Одностенные углеродные нанотрубки — продукт, который может кардинально изменить свойства материалов, в том числе и строительных. Если просто, то трубки — это лист графена, свернутый в полый цилиндр. Область применения углеродных нанотрубок исключительно широка — от медицины до строительства. Так, например, введение их в качестве модификатора в бетон придает последнему электропроводность, термостойкость и повышенную прочность. Добавление даже 0,01% нанотрубок в материал существенно меняет его свойства. Тесты по сверлению и истиранию материалов, модифицированных нанотрубками, проведенные в Европе, показали, что одностенные углеродные нанотрубки не покидают матрицу материала при его механическом повреждении.

«Прелесть нанотрубок еще и в их чрезвычайно низких концентрациях, необходимых для кардинального изменения свойств материалов, — говорит академик РАН Михаил Предтеченский. — Например, одного килограмма нанотрубок хватит, чтобы улучшить километр асфальтированной трассы — срок службы асфальта будет в четыре раза длиннее».

Еще одно из возможных направлений применения модифицированных с помощью нанотрубок бетонных смесей: защита трубопроводов на морских шельфах, на дне рек, в обводненной и болотистой местности, в промерзающем грунте. Российской компанией «БТ СВАП» уже накоплен опыт при строительстве подводных переходов в Охотском, Черном и Каспийском морях, через Куйбышевское водохранилище, на Сахалине и Ямале. Директор фирмы по науке и технологиям Сергей Меликов отмечает, что применение углеродных нанотрубок улучшило характеристики защитных и утяжеляющих покрытий трубопроводов: прочность, водонепроницаемость, удобство при укладке. При этом за счет улучшенных характеристик наномодифицированной бетонной смеси удалось снизить стоимость самого защитного покрытия. Попутно заметим, что бетонные смеси для защитного и утяжеляющего универсального бетонного покрытия с добавлением одностенных углеродных нанотрубок компании «БТ СВАП» получили европейский сертификат соответствия. Дело за малым — утверждение российских стандартов применения наноматериалов для обычных бетонов, композитов, пластиков, металлов, массово используемых в строительстве. Применение углеродных нанотрубок в составах бетонных смесей было рекомендовано Фондом инфраструктурных и образовательных программ по результатам их сертификации в Системе сертификации продукции наноиндустрии «Наносертифика».

По мнению проректора по научной работе МГСУ, одного из ведущих специалистов в области новых материалов для строительства Андрея Пустовгара, применение нанотрубок для модификации строительных материалов является действительно перспективным направлением. Правда, оговаривается эксперт, только в том случае, если мы не сведем это только к простому добавлению нанотрубок в бетонную смесь с целью повысить прочность при сжатии на 30% или даже 50%, не принимая во внимание стоимость бетона.

«Применение нанотрубок, на мой взгляд, эффективно, прежде всего, при создании покрытий и материалов с управляемыми магнитными, электрическими и теплотехническими свойствами, — говорит Пустовгар. — Данный подход позволит создавать интеллектуальные здания, в которых функцию нейронной управляющей сети будут выполнять покрытия, модифицированные нанотрубками и другими нанообъектами». Изменение проводимости различных участков покрытий, например, ограждающих конструкций, позволит наделить их функцией отслеживания координат нажатия, превратив их в тач-панели (Touch Panel) — визуальное устройство, которое позволяет пользователю управлять системами освещения и инженерными системами зданий и сооружений путем нажатия на его поверхность.

Получится, что системы электроснабжения будут «нарисованы» на стене, а включение и выключение инженерного оборудования станет возможным осуществлять путем нажатия на выделенный цветом участок стены. «Создание «умных» покрытий строительных конструкций — это одно из основных направлений, на котором нужно сконцентрировать научные и прикладные исследования применения нанотрубок в строительных материалах, — уверен профессор МГСУ. — Это открывает перспективы создания когнитивных систем зданий и сооружений, в которых покрытия будут обладать способностью к пониманию процессов, происходящих внутри и снаружи здания и адекватно реагировать на них».

Научный консультант ФАУ ФЦС Минстроя России Александр Цернант подтверждает, что нанотрубки применяются для модифицирования материалов, в которых благодаря им образуются матрицы. К таким модифицируемым материалам, в частности, относятся бетоны и полимерные композиты. «Этот вопрос подробно изучен наукой, ЦНИИС имеет патенты на применение углеродных нанотрубок для повышения качества матрицы различных бетонов, — рассказывает Александр Цернант. — Модификация бетона на наноуровне придает конструкциям более высокие потребительские свойства. Это доказано. Сейчас, когда технология изготовления наноструктур освоена, ее применение становится естественным процессом. Ключевым критерием остается стоимость такой модификации, поэтому их применение должно быть обосновано с технической и с экономической точек зрения».

Действительно, цена продукта пока относительно высока. Сегодня на рынке присутствуют два крупных производителя нанотрубок — российская фирма OCSiAl (портфельная компания РОСНАНО) и японская Zeon. Японцы продают трубки по цене около 10 тысяч за килограмм при ежегодном производстве около тонны. Это сильно ограничивает промышленное применение их продукции. В российской компании утверждают, что им удалось существенно снизить цену продукта — фирма готова запустить установку мощностью 50 тонн нанотрубок в год по цене от 100 до 200 долларов за килограмм. Кстати, OCSiAl — первый в мире производитель одностенных углеродных нанотрубок, прошедший сертификацию в соответствии с регламентом Европейского союза REACH. Это позволит компании ежегодно поставлять до 10 тонн нанотрубок в Европу и значительно расширить их применение в различных отраслях.