Концерн BASF как мировой лидер в области химических нанотехнологий обладает для этого всеми инструментами – специальными аналитическими методами, компетенцией в таких областях, как химия, физика, биология и инженерия, а также многолетним опытом по безопасному обращению с новыми материалами. «Углубленное понимание взаимодействий, протекающих на наноуровне, позволяет нам систематично и безопасно использовать результаты этих процессов, и создавать еще более эффективную продукцию», – поясняет д-р Андреас Краймейер, директор по исследованиям и член Совета директоров BASF SE.
Развитие нанотехнологий – ключевая тенденция глобального масштаба, и в концерне этому уделяется особое внимание. Запланированная BASF сумма инвестиций в нанотехнологии на период с 2006-го до конца 2008 года составляет 180 млн евро.
Специалисты-исследователи, работающие в Людвигсхафене, ищут пути эффективной и безопасной практической реализации достижений в области нанотехнологий. Эта работа осуществляется в тесном взаимодействии с лабораториями BASF, а также с научно-исследовательскими организациями из разных стран мира.
Концерн BASF и Гарвардский университет достигли соглашения по учреждению новой инициативы в области передовых научных исследований. В рамках ее первого этапа (бюджет – до 20 млн долл.) предполагается в течение пяти лет осуществлять поддержку научно-исследовательской деятельности десяти специалистов на базе Школы инженерных и прикладных наук при Гарвардском университете. Главный объект совместных проектов исследований – процессы, протекающие на молекулярном и надмолекулярном уровнях, где расстояния измеряются нанометрами. Планируется изучить процессы образования биопленок на различных поверхностях, а также роль, которую играет в этом взаимодействие между бактериями и мельчайшими частицами материала. Учитывая воздействие биопленок на здоровье человека, проявляющееся и на производстве, и в быту, и в медицинских учреждениях, очень важно найти способы влияния на эти процессы. Другой темой стала разработка «нанорецептур», обладающих свойством высвобождать содержащиеся в них вещества именно там, где нужно оказать контролируемое воздействие.
В состав концерна входит исследовательский центр в Сингапуре, который с успехом использует превосходную местную инфраструктуру. Здесь занимаются созданием тончайших покрытий для корпусов океанских судов, препятствующих отложению осадка из морских организмов. Тем самым нанотехнологии способны внести устойчивый вклад в снижение загрязнения окружающей среды, поскольку подобные покрытия позволяют обходиться без применения биоцидов (например, соединений тяжелых металлов). При отсутствии биологического обрастания корпуса судно расходует существенно меньше топлива. Центр в Сингапуре занимается также органическими материалами для «печатной» электроники и создает новые полупроводниковые материалы. Эти разработки применяются в системах радиочастотной идентификации продукции, для контроля доступа, в конструкциях гибких дисплеев. Аналогичные органические полупроводниковые материалы пригодны для изготовления фотоэлементов.
Лаборатория BASF при Университете имени Луи Пастера в Страсбурге (Institut de Science et d‘Ingеnierie Supramolеculaires – ISIS), специализирующаяся в области надмолекулярной химии, занимается разработкой способов получения синтетических пеноматериалов. Размеры пор, исчисляемые в нанометрах, предотвращают столкновения молекул газа внутри ячеек, что снижает теплопроводность пены более чем наполовину по сравнению с обычными пеноматериалами. Использование таких изоляционных материалов в рефрижераторах, конструкциях зданий, автомобилях и даже самолетах позволяет получить экономию энергии и материалов, снижая нагрузку на окружающую среду.
Водные дисперсии полимеров – традиционно сильная сторона деятельности концерна BASF. Продукты серии COL.9 (связующие материалы нового поколения) повышают устойчивость лакокрасочных покрытий к воздействию погодных факторов и различным загрязнениям благодаря исключительно тонкой наноструктуре: неорганические наночастицы в составе связующих материалов COL.9 заключены внутри полимерных частиц, образующих водную дисперсию. При высыхании краски наночастицы формируют однородную трехмерную структуру, которая не только защищает покрытие от загрязнений, но и способствует более длительному сохранению цвета.
PCI Nanosilent –инновационный изолирующий состав для керамических плиток – благодаря структурам, размеры которых исчисляются в нанометрах, позволяет решить сразу три задачи: устранить неровности поверхности, изолировать напольное покрытие от подложки и улучшить звукоизоляцию. Наноструктуры обеспечивают идеальное сопряжение между плиткой и подложкой благодаря добавкам специальных полимеров и каучуковых гранул.
Mincor TXTT – пример использования нанотехнологий для нужд текстильной отрасли, этот состав предназначен для аппретирования тканей и содержит частицы размером менее 100 нанометров, которые обладают свойством самоочистки. Миллиарды наночастиц образуют очень плотный слой, препятствующий проникновению в ткань даже самых мелких частичек пыли. В этом заключается «эффект лотоса», то есть «отталкивание» грязи, которая не может удержаться на ткани – так же, как капли воды скользят по поверхности лепестков лотоса, не проникая внутрь. Любые инородные элементы (как частицы грязи) остаются на воздушной прослойке, отделяющей их от поверхности ткани, и поэтому легко поддаются смыванию – например, при очередном дожде. Грязеотталкивающие ткани, обработанные составом Mincor, используются для производства навесов, зонтов, тентов.
Автомобилестроительные компании и производители электроники проявляют интерес к конструкционному пластику Ultradur High Speed. Ввод в его состав специальной добавки, включающей наночастицы, позволил значительно повысить его текучесть без ущерба для механических свойств. Переработка продукта может осуществляться при более низких температурах, что ведет к экономии энергии. Ultradur High Speed характеризуется не только улучшенной текучестью, но и значительно более высокой устойчивостью к изменению температурного режима в условиях повышенных температур. Это делает его идеальным для производства таких деталей автомобилей, как головки цилиндров. Преимущества состоят в экономии материалов, связанной с показателями текучести, возможностью получения изделий с более тонкими стенками способом литья под давлением, снижением веса деталей.
Работа над созданием трехмерных фотонных кристаллов осуществляется в рамках европейского проекта NewTon при участии BASF, Лазерного центра в Ганновере, аэрокосмического подразделения фирмы Thales, компании Photon Design Ltd., Датского Технического университета и Национальной Высшей школы телекоммуникаций в Бретани. Цель работы – сделать возможным использование трехмерных фотонных кристаллов в компонентах телекоммуникационных устройств. Такие компоненты будут обладать целым рядом преимуществ – меньшими размерами, дешевизной, лучшими эксплуатационными характеристиками, прочностью и меньшей уязвимостью для электромагнитного излучения.
В разработке нанотехнологий принимают участие специалисты, работающие в самых различных областях. «Краеугольный камень» успехов BASF – умение внедрять в практику новейшие научные открытия и достижения.