Новый консорциум во главе с NIST поможет американским производителям улучшить техпроцесс изготовления “мягких материалов”

Национальный Институт Стандартов и Технологии США (NIST) основал новый консорциум, который будет принимать регулятивные меры в адрес постоянной растущего и набирающего актуальность нового и очень важного класса веществ - так называемых “мягких материалов”. Мягкие материалы включают широкий спектр веществ: от банальных продуктов потребления, таких как моющие средства, краски и шоколадные батончики, до достаточно сложных устройств, вроде гибких электронных дисплеев и солнечных батарей, лекарственных препаратов и пластмасс с индивидуальными свойствами.

Стартовое совещание консорциума nSoft (nSoft Consortium) состоится 14 августа 2012 в главном кампусе NIST, который расположен в городе Гейтерсберг, штат Мэриленд, США. Совместные усилия его участников будут направлены на взаимодействии с производителями мягких материалов, включая пластмассы, белки, пищевые продукты и композиты. Организации-члены консорциума смогут использовать возможности и средства Центра нейтронных исследований NIST (NIST Center for Neutron Research; NCNR) и опыт Лаборатории измерений материалов данной организации (Material Measurement Laboratory). В их распоряжении также окажется Центр нейтронных наук (Center for Neutron Science) при Университете штата Делавэр.

Двумя основными целями деятельности консорциума nSoft являются оптимизация свойств выбранных мягких материалов и максимальное увеличение производственного выхода. Благодаря пучкам нейтронов - незаряженных частиц в ядре атома - ученые получают беспрецедентную возможность изучить интересующие их материалы. Специализированное оборудование Центра нейтронных исследований NIST и оптимизированные методы измерений позволяют специалистам не только получить представление о строении мягких материалов, но и исследовать движения их молекулярных компонентов.

"За последние несколько десятилетий сотрудники университетов, правительственных организаций и относительно небольшое число промышленных исследователей продемонстрировали эффективность нейтронных зондов при анализе ударопрочности материалов", объясняет Рональд Джонс, специалист по полимерам из NIST, который также является главой консорциума nSoft. "Мы хотим, чтобы метрологические решения, основанные на нейтронах, стали более доступными для специалистов по материалам и компаний производителей. Это должно помочь им набраться опыта по использованию этих инструментов для решения своих конкретных потребностей."

Мягкие материалы имеют особенности, характерные для жидкостей и твердых веществ, но отличающиеся от них обоих. Они включают полимеры, стекло, сложные жидкости, гели, пенки, белки, ДНК, мембраны и многих других природные и синтетические материалы. Подобные вещества объединяет сложность их строения, тенденция к самосборке и слабые связи между компонентами. Из-за слабых внутренних связей мягкие материалы очень чувствительны к изменениям давления и температуры.

Достижения в области нанотехнологий открывают невиданные возможности для разработки новых видов мягких материалов, оптимизированных для конкретных применений. Многие из этих материалов создаются при помощи полностью искусственных методов обработки, в результате чего внутренние молекулярные механизмы веществ оказываются далеки от предпочтительного состояния равновесия. По данным доклада Национального научно-исследовательского совета США за 2009 год, заводы, которые производят некоторые виды этих нестабильных материалов, могут работать только на 50 - 60 процентов от своей проектной мощности.

"Небольшие изменения в параметрах обработки помогут кардинально изменить свойства материала", говорит Джонс. "Необходимо четко и точно измерять реакцию мягких материалов на изменения параметров обработки, так как их число постоянно увеличивается, а внутреннее строение материалов становится все более сложным".

При помощи планового рабочего совещания, состоявшегося в прошлом году, и другой информационно-пропагандистской деятельности NIST ожидает привлечь интерес крупных представителей данной отрасли к работе nSoft. Представители академической науки и правительственных исследовательских организаций также могут присоединиться к проекту.