Несмотря на замечательные свойства, углеродные нанотрубки (УНТ) пока еще не завоевали рынок. В большинстве случаев они используются для научных исследований, создания опытных наноустройств и отдельных изделий. Это связано с высокими ценами и сложностью масштабного производства. Правда, в одной области применения наблюдается заметное продвижение вперед. Речь идет о защитных покрытиях. Даже небольшие добавки углеродных нанотрубок приводят к значительным улучшениям свойств материалов, применяемых для создания как антикоррозионных, так и огнезащитных покрытий.

Норвежская компания Advanced Marine Coatings, специализирующаяся на разработке покрытий для морских судов, представила новое покрытие, в составе которого впервые использованы углеродные нанотрубки Baytubes® (углеродные нанотрубки марки Baytubes® в промышленном масштабе производит компания BayerMaterialScience, входящая в состав концерна Bayer) [1]. В результате повысилось сопротивление абразивному изнашиванию, уменьшилось гидравлическое сопротивление между корпусом судна и водой, что привело к существенному снижению расхода топлива. Новое покрытие “Green Ocean Coating Heavy Duty”, основу которого составляет двухкомпонентная эпоксидная смола, имеет высокую водонепроницаемость и в особенности подходит для защиты корпуса судна ниже поверхности воды. Покрытия могут применяться как для новых судов, так и для восстановления старых или текущего ремонта. Еще одно преимущество – благодаря гладкости и твердости нового покрытия можно не применять специальные средства, предохраняющие суда от биологического обрастания. Таким образом, нанотрубки позволили разработчикам найти наиболее экономичное и наиболее экологичное решение. На рис.1 показан танкер Berge Arzew, для которого было впервые использовано новое покрытие (на 700 квадратных метров поверхности). В ноябре 2009 г. появилось сообщение об успешных испытаниях [1].

Рис.1 Испытания покрытия “Green Ocean Coating Heavy Duty”
успешно проведены на танкере Berge Arzew.

Еще одно интересное практическое применение нанотрубок – огнезащитные покрытия. УНТ могут быть использованы вместо обычных галогенсодержащих антипиренов (причем в существенно меньших количествах) для повышения термостойкости полимеров и тепловых барьерных слоев на их основе. На рис.2 показано, как добавление менее 1 масс.% УНТ снижает риск распространения пламени.

THERMOCYLTM (марка материалов на основе кремнийорганических смол с добавками многостенных УНТ ( 1 масс.%), компания Nanocyl) по данным разработчиков является отличным материалом для защиты от пламени и обладает высокой адгезией к стеклу, металлам, дереву и др., 4 мм покрытия THERMOCYLTM достаточно для создания эффективного барьерного слоя на алюминии.

Конечно, успешные внедрения некоторых материалов не означают прекращения научных исследований. Так, например, китайские ученые недавно продемонстрировали, что декорирование многостенных УНТ фуллеренами способствует дальнейшему снижению воспламеняемости композита полипропилен/нанотрубки. Авторы разработали новую трехстадийную методику получения C60-d-CNTs (C60 decoratedCNTs).

Данные электронной микроскопии, ИК и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и др. убедительно демонстрируют, что фуллерены находятся на поверхности нанотрубок. Результаты калориметрических измерений показали снижение воспламеняемости полипропилена, в который были введены добавки декорированных нанотрубок (1 масс.%). На рис 2 представлены кривые скорости тепловыделения для полипропилена (PP) и его композитов с УНТ и декорированными УНТ. Кроме того, были проведены контрольные измерения для композита полипропилена с механической смесью УНТ и фуллеренов.

Видно, что внедрение 1 масс.% нанотрубок заметно (на 66%) снижает максимум скорости тепловыделения (PHRR – peakheatreleaserate). Добавки C60-d-CNTs в том же количестве не только дополнительно уменьшают PHRR, но и замедляют процесс горения, то есть обеспечивают лучшую огнезащиту для полипропилена, чем исходные нанотрубки. В контрольных экспериментах, когда в полипропилен вводили механическую смесь УНТ и фуллеренов, максимум скорости тепловыделения был выше. Таким образом, эффективность не обусловлена простой комбинацией нанотрубок и фуллеренов. В настоящее время авторы продолжают исследования и в ближайшее время надеются опубликовать свои выводы относительно механизма огнезащиты.