПК для обучения специали стов;

разработка учетных планов и программ переподготовки;

мониторинг реализации мероприятия.

Анализ показывает, наиболее соответствуют таким критериям, рас положенные в Московском регионе, имеющие соответствующую базу, кадровый потенциал и опыт работы:

– по направлению переподготовка специалистов — ФГОУ ВПО «РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева» с возложением на него функ ций «Федерального учебно-методического центра» (ФУМЦ);

– по направлению информационно-консультационное обеспечение внедрения инноваций ФГНУ «Росинформагротех» с возложением на него функций «Федерального информационно-консультационно инновационного центра» (ФИКИЦ).

При этом для оценки, отбора технологий и инновации для включе ния их в федеральный регистр целесообразно создать институт главных специалистов-экспертов по видам сельскохозяйственного производства.

2. Второй уровень — региональные инновационные центры, зональ ные НИИ, ИПК, агрокластеры, технопарки, учебно-методические цен тры и т.п., выполняются функции:

развитие приоритетных подотраслей сельского хозяйства;

оказание консультационной помощи;

техническая и технологическая модернизация сельского хозяйства;

оказание консультационной помощи;

отбор и экспертиза инноваций и инновационного опыта;

коммерциализация научно-технических разработок, формирование приоритетных задач по освоению инноваций;

адаптация инноваций к зональным условиям, освоение пилотных проектов, оценка результатов и распространение инноваций.

3. Третий уровень — муниципальных образований, сельских посе лений, выполняются функции:

освоение инновационных разработок;

повышение эффективности сельскохозяйственного производства.

Ожидаемые результаты и общие условия реализации Госпрограммы Ожидаемые результаты Общие условия функционирова Задачи реализации ния сельского хозяйства создание предпосылок для устойчи • улучшение жилищных условий Поддержание почвенного плодоро сельской местности (увеличение дия вого развития сельских территорий;

ввода и приобретения жилья в 3, раза по отношению к 2006 г.);

улучшение общих условий функ • повышение обеспеченности сель- Создание системы государственно ского населения питьевой водой до го информационного обеспечения в ционирования сельского хозяйства;

66% и уровня газификации домов сфере сельского хозяйства природным газом — до 60%;

обеспечение ускоренного развития • увеличение объема производства Оказание консультационной помо продукции сельского хозяйства на щи сельскохозяйственным товаро приоритетных подотраслей сельского 24,1% по отношению к 2006 г.;

производителям и переподготовка хозяйства;

специалистов для сельского хозяй ства повышение финансовой устойчивости • привлечение инвестиций в основ- Участие союзов (ассоциаций) сель ной капитал сельского хозяйства за скохозяйственных товаропроизво сельского хозяйства;

2008- дителей в формировании государ 2012 гг. в размере 946,8 млрд руб.;

ственной аграрной политики совершенствование механизмов регу • доведение доли российских продо вольственных товаров в розничной лирования рынка сельскохозяйственной торговле продовольственными това- продукции, сырья и продовольствия рами до 70% В основе работы каждого уровня инновационной системы в сфере сельского хозяйства должен быть положен процесс трансфера техноло гий (ТТ) — передача результатов исследований, разработок, знаний для коммерческого их использования.

При этом основополагающим методологией этой работы являет тех нологический аудит (ТА) — комплексное обследование НИИ, ВУЗов, фирм, направленное на выявление инновационных технологий и техни ческих решений, осуществление объективной оценки их потенциала как объекта ТТ.

Кроме того, по заявкам сельхозтоваропроизводителей комплексная оценка состояния производства, разработка предложений комплекса мер, бизнес-плана по внедрению технологий, технических средств, ор ганизационно-экономических мероприятий по развитию бизнеса при производстве конкретной продукции или комплексного развития хозяй ства в целом.

Алгоритм работы предлагаемой структуры по созданию условий реализации Госпрограммы свидетельствует о полноте функционального охвата стоящих задач на всех уровнях, устойчивости системы, возмож ность координации и контроля основных показателей, финансовой под держки за счет средств федерального бюджета как по смете, так и на основании конкурсов, что повышает оперативность и контроль.

Примеры внедрения инновационных технологий в сельском хозяй стве показывают, что они позволяют значительно — в 3-5 раз повысить производительность труда. Например, в передовых хозяйствах Белго родской области 1 тыс. га зерновых возделывают 2 человека, в то время в большинстве хозяйств — 30 человек.

Деятельность предлагаемой системы должна быть определена фор мулой, предложенной Стефордом Бирдом: «Все, что работает, уже ус тарело».

Реализация предлагаемой организационной структуры и алгоритма ее реализации требует подготовки и принятия плана мероприятий, про ект которого разработан и включает подготовку и издание 4-х приказов Министерства, в том числе и совместно с Россельхозакадемией и т.д.

НАНОТЕХНОЛОГИИ В БИОИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМАХ АПК Д-р техн. наук В.Р. Краусп (ГНУ ВИЭСХ) Нанотехнологии больше всего необходимы в высокоточном электрифицированном сельскохозяйственном производстве с биообъектами.

Решение научных задач по нанотехнологиям предполагает мно годисциплинарность, т.е. участие в их решении физиков, химиков, биологов, математиков и специалистов по электронике. Постановка и решение задач совершенствования сельскохозяйственного произ водства с использованием нанотехнологий наиболее целесообразно в высокоточном производстве, где выбраны основные резервы ин тенсификации производства и повышения производительности тру да обслуживающего персонала. В этом случае нанотехнологии дают возможность проводить дальнейшую интенсификацию производства и приближать его к предельно возможным показателям. Биообъекты (животные, растения, семена, бактерии и др.) в сельскохозяйствен ных производственных процессах играют решающую роль и нано технологии будут использоваться для создания наиболее выгодных режимов производства продукции.

Применение нанотехнологий для интенсификации биообъектов и повышения качества сельскохозяйственной продукции – главное направление совершенствования и повышения эффективности сель скохозяйственного производства в 21 веке.

Нанотехнологии в системах обеспечения микроклимата жи вотноводческих помещений.

Оптимальный состав воздуха животноводческого помещения должен содержать минимально – допустимые количества вредных молекул сероводорода, аммиака, углекислого газа, а также вирусов, спор грибов, плесеней, бактерий. Размеры молекул газов и вирусов лежат в диапазоне 1…100 нм, а спор несколько выше 100 нм. Для получения высококачественного воздуха необходимо в отобранных представительных пробах под электронным микроскопом или с ис пользованием других высокоточных приборов, определять точное количество содержащихся вредных веществ. В зависимости от этого осуществляется воздействие на объект – воздух животноводческого помещения. Либо он очищается от найденных вредных наночастиц, либо заменяется новым. Контроль состояния воздуха на наноуровне в высокоточном животноводстве необходим и должен вестись в оперативном режиме.

Сверхранняя нанодиагностика и лечение субклинических маститов животных.

Субклинический мастит – это ранняя, начальная стадия заболе вания, которая носит точечный, локальный характер. Больная об ласть находится где-нибудь в соске или в глубине альвеол вымени.

Молоко при доении коров 4-мя струями выходит из вымени и в од ной из струек содержится, например, 1 см3 аномального маститного молока. Требуется зафиксировать этот объем молока.

Маститное молоко содержит молекулы натрия, хлора, калия и соматические клетки. Молекулы этих веществ находятся в пределах 1…100 нм, а соматические клетки размером больше этого диапазо на. Нанотехнологии позволят диагностировать ранние формы мас тита много точнее, чем существующие химические или электротех нические методы.

Биодатчики и « лаборатории на чипе».

Новое направление контроля и мониторинга живых организ мов на молекулярном уровне. Основная функция биодатчика – экспресс-анализ по микроколичествам вещества в функциони рующих органах организма. Лаборатория на чипе – автоматиче ская система микроанализа, смонтированная на стекле или другом материале и вживленная в организм. Содержит биодатчики и ми ниатюрные чипы, позволяющие по радиосигналам получать ин формацию о функционировании организма на молекулярном уровне. При этом важно обеспечить биосовместимость тканей и датчиков, миниатюризацию устройств и долговременность кон троля состояния организма.

Современные микрочипы на транзисторах размером 50…60 нм.

Их характеристики возросли в 1000 раз и будут улучшаться в даль нейшем. В сочетании с биодатчиками, чипы логики и средств связи образуют устройства для регистрации температуры, биоритмов и измерений химического состава.

Ветеринарные методы анализа крови.

Применение методов нанотехнологий для диагностики ряда ви русных заболеваний весьма эффективно. Могут быть быстро выяв лены вирусы птичьего гриппа и других болезней в птицеводстве.

В биообъектах размеры: вирусы – 10 нм;

белковая молекула (радиус спирали молекулы ДНК) –1 нм;

биоклетка – 10000 нм.

Эритроцит крови, кишечная палочка – 1000 нм;

яйцеклетка 100000 нм;

для сравнения атом водорода – 0,1 нм или 1 Ангстрем.

Принятый в международной практике НАНО диапазон 1 – 100 нм.

Для экспресс-определения концентрации глюкозы в крови раз работан и выпускается портативный прибор ПКГ-02.4 «Сатилит Плюс» в комплекте с полоской электрохимической однократного применения. Прибор позволяет определить концентрацию глюкозы в капиллярной крови человека и животного.

Генный уровень контроля растений и семян. Генная инже нерия.

Осуществляется контроль молекул белка в спиралях ДНК и ад ресное воздействие на генный механизм семян и растений с целью повышения урожайности, устойчивости к сорнякам и вредителям, повышения питательной ценности. Создаются ДНК-чипы для реги страции информации и ДНК-анализа.

Датчики и анализаторы запахов животных и растений.

На нанотехнологическом уровне регистрируют и анализируют состав молекул запахов и определяют биологические циклы живот ных («охота» и др.), биологическую активность особей, состояние роста и цветения растений. По результатам анализов вырабатывают воздействия на животных и растения по осеменению, опылению и корректировке рационов кормления и внесению удобрений Воздействие на биообъекты ультрафиолетовым излучением.

Это воздействие оптического излучения ультрафиолетового (УФ) диапазона на сельскохозяйственные объекты и их составные элементы на уровне биоклеток, при котором запускаются многооб разные фотобиохимические процессы.

Основные направления действия УФ излучения:

Функционально-физиологическое действие (при облучении УФ излучением с длиной волны 280…400 нм соответственно) происхо дит за счет образования в клетках активных веществ и витамина Д, что способствует интенсификации биохимических и обменных про цессов организма сельскохозяйственных животных, устойчивости к заболеваниям, обеспечивает лучшую сохранность и повышение про дуктивности.

Деструктивное (обеззараживающее) действие (коротковолно вое УФ излучение с длиной волны 200…280 нм) вызывает леталь ный эффект для микроорганизмов размерами от 10 нм до 10 мкм, включая бактерии (размер сальмонеллы – 800 нм), вирусы (птичий грипп - 10-40 нм), споры и грибы.

Фотохимическое действие. УФ излучение с длиной волны 90…200 нм избирательно поглощается кислородом воздуха что при водит к образованию молекул озона О3, состоящих из 3-х атомов кислорода и имеющих структуру треугольника с тупым углом при вершине (116,5 о) и равными ядерными расстояниями (1,28 оА), который являясь сильнейшим окислителем внедряясь во вредный микроорганизм вызывает разрушение его ДНК.

Программа ВИЭСХ по нанотехнологиям.

Предусмотрена разработка многослойных фотоэлектрических наноструктур и нанопреобразователей. На их основе будут созданы производственные солнечные элементы с показателями в несколько раз превышающими существующие.

Разрабатываются новые керамические фильтры и катализаторы обработки многофазных жидкостей, которые позволят получать биотопливо высокого качества очистки. При этом на наноуровне будут решаться задачи разработки нанодобавок, обеспечивающих полноту сгорания и увеличение коэффициента полезного действия установок по производству биотоплива.

Ведется разработка принципиально новых наноустройств, мате риалов и систем, обеспечивающих широкое внедрение высоких тех нологий в сельскохозяйственное производство. Разрабатываются наноэлектронные устройства диагностики и лечения заболеваний животных и растений. Сельскохозяйственные технологии будут бо лее точно и с меньшими затратами осуществлять производство мяса, молока, яиц и другой продукции.

НАНОМЕТРИЯ И НАНОТЕХНОЛОГИИ КАК ФАКТОР ПОИСКА НОВЫХ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ Член-корр. РАСХН В.В. Альт, канд. сель.-хоз. наук В.Ю. Березина, канд. сель.-хоз. наук Т.А. Гурова, канд. техн. наук Г.В. Сероклинов (ГНУ СибФТИ СО Россельхозакадемии, г. Новосибирск) Термин «нанометрия» и «нанотехнология» характеризует в первую очередь характерные размеры взаимодействующих между собой объектов и расстояния между ними.

Нанотехнологии – это интенсивно развивающееся в послед нее время за рубежом и в России направление, которое находит при ложения в различных областях науки и техники - электронике, био логии, биотехнологии, химии, сельском хозяйстве и т.д. Если значи мые параметры технологического процесса имеют размерность на нометров, то можно говорить о нанотехнологиях.

В ГНУ СибФТИ в 1970-х, 1990-х, 2003-2006-х годах прово дились исследования, результаты которых соответствуют понятий ному аппарату нанонауки и имеют дальнейшее применение в разви тии нанотехнологий. В институте имеются значительные наработки в области оценки состояния растений на основе регистрации люми несценции корней и листовой ткани растений и измерении электро физических параметров экстрактов растительных тканей. Для диаг ностики растений и других объектов могут быть использованы раз работанные нами биофизические методы (люминесцентные и по электропроводности). Кроме того, проводились исследования био логической активности электромагнитных полей с целью стимули рования роста и повышения продуктивности сельскохозяйственных растений.

Определены технические характеристики устройств (оптиче ского квантового генератора, генератора импульсного магнитного по ля) и активные режимы воздействия на растения in vitro и in vivo, сти мулирующие регенерацию, рост побегов и формирование корней пше ницы, рапса, нута, повышающие урожайность сои. Исследования на правлены на выявление закономерностей влияния физико-химических средств регуляции роста на параметры живых организмов с учетом взаимодействий с внешними факторами среды обитания.

При этом в качестве диагностических показателей могут ис пользоваться кинетика и интенсивность сверхслабого свечения рас тительных тканей и морфометрические показатели растений.

Сверхслабое свечение листовой ткани проростков яровой пше ницы и ячменя при стрессовых воздействиях Сверхслабое свечение листовой ткани наблюдается после освещения объекта и связано с первичными фотохимическими ста диями фотосинтеза. Нами показано, что при действии возбудителя корневой гнили и хлоридного засоления на проростки пшеницы и ячменя изменяются уровень и кинетика свечения листьев, это свиде тельствует о нарушении световых и темновых реакции фотосинтеза, сопровождающихся эмиссией света (рис. 1).

А Б 30 20 10 0 15 30 45 60 90 120 15 30 45 60 90 Опыт Контроль Опыт Контроль Рис. 1. Замедленная флуоресценция листьев пшеницы:

А - при действии возбудителя корневой гнили злаков;

Б - при действии хлоридного засоления Установлено, что чем меньше показатель относительного изменения сверхслабого свечения листовой ткани под действием стрессовых воздействий, тем устойчивее сорт.

Сверхслабое свечение корней мягкой яровой пшеницы и ячменя при стрессовых воздействиях Корни растений генерируют сверхслабое свечение, обуслов ленное, преимущественно, локализованной на клеточной поверхно сти активной пероксидазой, которая катализирует окисление ряда субстратов с образованием активных форм кислорода. Сверхслабое свечение корней может служить источником информации о процес сах, протекающих на клеточном и молекулярном уровнях.

Исследование действия стрессовых факторов на индуциро ванное свечение корней проростков ячменя и пшеницы позволило выявить следующие закономерности:

- обработка семян ячменя и пшеницы конидиальной суспен зией возбудителя обыкновенной корневой гнили злаков и его токси нами, проростков – растворами гибберелловой кислоты или NaCl вызывает увеличение уровня собственного и индуцированного све чения корней;

- ответная реакция более устойчивых сортов на воздействие, определяемая по относительному изменению индуцированного све чения корней, менее выражена.

На основе на выявленных закономерностях изменения пара метров сверхслабого свечения корней и листьев проростков (путем анализа 20 физиологических и биофизических параметров) в зави симости от устойчивости сортов разработаны методы оценки устой чивости пшеницы и ячменя к обыкновенной корневой гнили люми несцентными методами. Показано, что у менее устойчивых сортов изменения параметров сверхслабого свечения корней и листьев рас тений в 1,5-3,0 раза выше, чем у устойчивых [1, 2].

Регуляция изменчивости растений с помощью низкоэнергетиче ских сигналов Результаты исследования влияния постоянного магнитного поля (ПМП) на адаптацию мягкой яровой пшеницы к хлоридному засолению представлены на рис. 2.

Выявленные закономерности:

- средняя масса ростков пшеницы после обработки зерновок в магнитном поле изменялась по квазипериодическому закону с уве личивающимся периодом;

- обработка в магнитном поле 400 Э ингибирует, а в магнит ном поле 800 Э стимулирует среднюю массу ростков пшеницы.

Максимальный эффект наблюдался при времени обработки 0,5 ча сов.

Выявлена биологическая активность низкоэнергетических воздействий импульсного магнитного поля (ИМП), СВЧ и лазерного облучения на ростовые процессы и морфогенез сельскохозяйствен ных культур:

А Б Масса (% к контролю) Масса (% к контролю) Э 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 0 10 20 30 40 50 60 70 Э 60 Время (час) Доза (в отн.ед.) Рис. 2. Зависимость массы ростков пшеницы Новосибирская 67:

А - от напряженности ПМП и времени обработки;

Б - от напряженно сти ПМП и времени обработки в координатах «доза - эффект»

- обнаружено стимулирующее действие ИМП при обработке сухих семян пшеницы на ростовые процессы проростков: увеличе ние длины ростков и корней и массы проростков, повышение всхо жести семян с пониженной жизнеспособностью;

- экспериментально установлены режимы обработки семян ИМП, СВЧ и лазерным облучением, вызывающие стимуляцию и ингибирование ростовых процессов пшеницы, нута, сои [3].

В данной работе представлена только часть полученных в ГНУ СибФТИ результатов физиолого-биофизических исследований по селекции и биотехнологии (закономерности и методы для созда ния и оценки высокопродуктивных и устойчивых к факторам среды генотипов).

Среди наиболее значимых направлений исследований в об ласти нанонауки, проводимых в институте, результаты которых бу дут иметь практическое приложение в отраслях сельского хозяйства, можно указать следующие:

- исследования молекулярных механизмов устойчивости растений к факторам окружающей среды;

- воздействия слабыми излучениями (постоянное и импульс ное магнитное поле, электромагнитные поля, акустические поля, облучение лазерами, УФ и др.) с целью улучшения состояния почвы, повышения доступности элементов питания для растений, для сни жения уровня физиологических и микробных заболеваний растений, для усиления репарационных процессов.

Литература 1. Патент РФ № 2166245. Способ определения относительной устойчиво сти сортов яровой пшеницы к обыкновенной корневой гнили злаков: / Гурова Т.А., Березина В.Ю. // Заявл. 20.07.1999;

опубл. 10.05.2001.

2. Патент РФ № 2188538. Способ определения относительной устойчиво сти сортов яровой пшеницы к обыкновенной корневой гнили злаков: / Гурова Т.А., Березина В.Ю. // Заявл. 27.05.1999;

опубл. 10.09.2002.

3. А.с. СССР №917783. Способ стимулирования каллусообразования / Дедов В.М., Жуланова С.Г., Хорошко В.Л., Бухтияров И.Д., Павлов Е.И. // Заявл. 08.04.1980;

опубл. 07.12.1981.

НАУЧНЫЕ РАЗРАБОТКИ ПО НАНОТЕХНОЛОГИЯМ И ИХ ОСВОЕНИЕ В АПК Член-корр. РАСХН В.Ф. Федоренко (ФГНУ «Росинформагротех») Государственная программа развития сельского хозяйства и регу лирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продоволь ствия на 2008-2012 годы (утверждена постановлением Правительства Рос сийской Федерации от 14 июля 2007 г. № 446) предусматривает инноваци онное развитие отрасли, ускоренный переход к использованию новых вы сокопроизводительных и ресурсосберегающих технологий. Среди них особую значимость имеют нанотехнологии. Исследования ученых показы вают, что нанотехнологии могут использоваться во всех отраслях сельско го хозяйства, начиная от животноводства и заканчивая производством сельскохозяйственной техники. Постановлением Правительства Россий ской Федерации от 2 августа 2007 г. № 498 утверждена Федеральная целе вая программа «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008-2010 годы». Основными областями применения нано технологий в АПК являются биотехнология, производство и переработка продукции сельского хозяйства, сельскохозяйственное машиностроение, технический сервис и другие направления.

С использованием наноматериалов и нанотехнологий откры лись новые возможности биотехнологии. Прежде всего это относится к генной инженерии. В ближайшем будущем разработки нанобиоиндуст рии, в том числе наносреды для производства обогащенного зеленого корма, системы нанофильтрации для проточной гидропоники и другие будут востребованы еще больше. В Мичуринском государственном аг рарном университете разработали технологию обработки плодов и овощей электромагнитными полями нанометрового диапазона. После обработки их сохранность повышается на 10-15% в зависимости от исходного качества продукции.

В растениеводстве применение нанопрепаратов, совмещенных с бактериородопсином, дает повышение устойчивости к неблагоприят ным погодным условиям и увеличение урожайности (в среднем 1,5- раза) почти всех продовольственных (картофель, зерновые, овощные, плодово-ягодные) и технических (хлопок, лен) культур. В Российском государственном аграрном университете – МСХА им. К.А.Тимирязева примененяют биологически активные нанопорошки железа для ак тивизации ферментативных систем растений. Нанопорошок железа достаточно легко адсорбируется на семенах подготовленных к посеву и активно влияет на всхожесть. Данный препарат увеличивает устойчи вость растений к неблагоприятным условиям среды и повышает уро жайность сельскохозяйственных культур. Эффективность работы под тверждена масштабными испытаниями, которые установили, что уро жайность зерновых культур повышается в среднем на 15%, урожай ность зеленой массы растений на 25%, клубнеплодов – на 30%.

Нанотехнологии применяются в послеуборочной обработке подсолнечника, табака и картофеля, хранении яблок в регулируемых средах.

Перспективно применение светотрансформирующих наноагроп ленок. Их применение увеличивает в 1,5 раза урожайность, ускоряет сро ки созревания культур. В ВИЭСХе разрабатывается комплекс наноэлек тронных «лабораторий на чипе» с биосенсорами для мониторинга зара женности зерна микотоксинами плесневых грибов и наноадсорбенты и оборудование для поточной очистки партий зерна от микотоксинов.

В животноводстве в приготовлении кормов нанотехнологии обеспечивают повышение продуктивности животных в 1,5-3 раза, их сопротивляемости стрессам и инфекциям (падеж снижается в 2 раза). В МСХА им. К.А.Тимирязева разработан и внедрен в производство метод исследования влияния нанопорошков металлов на повышение воспро изводительных и продуктивных функций животных. Метод иммуно ферментного анализа (ИФА) позволяет установить стельность у коров на 19-21 сутки (вместо 75-90 суток при применяемом до сих пор рек тальном методе), а в случае отсутствия беременности – повторным ана лизом через 10 суток установить причину неплодотворного осеменения животного и своевременно ее устранить. Метод прошел широкую про верку в хозяйствах Татарстана, Башкортостана, Оренбургской, Ново сибирской, Белгородской и ряде других областей. Опыт показал, что уже в первый год применения метода ИФА в ранней диагностике стельности коров и субклинических форм заболеваний воспроизводи тельных органов, с последующим лечением и затем плодотворным осе менением, сервис-период по обследованным стадам сократился в сред нем на 20 суток на корову, яловость по стаду на 5-10%.

Большое применение нашли нанотехнологии и наноматериалы в пищевой промышленности при производстве эмульгаторов, стабили заторов, консервантов. Нанотехнологические добавки, способны изме нять вкус и питательные свойства продуктов. Перспективны наноупа ковки, позволяющие дольше сохранять исходные качества продуктов, фильтры и мембраны на основе наноматериалов для очистки воды и воздуха, опреснения морской воды. Наноагрегаты серебра используют в элементах для изготовления бактерицидных фильтров.

Нанотехнологии уже в настоящее время применяются при соз дании новой сельскохозяйственной техники и техническом сервисе ма шин. Перспективным направлением применения нанотехнологий явля ется изготовление деталей сельскохозяйственной техники. Наномате риалы из оксида кремния перспективны для изготовления подшипников скольжения, клапанов двигателей, антифрикционных вкладышей, наса док для водополивной техники и опрыскивателей, других быстроизна шивающихся деталей. Нанодисперсные порошки оксидов и гидрокси дов алюминия находят применение в различных областях науки и тех ники. ГОСНИТИ разработал технологии их применения для защиты металлических поверхностей от коррозии, апробировано их применение в керамических фильтрах и мембранах.

В последние годы создан новый класс материалов - нанокомпо зиты. Технология их получения состоит в ведении в полимерную мат рицу углеродных нанотрубок. Введение нанопорошка приводит к по вышению упруго-прочностных характеристик клеевых соединений и эти составы можно применять в ремонтном производстве. Значитель ный интерес для упрочнения и восстановления деталей представляют процессы нанесения покрытий с применением нанотехнологий, осно ванные на электроискровой обработки. Например, в ГОСНИТИ совме стно с Мордовским государственным университетом разработали тех нологию нанесения на поверхности «вал ротора турбины – подщипник»

турбокомпрессоров тракторов наноструктурированных покрытий элек троискровой обработкой на установке БИ -3. Результаты испытаний восстановленных и упрочненных деталей, которые проходили в хозяй ствах Республики Мордовия, показали, что происходит повышение ре сурса турбокомпрессоров в 2 раза.

При техническом сервисе за счет применения наноматериалов можно добиться значительного снижения эксплутационных затрат (в том числе расхода топлива), снизить вредные выбросы. Наноматериа лы, в основном фуллерены, вводят в смазочные материалы, которые обеспечивают процесс «износ-восстановление». По данным некоторых разработчиков таких нонодисперсных добавок, в том числе НТЦ «Кон верс Ресурс» долговечность соединений, например, цилиндро поршневой группы, увеличивается в 2 раза. Эксплуатационные испыта ния ремонтно-восстановительных препаратов, проведенные на отече ственных автомобилях, а также на тракторных двигателях (НТЦ « Кон верс Ресурс» их проводил на двигателях Волгоградского моторного за вода), указывают: за счет их использования имеется возможность по вышения компрессии, снижения содержания вредных выбросов в отра ботавших газах, повышения других технико-экономических характери стик их эксплуатации. В институте имеются акты с результатами испы таний нанодисперсных добавок из природных минералов.

В настоящее время для принятия решения о широком освоении инновации ФГНУ «Росинформагротех» совместно с НТЦ « Конверс Ресурс» и концерном «Наноиндустрия» подготовили предложения в Минсельхоз России по испытаниям нанодисперсных добавок в мотор ные масла на машиноиспытательных станциях.

Учитывая масштабность задач по развитию фундаментальных и прикладных исследований по использованию нанотехнологий и нано материалов в АПК в ФГНУ «Роиснформагротех» проводится монито ринг разработок по нанотехнологиям и наноматериалам с целью воз можного их применения в АПК, создается база данных по нанотехноло гиям и наноматериалам, применяемым в АПК и смежных областях, проводятся работы по выявлению передового опыта внедрения нано разработок в АПК.

В 2007 году институтом подготовлен и издан научный аналити ческий обзор «Нантехнологии и наноматериалы в агропромышленном комплексе». В октябре 2007 г. впервые под таким названием институ том организован круглый стол на ВВЦ в рамках 9-ой Российской агро промышленной выставки «Золотая осень -2007». Его целью являлось развитие работ по созданию наукоемкой продукции в АПК на основе нанотехнологий. В работе мероприятия приняли участие 65 специали стов Россельхозакадемии, концерна «Наноиндустрия», НИИ «Платан», ВИМ, МГАУ, ГОСНИТИ, ФГНУ «Росинформагротех», БелГСХА, ВИ ЛАР, СК НИИЖ, СПбГАВМ, Мордовского ГУ им. Огарева и многих других научных организаций, а также представители СМИ: РИА ново сти, журнал «Комбикорма», «Переработка молока», «Техника и обору дование для села» и др. Сборник докладов на круглом столе будет из дан в первом квартале этого года.

В настоящее время по заданию Департамента научно технологической политики и образования Минсельхоза России сфор мирован каталог научных разработок по нанотехнологиям и наномате риалам в АПК, разработанных или внедренных научно-исследо вательскими институтами и государственными образовательными уч реждениями Минсельхоза России. Каталог позволит ознакомить органы управления АПК, сельских товаропроизводителей, организаций обслу живания, бизнес-структуры с научной продукцией в области наноинду стрии, предлагаемой к использованию, сформировать бизнес-проекты наукоемких разработок, осуществить частно-государственное партнер ство в агробизнесе.

НАНО- И ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ Д-р техн. наук В.И. Загинайлов, канд. техн. наук Л.В. Навроцкая (МГАУ им. В.П. Горячкина) Проблема полноценного и безопасного питания человека яв ляется сегодня одной из самых важных социальных и научных про блем. Она обостряется с ростом народонаселения Земли и его не прерывным стремлением к улучшению качества жизни. Это ведет ко всё возрастающему потреблению материальных и энергетических ресурсов, сопровождается загрязнением окружающей среды эколо гически вредными химическими веществами, заражением живых организмов болезнетворными микробами и вирусами и соответст венно приводит к снижению количества, качества и безопасности производимой сельскохозяйственной продукции (СП).

СП состоит из живых организмов – биологических объектов (БО): растений, животных и продуктов их переработки. Если для получения промышленной продукции необходимы технические средства производства, производительные силы, вещество (В), энер гия (Э) и техническая информация (проекты, чертежи, документа ция), регламентирующая последовательность выполнения техноло гических операций, то сельскохозяйственная продукция может быть воспроизведена в биогеоценозах, за счет процессов метаболизма под управлением собственных генетических систем регуляции, при на личии: В, Э и получении БО информации об изменении параметров окружающей среды [4].

Сельскохозяйственная продукция создается в естественных технологиях «снизу-вверх». В соответствии с генетической про граммой, записанной в ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоте) ка ждой биологической клетки, из ионов, атомов и молекул в начале осуществляется синтез простых органических молекул (ПОМ), затем макромолекул и в целом всего БО. Так как, размеры атомов, моле кул, аминокислот, жиров, углеводов и белков, а также размеры мно гих органелл клеток, из которых собраны все живые организмы, ле жат в пределах от одного до сотен нанометров [7], то в полной мере процессы жизнедеятельности БО можно отнести к нанотехнологиче ским, т.е. происходящими на наноуровне.

Для обеспечения процессов жизнедеятельности в БО исполь зуется химическая энергия молекул АТФ (аденозинтрифосфата).

Для получения АТФ необходима электроэнергия, которая произво дится на мембранах органелл клеток: хлоропластов растений и ми тохондрий всех живых организмов. Без электричества нет жизни [1].

Использование электрической энергии непосредственно в техноло гических процессах производства продукции называется электро технологиями. Следовательно, метаболические процессы, происхо дящие в биологических клетках можно в равной степени отнести как к нано так и к электротехнологиям.

По способам получения энергии живые организмы делятся на фототрофов и хемотрофов [6]. Фототрофы – зеленые растения получают энергию за счет квантов света – hv, преобразуя её в элек трохимический потенциал протонов водорода – Н, т.е. в электри + ческий потенциал мембраны тилакоида – T хлоропласта. При достижении T 200 мВ протоны, накопившиеся в люмене тила коида, проталкиваются в строму хлоропласта силой электрического поля, через открывающиеся в мембране тилакоида каналы АТФ синтетазы, возбуждая молекулы неорганического фосфата (Ф – ор тофосфорной кислоты). Возбужденный Ф вступает в реакцию с АДФ (аденозиндифосфатной кислотой), образуя молекулы АТФ.

Образование АТФ под действием энергии света называется фото фосфорилированием. С использованием химической энергии АТФ в зеленых листьях растений синтезируются ПОМ: глюкозы, лактозы и другие по цепи hv H Т АТФ ПОМ.

+ В ПОМ хлоропластов происходит первоначальное накопле ние солнечной энергии. Затем ПОМ транспортируются к местам синтеза сложных органических веществ растительного происхожде ния (ОВРП): углеводов, жиров и белков, где он осуществляется с получением энергии в митохондриях растений по цепи ПОМ Н K АТФ ОВРП, + к где – электрический потенциал мембраны кристов митохондрий.

Хемотрофы – животные, птицы, грибы получают энергию за счет окисления пищи – органических веществ (ОВ) растительного или животного происхождения, преобразуя её по цепи: электрохи мический потенциал протонов водорода – Н, электрический по + тенциал мембраны кристов – к митохондрий, получение химиче ской энергии молекулами АТФ и синтез органических веществ жи вотного происхождения (ОВЖП): углеводов, жиров и белков ОВ Н К АТФ ОВЖП.

+ В митохондриях как и в хлоропластах происходит генериро вание химической энергии АТФ, только осуществляется это не за счет энергии Солнца, а дыхания – медленного горения органических веществ в кислороде воздуха, поступающего в организм. Образова ние АТФ под действием дыхания называется окислительным фос форилированием. Как и в хлоропластах происходит накопление про тонов, но осуществляется оно в протонном резервуаре митохондрий.

При достижении критической разницы потенциалов на мембране кристов к протоны проталкиваются электрической силой через АТФ-синтетазу, что ведёт к образованию АТФ.

Энергия молекул АТФ используется в обеспечении клеток БО питательными веществами, удалении из них продуктов метабо лизма, синтезе ПОМ, ОВРП и ОВЖП и других органических ве ществ. Синтез органических веществ осуществляется в соответствии с информацией хранящейся в генах ДНК, в виде определенной по следовательности нуклеотидов [2], используемой биологическими клетками при реализации следующих естественных нанотехнологий:

- репликации (самоудвоения ДНК) – создание точной копии ДНК и передача по наследству дочерним клеткам генетической ин формации, хранящейся материнской ДНК;

- репарации (самоисправления возникающих мутаций под действием параметров окружающей среды) – восстановление гене тической информации поврежденной (одной из цепей) ДНК;

- транскрипции – синтезе РНК (рибонуклеиновых кислот) по ДНК, при этом синтезируются: мРНК (матричная РНК) – точная ко пия части цепи ДНК, используемая в виде информационной матри цы;

тРНК (транспортная РНК) необходимая для транспорта к месту сборки белка определенной аминокислоты;

рРНК (рибосомная РНК) вместе с белками образуют рибосому;

- трансляции – синтезе белка по мРНК, при этом рибосома перемещается по мРНК как по конвейеру, где к переносимой ею синтезируемой молекуле белка, в строгой последовательности опре деляемой кодом мРНК (ДНК), подсоединяются необходимые ами нокислоты (одна из 20), транспортируемые в места синтеза тРНК (одной из 64). Процесс трансляции синтеза белка завершается после прохождения рибосомой всей цепи мРНК.

Проведенный анализ нано и электротехнологий биологиче ских клеток показывает, что генетический потенциал биологических объектов: сельскохозяйственных растений, животных и птиц ис пользуется далеко не полностью. Свидетельством этому, например, являются низкие урожаи зерновых в стране. По величине фотосин тетической активной радиации (ФАР), в зоне черноземов Сибири и Зауралья возможно получение 10 т/га зерна, Поволжья –13 т/га.

Максимальное накопление биомассы – до 700кг/га сутки наблюда ется в фитоценозах при хороших условиях освещенности, водо снабжения и высоком уровне минерального питания и составляет до 14% приходящейся за день на посев энергии ФАР [8].

Потребность живых организмов в органических и мине ральных веществах запрограммирована их ростом и развитием. Так, для гармоничного роста и развития растениям необходимы около химических элементов [6], а при их производстве основное внима ние уделяется только трем: азоту, фосфору и калию. Наблюдаемая гибель молодых растений или снижение урожайности, если она не вызвана неблагоприятными гидротермическими и световыми усло виями, следует рассматривать как проявление дефицита иных, не жели N, P, K элементов питания [5].

Живые организмы, в том числе и сельскохозяйственные расте ния, животные и птицы, сформировались, воспроизводятся, растут и развиваются в условиях Земли под постоянным воздействием энер гии, получаемой ими от Солнца, электрического и магнитного полей Земли и космических излучений. Для полноценного роста и разви тия они должны получать или им необходимо создать условия с оп тимальными параметрами жизнеобеспечения: по питанию, влаго –, воздухо –, тепло – и светообеспечению, а также защитить их от эко логически вредных и опасных воздействий окружающей среды:

биоорганизмов, тяжелых металлов и радиационных излучений [3].

Следовательно, при производстве сельскохозяйственной про дукции необходимо шире использовать собственные системы регу ляции биологических объектов, создав для их оптимальные условия жизнедеятельности. Живые организмы – это биоструктуры являю щиеся носителями генетической информации, согласно которой при поступлении извне в организм необходимых питательных веществ, энергии и информации за счет собственных систем регуляции био логических клеток воссоздаются биологические макромолекулы, производится синтез необходимых углеводов, жиров и белков. Осу ществляется синхронный рост и развитие всего организма – синте зируется точная копия со всеми присущими ему показателями каче ства. Реализуется основная цель агротехнологий – получение мак симальной продуктивности сельскохозяйственной продукции с на перед заданными показателями качества.


Литература 1. Биофизика: Учеб. для студ. высш. учеб. заведений / Под ред. проф.

В.Ф. Антонова. – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2003. – 288 с.

2. Белясова Н.А. Биохимия и молекулярная биология: Учебное пособие. – Мн.: Книжный Дом, 2004. – 416 с.

3. Загинайлов В.И. Управление жизнеобеспечением растений и животных // Механизация и электрификация с. х. №9, 2004. С. 9-10.

4. Загинайлов В.И. Электрофизические методы и средства контроля и управления сельскохозяйственными технологиями. Автореф. дисс. … докт. техн. наук. – М.: МГАУ, 2007. – 39 с.

5. Ильин В.Б. Элементный химический состав растений. – Новосибирск:

Наука, 1985. – 129 с.

6. Тейлор Д., Грин Н., Стаут У. Биология. В 3-х томах / Под ред.

Р. Сонера. – 3-е изд. – М.: Мир, 2004. – 454 с.

7. Федоренко В. Ф. Нанотехнологии и наноматериалы в агропромышлен ном комплексе: Научно-аналитический обзор. – М.: ФГНУ «Росинфор магротех», 2007. – 96 с.

8. Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия. – М.: Колос, 2002. – 584 с.

НАНОПРОДУКТЫ ПРИШЛИ В ЭНЕРГЕТИКУ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА. КАК ИМИ РАСПОРЯДИТЬСЯ?

Канд. экон. наук В.А. Башлыков, д-р техн. наук И.Н. Могилевский (НПК «Аламбик», г.Москва) Прошу обратить внимание на нанопродукты на основе оки слов алюминия и их место в энергетике и в повышении качества промышленных товаров России.

Это нанодисперсные нанокристаллические продукты и их свойства еще предстоит оценить и использовать тем, кто ранее искал решения повышения качества материалов за счет органических со единений из нефти и газа.

Производятся нанопродукты центробежными генераторами научно-производственной компанией «Аламбик» (генеральный ди ректор член-корреспондент РАИ И.Н. Могилевский). (И. Н. Могилев ский «Установка для электролиза воды в центробежном поле»;

патент № 2253700 от 24.06.2004 г.) Просто сказать о выполненной работе, значит, ничего не ска зать.

Направлений применения генератора и производимых нано продуктов столько много, что остановимся только на некоторых из них, которые актуальны для рассматриваемой сегодня проблемы энергосбережения и ресурсосбережения.

Высокая эффективность генератора этого типа достигается за счет утилизации теплопотерь двигателя внутреннего сгорания для получения водорода и обогащение им топлива: двукратное повыше ние топливной экономичности двигателя, снижение его токсичности и увеличение общего КПД до 68-70%.

Особую значимость применению водорода на автомобилях придаст установка генератора совместно с газовым оборудованием для обогащения сжигаемого газа, а также при использовании биото плива.

Совместив управление объемом производства водорода с объемом подаваемого газа или топлива, т.е. с нагрузкой двигателя можно получить так называемое «умное топливо».

Институты РФ, лаборатории Воронежа и Набережных Чел нов испытывали автомобили с топливом, обогащенным водородом и получили прекрасные результаты. Вот только водород потреблялся из баллонов высокого давления, а получался из газа… Это опять природный газ, а не новшество.

Безопасность работы генераторов обеспечивается изолиро ванной, закрытой системой получения и подачи водорода для смеши вания с топливом только на работающем двигателе. Реакция в генера торе второго типа идет при температуре 60°С и обычном давлении, без применения ядовитых реактивов и без отходов.

Отметим, что получение водорода и окислов алюминия – это не приоритет Аламбика.

2Alтв+1,5O2газ = a -Al2O3 + 1675 кДж/моль.

Приоритет Аламбика состоит в том, что водород и нанопродук ты из мобильного, компактного генератора (рис. 1) дешевы, а генератор может устанавливаться в месте потребления водорода и вырабатывать водород в том объеме, в котором имеется потребность.

Подача алю миниево водной эмульсии Центробеж ный реактор Электромотор Рис. 1. Внешний вид и устройство генератора При весе около 60 килограмм генератор имеет производи тельность 3 м3/час водорода и бемита 5 кг/час. Чистота нанопродук тов достигает 99,9994% при среднем размере кристаллов 50 нм.

В НПК «Аламбик» есть технология получения водорода до 4500 м3 и до 6 тонн гидроокиси алюминия (бемита) и более.

Производимые нанопродукты: гибсит, байерит, бемит, диас пор, гамма и альфа-нанокорунд обладают специфическими свойст вами, которые придают известным материалам новые, удивительные необычные свойства.

Световые модули солнечных батарей с коэффициентом преобразования света более 55%. Цена электричества становится близкой к цене тепловых электростанций.

Автомасло промывочное.

Несколько процентов геля гидроокиси алюминия в ав томобильном масле за 150-170 часов, превратятся при нагревании в альфа-оксид алюминия, который, заполнив поры в поршневой груп пе покроет ее поверхности металло-керамической пленкой.

Эффект будет ошеломляющий – уменьшится износ деталей, увеличится компрессия, мощность двигателя, его ресурс будут та ким, каким его задали конструкторы.

Конструкторы могут создавать двигатели с более высокими рабочими температурами, т.е. более экономичные. Альфа-корунд плавится при температуре 2050° С.

Автокраска (автолак) антикоррозийный в агрессивных средах.

Свойства гидроокиси переходить в альфа-корунд при нагрева нии можно использовать и для антикоррозийной защиты механизмов, работающих в агрессивных средах и при высокой температуре.

Только лаки и краски на основе нанопродуктов дают сверх тонкие покрытия, что уже используется в парфюмерии (лак для ног тей) и совсем не используется в промышленной краске, а напрасно.

Автокраска белая для разметки дорог.

Твердость, низкая стираемость, инертность краски повысят безопасность торможения. Слой краски будет тоньше, а расход бу дет ниже.

Автоасфальт, автобетон, пенобетон.

Высокая адгезия, дисперсность, способность противостоять высоким температурам сделает дорожное покрытие более дешевым, долговечным и технологичным. Пенобетон на основе бемита более прочный и легкий.

Автопокрышки, сальники, уплотнители, фильтры, вос станавливаемые адсорбенты.

Нанопродукт повысит износостойкость резины и уменьшит коэффициент трения в подшипниках.

Автофары и сверхпрочное стекло из сапфира.

Альфа-корунд высокой чистоты является материалом для производства светодиодов. Светодиод не только в 20 раз экономич нее и долговечнее обыкновенных ламп освещения, но и надежнее, с меньшими габаритами.

Автомикроэлектроника и трансформаторы.

Альфа-корунд в печатных платах, СВЧ-приборах, в покры тиях как диэлектрик существенно повышает надежность работы электроники на автомобиле. Трансформаторы с наполнителем из гидроокиси алюминия огне-пожаробезопасны и более надежны в работе в помещениях.

Автознаки и ограждение на дорогах.

Будут более заметны на дорогах в любую погоду и могут да же быть мерцающими при опасном сближении с ними.

Автоэлектропроводка.

Кабели с наполнителем из оксида алюминия не будут под вержены коррозии, они защищены от влаги и агрессивной среды, надежно обеспечат функционирование электросистемы автомобиля.

Автокатализаторы.

Альфа-оксид является наиболее эффективным катализатором при производстве высококачественного автомобильного топлива и масел. Его широкое применение на малых нефтеперерабатывающих заводах изменит экологическую среду и эксплуатацию всех видов транспорта.

Фильтрация и очистка воды и промышленных стоков.

Фильтры малые, индивидуальные, переносные на основе окислов алюминия существенно повышают эффективность очистки воды для автомобилистов, путешественников, нефтяников, строите лей. Иметь всегда возможность употреблять высококачественную воду в корне изменит условия труда и здоровье людей.

Очистка промышленных стоков, основанная на свойстве ад сорбции алюмогеля (коэфф. 1,39) может быть достигнута без изме нений существующего оборудования. Использование алюмо коагулянтов проведено японскими учеными. В качестве эффектив ного коагулянта брался оксихлорид алюминия Al2(OH)sCl, Досто инствами этого коагулянта являются хорошая растворимость в воде и высокая скорость хлопьеобразования.

Нанопродукты Аламбика являются неотъемлемым компо нентом для производства не только светодиодов, но и алюмооксид ной и корундовой керамики для атомной промышленности, из кото рой производятся, например, прозрачная керамика для активных элементов твердотельных лазеров, керамические диффузные отра жатели, зубная керамика, зубные каркасы, тазобедренные импланта ты, керамические радиационные трубы, а также все виды ответст венной композиционной и конструкционной керамики. Сегодня они в большинстве своем не производятся в России.

В США компании PPG и Altairnano 08.2007г. объявили о подписании соглашения по разработке и коммерциализации техно логии антикоррозионной защиты деталей самолетов с использовани ем наночастиц оксидов металлов. Компании рассчитываю достичь цели за 3 года и создать соответствующие лаки и краски. «Аламбик»

уже решила эту проблему.

Нанооксид алюминия это исходный продукт для лейко сапфиров - ювелирных сапфиров, рубинов, александрита, оптоволо конных нитей, сверхпрочной и сверхпрозрачной оптики – стекла, светодиодов, светильников, электроники.

Рис. 2. Автор патента и генератора - чл.-корр. РАИ И.Н. Могилевский регистри рует показания приборов по выходу водорода и бемита Гидроксид алюминия может использоваться при производ стве красок, пластмасс, бумаги, криолита, фтористого и сернокисло го алюминия, минеральных удобрений и для других целей.

НПК «Аламбик» имеет технологии получения нанодисперс ных оксидов с высокой чистотой, таких как оксиды меди, никеля, кадмия, вольфрама, олова и свинца. О них тоже нужно говорить от дельно.

В рамках НПК Аламбик, возможно, это успех.

Однако потребителей этой продукции в РФ пока нет.

Мы опять плетемся позади планеты всей и теряем то, что да ло бы нам дополнительный импульс развития в бизнесе и в социаль ной сфере.

К сожалению, многие предприятия российской промышлен ности сегодня ориентируются на западные технологии и технику.

Расчет на то, что зарубежные бизнесмены, участвуя в совме стных предприятиях, будут передавать им современные высокие технологии оказался ошибочным. На практике оказалось - они ос тавляют российским компаниям производство низкотехнологиче ской продукции или, поставляя исходные материалы, обрекают на отверточное производство. Россия, если она хочет быть независимой должна иметь свою промышленность, не зависящую от поставок комплектующих и технологий Запада.

Отстоять промышленную независимость своих предприятий сегодня можно только за счет использования инновационных реше ний, нанотехнологий и нанопродуктов. Таких продуктов может быть много.

Литература 1. Берш А.В., Клейменов Б.В., Мазалов Ю.А., Низовцев В.Е., Перспекти вы развития водородной энергетики на основе алюминия, // Инфор мост, радиоэлектроника и телекоммуникации, март-июнь, №2(38), 3(39), 2005, 2. Назаренко О.Б. Процессы получения нанодисперсных тугоплавких не металлических соединений и металлов методом электрического взрыва проводников. Дисс. … д-ра техн. наук. Томский политехнический уни верситет, 2006.

3. Li Q. and Bjerrum N.J. Aluminum as Anode for Energy Storage and Con version. A review // J. Power Sources, 2002, vol. 110, P.1.

4. Ю.А.Карпов Испытательный центр ГИРЕДМЕТ, Сертификат Оксида алюминия -А12Оз (порошок). Заказ №331-07 органа по сертификации ООО «Ансертэко» Лаборатория MS Lab. Серийный номер 14119. 07, 18.05.2007.

5. Каменев В.Ф., Корнилов Г.С., Хрипач Н.А. Гибридное автотранс портное средство с энергетической установкой, работающей на во дородном топливе, НАМИ // Internantional Scientific Journal for Al ternative Energy and Ecology ISJAEE №2(10), pp.28-36 (2004).

6. Васильев А.А., Гогиш-Клушин С.Ю., Харитонов Д.Ю., Паранджапе М., Певгов В.Г., Писляков А.В. Новый подход к микромашинной техноло гии изготовления сенсоров: микроэлектронные чипы с тонкой мембра ной из оксида алюминия. // Сенсор. 2002, № 3, с. 23–29, 55.

Мазалов Ю.А., Сороковиков А.И. Технологические основы сжигания 7.

алюминия в водных средах для получения водорода, тепловой энергии и оксидов алюминия. // Энергообеспечение и энергосбережение в сель ском хозяйстве. Труды 3-й Межд. научно-техн. конф. – М: ГНУ ВИ ЭСХ, 2003. Ч. 4. С. 245-250.

ИНЖЕНЕРНЫЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ В АГРОПРОМЫШЛЕННОМ КОМПЛЕКСЕ Д-р техн. наук Д.С. Буклагин, д-р техн. наук И.Г. Голубев (ФГНУ « Росинформагротех»);

С.П. Хазов (НТЦ «Конверс Ресурс») В настоящее время инженерные нанотехнологи могут быть использованы в различных отраслях АПК, в том числе в сельскохо зяйственном машиностроение и техническом сервисе. Перспектив ным направлением применения нанотехнологий является упрочне ние деталей сельскохозяйственной техники путем напыления нано порошков на рабочие поверхности для повышения их износостойко сти. Для этих целей используется широкий спектр материалов для покрытий и способов их нанесения. В качестве материалов покры тий, как правило, применяют многокомпонентные материалы с большим набором легирующих элементов, с помощью которых кон струкционному материалу детали можно придать комплекс новых свойств. Особенно это важно для техники, работающей в экстре мальных условиях эксплуатации (высокая температура, агрессивные среды), либо в форсированных режимах (двигатели внутреннего сгорания). Наноматериалы из оксида кремния перспективны для из готовления подшипников скольжения, клапанов двигателей, анти фрикционных вкладышей, насадок для водополивной техники и оп рыскивателей, других быстроизнашивающихся деталей. Нанодис персные порошки оксидов и гидроксидов алюминия находят приме нение в различных областях науки и техники. ГОСНИТИ разработал технологии их применения для защиты металлических поверхностей от коррозии, апробировано их применение в керамических фильтрах и мембранах. Такие порошки используются как наполнители — в производстве красок и лаков, абразивных и шлифовальных материа лов, для шин;

для изготовления металлической фольги, режущего инструмента;

в композициях с полимерами и т.д.

В перечень критических технологий, который утвердил в мае 2006 года Президент Российской Федерации входят технологии соз дания и обработки полимеров и эластомеров. Эти материалы приме няются в ремонтном производстве для заделки трещин в корпусных деталях сельскохозяйственной техники, герметизации различных уплотнений, восстановлении неподвижности подшипниковых поса док. В последние годы создан новый класс таких материалов - нано композиты. Технология их получения состоит в ведении в полимер ную матрицу углеродных нанотрубок. В ФГУП «ОНПП Техноло гия» (г.Обнинск) создали полимерный нанокомпозит на основе эпоксидной смолы ЭД-20 и углеродных нанотрубок диаметром 8, нм. Полученные наноматериалы можно использовать при гермети зации различных соединений и в качестве уплотнений. В Тамбов ском государственном техническом университете с использованием углеродных нанотрубок из материала «Таунит» диаметром от 1 до 50 нм создан целый ряд новых полимерных композитов. Из них из гатавливают различные детали, обладающих низким коэффициен том трения. В ОАО «НПО Стеклопластик» создали клеевые и ре монтные составы на основе эпоксидных смол с добавлением нано порошков фуллерена. Введение нанопорошка приводит к повыше нию упруго-прочностных характеристик клеевых соединений и эти составы можно применять в ремонтном производстве.

Значительный интерес для упрочнения и восстановления де талей представляют процессы нанесения покрытий с применением нанотехнологий, основанные на электроискровой обработки. На пример, в ГОСНИТИ совместно с Мордовским государственном университетом разработали технологию нанесения на поверхности «вал ротора турбины – подщипник» турбокомпрессоров тракторов наноструктурированных покрытий электроискровой обработкой на установке БИГ-3. Результаты испытаний восстановленных и упроч ненных деталей, которые проходили в хозяйствах Республики Мор довия, показали, что происходит повышение ресурса турбокомпрес соров в 2 раза. Для восстановления изношенных деталей в Кольчу гинском ремонтно-техническом предприятии Владимирской области для электроискровой обработки используют установку БИГ-1.

В Саратовском государственном аграрном университете им.

Н.И. Вавилова разработан способ получения нанокомпозиционных гальванических покрытий на основе хрома. Композиционное галь ваническое покрытие на основе хрома с применением нанодисперс ного порошка оксида алюминия обладает микротвердостью выше в среднем в 1,4 раза;

износостойкостью в среднем в 2,2 раза и корро зионной стойкостью в среднем в 1,8 раза по сравнению со стандарт ным электролитическим хромовым покрытием. В ФГУП ФНПЦ «Алтай» разработаны технологии нанесения композиционных ме таллоалмазных покрытий. Эти покрытия наносятся электрохимиче ским способом из никелевых электролитов. Размер частиц алмаза составляет 4…6 нм. После введения наночастиц алмаза коррозион ная стойкость покрытий увеличивается на 50-120%, а износостой кость в 2-4 раза.

При техническом сервисе за счет применения наноматериа лов можно добиться значительного снижения эксплутационных за трат (в том числе расхода топлива), снизить вредные выбросы. На номатериалы, в основном фуллерены, вводят в смазочные материа лы, которые обеспечивают процесс «износ-восстановление». По данным некоторых разработчиков таких нанодисперсных добавок, в том числе НТЦ «Конверс Ресурс» долговечность соединений, на пример, цилиндро-поршневой группы, увеличивается в 2 раза. Экс плуатационные испытания ремонтно-восстановительных препара тов, проведенные на большинстве отечественных легковых и грузо вых автомобилей, а также на тракторных двигателях, указывают: за счет их использования имеется возможность повышения компрес сии, снижения содержания вредных выбросов в отработавших газах более чем на 60%, повышения других технико-экономических ха рактеристик их эксплуатации. Установлено также, что применение ремонтно-восстановительных препаратов в автотракторной технике позволяет:

• сократить продолжительность обкатки агрегатов в 5 раз с одновременным повышением качества приработки трущихся соеди нений;

• повысить износостойкость обработанных трущихся соеди нений до 10 раз;

• увеличить мощность обработанного двигателя до 15% с одновременным уменьшением потребления топлива до 10% за счет снижения механических потерь на трение;

• повысить срок службы смазочных материалов (моторного и трансмиссионного масел) в 1,5 раза за счет снижения температурно го режима в парах трения;

• снизить расход смазочных материалов до 15% за счет со кращения потерь через уплотнения и выгорания;

• обеспечить более легкий и безопасный пуск двигателя, осо бенно в холодное время года, частичную очистку обрабатываемых систем (ТНВД, форсунки, компрессионные кольца, клапаны и т.д.

В настоящее время актуальной проблемой современной эколо гии, в том числе в агропромышленном комплексе является защита природных ресурсов от загрязнений нефтью и нефтепродуктами. При хранении, транспортировке и заправке нефтепродуктами машин часто происходят аварийные разливы и в результате возникают нефтяные загрязнения высоких концентраций. Поэтому важной задачей являет ся создание экологически безопасных и эффективных технических средств и технологий ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов, в том числе на нефтебазах, нефтескладах и заправочных комплексах.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
 

Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.