Жизнь, окруженная стеклом, — по представлению компании Corning Incorporated, крупнейшего производителя высокотехнологичного стекла и керамики, именно так будет выглядеть город будущего. Стены, окна, обеденные столы, автобусные остановки, фасады небоскребов — все это будет сделано из маленьких, больших и просто гигантских сенсорных устройств. Технология, в основе которой лежит эта прозрачная фантазия, существует уже сегодня. Называется она Smart glass – умное стекло. Вот только стоит оно безумно дорого. Японские, английские и американские компании вкладывают огромные средства, чтобы усовершенствовать технологию его производства. В то время как у российских бизнесменов уже сегодня есть реальный шанс занять в этой отрасли первое место. Московские ученые придумали, как делать умное стекло дешевле в десять раз.
Алексей Пижонков, генеральный директор ООО "Интеллект":
- Если сейчас комплект автомобильного стекла класса Mercedes или BMW стоит до 20 тысяч долларов, что очень дорого, то соответственно при таких технологиях — это 1,5 — 2, ну максимум 3 тысячи долларов.
Чтобы понять суть и все плюсы отечественного изобретения, для начала выясним, в чем, кроме стоимости, заключается минусы аналогичных систем.
Смарт-стекло на основе жидкокристаллических полимеров. Пожалуй, самый наглядный образец находится на 88 этаже жилой башни Eureka Towers в Мельбурне. Это огромный выдвигающийся стеклянный куб, который на высоте 275 метров вдруг становится прозрачным.
Туристы в восторге, страховая компания в ужасе – любой сильный удар и панель придется менять, свои волшебные свойства она потеряет. Максимальный срок эксплуатации — всего пять лет. Кроме этого, система должна постоянно находиться под высоким электрическим напряжением.
Есть другая технология, она чаще применяется в автомобилях и самолетах. Здесь между двумя стеклами помещены не кристаллы, а стержнеобразные частицы, взвешенные в жидкости. Без напряжения эти частицы находятся в хаотичном порядке, свет поглощается и стекло выглядит темным. Как только подается ток, частицы словно жалюзи выравниваются в ряд, и свет свободно проходит между ними. При этом инфракрасные и ультрафиолетовые лучи отражаются.
Из минусов – опять же, большой расход электроэнергии и ограниченное количество включений, что для любителей автомобильной приватности может стать неприятным сюрпризом.
Александр Некрасов, ведущий научный сотрудник Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН: "Минус жидкостной системы заключается в том, что ее надо герметизировать. И второе, у нее совершенно другая реакция на отрицательные и высокие положительные температуры".
В отличие от показанных систем, российская разработка не жидкостная, а твердотельная. Основана на таком явлении, как электрохромизм. Это когда оптические свойства материала под воздействием электрического поля изменяются на атомном уровне.
"Электрохромная технология более безопасна, более экологична, не использует опасных веществ тяжелых металлов. И конечно же, она является чрезвычайно выносливой, так как в свое время разработана для индикаторов ядерных устройств, то есть она выдерживает условия вблизи ядерного реактора", — отметил Алексей Пижонков.
Изобретение, основа которого была разработана в нашей стране еще двадцать лет назад, появилось в московском технопарке "Слава" благодаря инновационной компании "Интеллект". Это она привлекла инвестиции, нашла нужных ученых, технологию за короткий срок доработали и сделали несколько прототипов.
Хотя человечество изобрело уже очень много электрохромных систем, многие из них запатентованы, но до практического применения дошли очень немногие. "Достоинством нашей системы является подбор такого электролита, который обеспечивает ей очень быстрое время срабатывания по сравнению с другими твердотельными электрохромными устройствами, - говорит Александр Некрасов. - Обратите внимание на этот прототип. Для работы ему необходимо всего полтора вольта, то есть почти в сто раз меньше, чем у аналогов. К тому же вещество, находящееся между стеклами, обладает собственной памятью, поэтому держать устройство под постоянным напряжением не нужно".
"Состав данного электролита мы не раскрываем даже в патентах, поскольку скорость срабатывания электрохромной ячейки на основе этого электролита практически находится на пике современных аналогов. И ногие производители аналогичных материалов дали бы большие деньги за него", — рассказал Некрасов.
А вот как выглядит тот самый секретный ингредиент. Эта прозрачная вязкая жидкость представляет собой полимер, в котором растворены пластификаторы и некоторые металлы, не будем называть какие. После того, как вода испаряется, электролит входит в равновесие с влагой окружающей среды, поэтому ему не страшны ни пересыхание, ни разгерметизация.
Ведущий научный сотрудник Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН: "После того как мы нанесли слой полимерного электролита на обе половины ячейки, мы соединяем верхнюю и нижнюю половину, и дальнейший процесс будет происходить в вакууме".
Качественный вакуум этой технологии так же необходим, как человеку чистый воздух. Удалить из-под стекол многочисленные пузыри, которые могут повлиять на качество работы всей системы, возможно только в специальной установке.
Александр Некрасов, ведущий научный сотрудник Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН:
- После двух примерно часов при вакууме и высокой температуры, мы получаем достаточно неплохой образец. Единственное, что надо пойти посмотреть на него в микроскоп: нет ли там пузырьков, которые не видны обычным глазом.
Несмотря на большую значимость этой технологии, размер отечественных электрхромных стекол пока не велик. 5-10 квадратных сантиметров – не больше. Чтобы изготовить более наглядные, а значит и более привлекательные для инвесторов образцы, одних лабораторных условий мало. Необходимо промышленное производство с большими вакуумными установками. А таких предприятий в России немного.
Алексей Пижонков, генеральный директор ООО "Интеллект":
- На сегодняшний день отсутствует серьезный заказчик, все изделии делаются наколеночным способом, лабораторным, в единичных экземплярах, соответственно, технологии дорогие, и нет возможности показать на больших площадях всю силу этого художественного решения и его экономическую эффективность.
Экономическая эффективность очевидна. Ведь смарт-стекло не только создает комфорт потребителю — это отличный способ экономить электроэнергию в жилых и офисных зданиях. Поэтому в первую очередь умные стекла должны заинтересовать российских производителей стеклопакетов. Окна, сделанные по этой технологии, в холод способны удерживать тепло в помещении, а в жару, наоборот, не пускать ультрафиолетовые и инфракрасные лучи, поэтому необходимость в кондиционерах отпадает.
У крупных американских и английских компаний по производству высокотехнологичного стекла уже сегодня есть возможности делать такие окна, которые позволяют сберегать порядка 60 процентов тепла внутри помещения. Для этого была разработана целая производственная линия по напылению тончайших металлических слоев на поверхность стекла. Процесс достаточно сложный. В специальной установке оксиды серебра или других проводящих тепло металлов разгоняются до огромных скоростей и буквально бомбардируются на поверхность стекла. На прозрачность такой металлический слой не влияет, и заметить разницу между энергосберегающим и обычным окном практически невозможно. Кстати, при напыления металлов на стекла тоже используются большие вакуумные установки. Поэтому адаптировать технологию и наладить массовый выпуск электрохромных стеклопакетов будет не так сложно. Было бы желание.
"Заводы, которые выпускают по другим технологиям, например жидкокристаллическим технологиям, или еще там каким-то другим, они осваивают этот рынок, соответственно, они борются за своего покупателя, за своего заказчика и с трудом пускают альтернативные, даже лучшие технологии, как в нашем случае", - сетует Алексей Пижонков.
Пока рынок думает и подсчитывает, инноваторы из компании "Интеллект" сложа руки не сидят. Поддержка, которую оказывает им московское правительство и особые условия, созданные в технопарке, позволяют им параллельно работать над другими перспективными проектами.
Вода, которая находится в этом стакане, загрязнена органическими веществами, маслом, содержит некоторые тяжелые металлы. Но как только в ней зажигается плазменная дуга, все примеси тут же выгорают, а металлы выпадают в осадок. Эта технология известна давно, но для очистки воды ее никто раньше не использовал , опять же — дорого. Однако, инженеры и конструкторы компании "Интеллект" и здесь нашли способ сделать ее доступной для массового применения.
"Самое интересное происходит вот в этой ячейке в зоне горения. Вода подается снизу, снизу же подается воздух, воздух является окислителем. Тут довольно сложные условия зажигания стабилизации горения. С этим пришлось повозиться. Но в конце концов были подобраны соответствующие источники мощности, и как вы можете видеть, горение устойчивое, очистка воды происходит устойчиво", — рассказал генеральный директор ООО "Интеллект".
Эта установка показывает лишь принцип работы уникальной плазменной водоочистной конструкции. А это уже реальная кавитационная установка, которую изготовили на производственной площадке технопарка. Она способна очищать несколько кубометров воды в час, потребляет минимум электроэнергии, а после небольшой модификации может работать не только на очистных сооружениях, но и в нефтеперерабатывющей промышленности.
Алексей Пижонков: "Плазма осуществляет глубокие изменения в химической структуре углеводородов, превращая их в бензин, дизельное топливо, масла с гораздо меньшими затратами. А главное — не требует огромных капиталовложений в строительство 50-метровых колонн. Это достаточно компактные маленькие установки высокой производительности. Это технологии будущего".
Несмотря на очевидные преимущества этой технологии, пока такие установки спросом не пользуются. То ли о них мало кто знает, то ли отечественные компании слишком инертны для внедрения подобных инноваций.
Игорь Протопопов, депутат Московской городской думы, председатель комиссии Мосгордумы по экономической политике, науке и промышленности:
- Абсолютно нормальная ситуация, потому что мы должны понимать, что находимся в рынке. Что такое рынок? Это спрос и предложения. Когда мы с вами говорим об энергосберегающих технологиях, а у нас невысокая плата за электроэнергию, да, мы это должны понимать, она датируется государством. То зачем экономить электроэнергию?! Поэтому, когда мы создадим правильный спрос на инновацию, соответственно, и на рынке появится большое количество предложений для потребителей.
Чистая вода, умные стекла, дешевое топливо – технологии, позволяющие создавать все эти блага, существуют уже сегодня. Остается лишь сделать, как говорится, последний рывок и внедрить их в нашу жизнь. Пока у российских производителей есть преимущество, его просто необходимо использовать. Ведь через год-другой конкуренты сами придумают, как сделать дешевые электролиты и обуздать плазму. Или просто выкупят патенты.
Источник: vesti.ru
