Новые технологии не просто входят, а врываются в нашу жизнь. Только ученые сделали открытие, как инженеры уже готовы применить его в быту, а предприниматели — запустить стартап на его основе. Сегодня поговорим о трех российских компаниях, построивших бизнес на технологиях, которые раньше казались невероятными — и тем не менее работают.

Графен всему голова

В недалеком 2010 году российские ученые Андрей Гейм и Константин Новоселов, работающие в Манчестерском университете (Великобритания), получили Нобелевскую премию по физике за открытие графена. Из этого материала нового поколения делают в том числе углеродные нанотрубки. Последние, предположительно, могут стать основой наноэлектроники будущего. Ключевое преимущество графеновых нанотрубок заключается в том, что всего 0,01% этого компонента может значительно улучшить свойства материалов.

До недавних пор востребованность углеродных нанотрубок оставалась под вопросом: производить их очень дорого — и кому они будут нужны в быту? Но в России сделали ставку на развитие этого направления и, похоже, не проиграли. Сейчас российское предприятие компании OCSiAl, дислоцированное в Новосибирском Академгородке, мировой лидер по производству одностенных нанотрубок. Его продукция применяется в качестве универсальной добавки для большинства известных материалов. Как это используют другие отечественные компании?

Изобретение №1. Безынерционные домашние системы отопления

Применение в быту углеродным нанотрубкам нашли российские ученые и инженеры из компании CALDOtech, производителя безынерционных систем отопления на основе графитовых нанотрубок. Они решили сделать бизнес на свойстве графена рассеивать тепло.

Максим Шибинский

Генеральный директор компании CALDOtech

«Углеродные нанотрубки делают покрытия, на которые они нанесены, электропроводящими. Именно это мы решили использовать для создания инновационных систем отопления. Мы разработали графеново-полимерный состав, который частично проникает в структуру материала и образует непрерывную токопроводящую сеть из нанотрубок, обладающих высоким коэффициентом теплоотдачи. В качестве экрана-теплоносителя, на который наносится состав, после экспериментов решили использовать искусственный камень — керамогранит. У него отличная адгезия, высокая степень теплопередачи, к тому же это очень прочный материал».

В течение трех лет инженеры вели научные разработки и совершенствовали технологию. Когда прототип отопительного прибора был готов, его отдали на испытания, которые продемонстрировали невероятные результаты. Комиссия научно-исследовательского и проектного унитарного предприятия «БЕЛТЭИ» (Республика Беларусь) пришла к заключению: коэффициент полезного действия изделия составляет 99,2%!

Как же удалось создать практически «вечный двигатель» и обойти первый закон термодинамики? Дело в самом принципе работы прибора — он посылает колебательные импульсы молекулам углерода, содержащимся в воздухе. Скорость движения частиц и температура вещества взаимосвязаны: чем интенсивнее колебания молекул, тем горячее — и наоборот. Весь фокус в том, что импульсы передаются безынерционно, то есть без потери энергии. Электричество не «уходит в пространство», а практически все преобразуется в тепло, которое к тому же рассеивается по комнате равномерно. Отсюда и такой не укладывающийся ни в какие рамки КПД.

Изобретение №2. Умные нити

Что еще можно сделать с использованием углеродных нанотрубок? Какую-то сложную электронику? Вот и ученые поначалу так полагали. Но петербургская компания «АрктикТекс» решила закрыть более насущные потребности и создала куртки с подогревом из умной ткани, пропитанной составом с углеродными нанотрубками.

Идея проста. В кармане куртки или комбинезона находится пауэрбанк, он питает сеть электрических нитей, которые нагревают тканевый модуль, вшитый в одежду. Изделия прогреваются до рабочей температуры 45 °C всего за 40 секунд, и тепло распределяется по всей поверхности полотна. Технология позволяет сохранять гибкость ткани и уменьшает вес верхней одежды за счет того, что используется меньше утеплителя.

Осенью 2022 года российский производитель детской одежды ORBY выпустил коллекцию курток для подростков с использованием этих греющих модулей. Зарядки хватало до 6 часов интенсивного обогрева. Теперь одежду с терморегуляцией вовсю тестируют для туристов-альпинистов, пожарных, специалистов, работающих при экстремально низких температурах, и просто любителей «умных» новинок.

Еще три года назад никто не верил, что эти модули кому-то нужны, но в технологию инвестировал Северо-Западный наноцентр. Сейчас на ее основе создают пилотные образцы укрывных материалов для оборудования и одежды для спасателей и пожарных, работающих в Арктике. Разработка ведется совместно с Санкт-Петербургским государственным университетом промышленных технологий и дизайна и Государственной противопожарной службой МЧС России. Первая куртка для спасателей в начале февраля 2023 года прошла лабораторное тестирование на огнестойкость и способность к нагреву в условиях низких температур. В апреле состоятся полевые испытания в рамках учений «Безопасная Арктика — 2023». По итогам тестирования будет приниматься решение о запуске производства пилотной партии изделий.

Изобретение №3. Гибкое умное стекло

Третья разработка тоже основана на использовании нанотехнологий — только жидкокристаллических. Российский центр гибкой электроники (РЦГЭ) и белорусская компания «МТЛСиДи» в декабре 2022 года завершили разработку нового материала — аналога умного стекла, который можно закрепить на гибкой подложке. Он моментально меняет прозрачность и коэффициент поглощения тепла по команде с пульта.

Алексей Гостомельский

Генеральный директор РЦГЭ

«Разработка по ряду важных параметров превосходит широко распространенные сейчас электрохромные смарт-стекла (ECD). Новый материал гибкий и меняет прозрачность за тысячные доли секунды — в отличие от ECD, которые переключаются с матового режима на прозрачный в течение 20 минут. Подобные инновации могут найти применение в устройствах, требующих мгновенной отработки изменения освещенности, а также в изделиях сложной формы — например в шлемах мотоциклистов, горнолыжных масках, солнцезащитных козырьках автомобилей. Его можно использовать и для тонировки иллюминаторов самолета».

Технология работает на основе эффекта «гость — хозяин»: между двумя гибкими слоями помещается жидкокристаллический материал с молекулами красителя. Сейчас на ее основе изготавливают электроуправляемое стекло размером 80×150 мм для лицевой маски. В отличие от аналогов с фотохромным покрытием, у такого стекла можно будет настраивать разные режимы затемнения.

В дальней перспективе планируется использовать технологию для изготовления окон и люков отечественных автомобилей. В это действительно трудно поверить, но «Лады» и «Москвичи», у которых исчезает тонировка на лобовом стекле по щелчку переключателя, — это уже не что-то из области фантастики. Они вполне могут появиться на улицах наших городов. Да и уже сейчас смарт-стекла все чаще используются архитекторами в медицинских учреждениях, офисах, жилых домах.

Российские бизнесмены постепенно наладили тесное сотрудничество с инженерами и учеными и в последние годы все чаще находят оригинальное применение отечественным и зарубежным разработкам. Порой результаты их работы переворачивают наши старые представления о границах возможного.