Углеродные наноматериалы при проектировании музыкальных дорог в России как способ снижения риска ДТП
В статье содержится оценка технических и организационных возможностей применения углеродных материалов при проектировании «музыкальных дорог». Автор предположил причины, препятствующие появлению «музыкальных дорог» на асфальтированных автомобильных дорогах России и возможности их решения посредством расширения практики применения углеродных нанотрубок при создании асфальтобетона. Статья содержит данные о физико-химических, адгезивных свойствах асфальтобетона с добавлением углеродных нанотрубок.
Список источников
1. Распоряжение Правительства РФ 3363-р «О Транспортной стратегии Российской Федерации до 2030 года с прогнозом на период до 2035 года» // Собрание законодательства Российской Федерации, N 50 (ч.IV), 13.12.2021, ст. 8613.
2. Показатели состояния безопасности дорожного движения. Официальный сайт Госавтоинспекции. Режим доступа: http://stat.gibdd.ru/ (дата обращения: 06.05.2022)
3. На ремонт и строительство федеральных трасс в 2021 году потратят 552 млрд рублей. ТАСС. Режим доступа: https://clck.ru/ekPxR (дата обращения: 06.05.2022)
4. Постановление Правительства РФ от 20 декабря 2017 г. № 1596 «Об утверждении государственной программы Российской Федерации "Развитие транспортной системы» // Собрании законодательства Российской Федерации от 1 января 2018 г. N 1 (часть II) ст. 340.
5. Engineering alumnus brings musical road to Auburn’s campus // Auburn University. Режим доступа: https://clck.ru/ekVqG (дата обращения 23.05.2022).
6. Fischer J.E. Carbon nanotubes: a nanostructured material for energy storage // Chemical Innovation. 2000. Vol. 30. P.21. http://pubsapp.acs.org/subscribe/archive/ci/30/i10/html/10fischer.html?#10fischB1
7. Eisa M.S., Mohamady A., Basiouny M.E., Abdulhamid A., Kim J.R. Mechanical properties of asphalt concrete modified with carbon nanotubes (CNTs), Case Studies in Construction Materials, 2022 V. 16.
8. Мищенко С.В., Ткачев А.Г., Углеродные наноматериалы. Производство, свойства, применение // Москва: Машиностроение, 2008. 320 с.
9. https://www.nanowerk.com/what-are-nanomaterials.php
10. Фиговский О. Нанотехнологии в строительстве / О. Фиговский, А. Штейнбок // ProAtom. — 2021. — № Февраль (2021). — C.9-10. — Режим доступа: http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=9557
11. Дьячков П.Н. Углеродные нанотрубки: строение, свойства, применения. Москва: Бином, 2011. 488 с.
12. Елецкий А.В. Сорбционные свойства углеродных наноструктур // Успехи физических наук, 2004. Т. 174. № 11. 41с.
13. Запороцкова И.В. Углеродные и неуглеродные наноматериалы и композитные структуры на их основе: строение и электронные свойства. Волгоград: Издательство ВолГУ, 2009. 469 с.
14. Харрис П. Углеродные нанотрубы и родственные структуры // Новые материалы XXI века. М.: Техносфера, 2003. 364 с.
15. Yang, Shilin, Bieliatynskyi, Andrii, Pershakov, Valerii, Shao, Meiyu and Ta, Mingyang. "Asphalt concrete based on a polymer–bitumen binder nanomodified with carbon nanotubes for road and airfield construction" Journal of Polymer Engineering, vol. 42, no. 5, 2022, pp. 458-466. https://doi.org/10.1515/polyeng-2021-0345
16. Provatorova G., Vikhrev A. Determining Optimum Carbon Nanotubes Content for Asphalt Mixture in Road Pavements Materials Science Forum 2020. V. 1023 https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/896/1/012088/pdf
17. Запороцкова И.В., Архарова И.В. Углеродные наноматериалы для дорожного строительства. Волгоград: Вестник ВолГУ. Серия 3: Экономика. Экология. 2015. №1. с. 103-109. http://dx.doi.org/10.15688/jvolsu3.2015.1.10
18. На трассе М4 "Дон" испытали усиленный нанотрубками асфальт. РИА Новости. Режим доступа: https://ria.ru/20200117/1563562138.html (дата обращения: 10.05.2022)
19. https://matador.tech/articles/pousie-dorogi-cudo-ili-kosmar-dla-mestnyh-zitelej (дата обращения: 10.05.2022)
20. Патент 2515007 С1 Российская Федерация. Способ упрочнения асфальтового дорожного покрытия углеродным наноматериалом / Запороцкова И.В., Сипливый Б.Н. Зарегистр. в Гос. реестре изобрет. РФ; опубл. 10.05.14, Бюл. № 13.
21. Ле, В.Б., Ле, В.П., 2021. Определение оптимального содержания углеродных нанотрубок в асфальтобетонной смеси в дорожных покрытиях. MSF 1023, 121–126. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.1023.121
References
1. Rasporyazhenie Pravitel'stva RF 3363-r “O Transportnoi strategii Rossiiskoi Federatsii do 2030 goda s prognozom na period do 2035 goda”. Sobranie zakonodatel'stva Rossiiskoi Federatsii [Decree of the Government of the Russian Federation 3363-r "On the Transport Strategy of the Russian Federation until 2030 for the period until 2035" // Collected Legislation of the Russian Federation] N 50 (P.IV), 13.12.2021, st. 8613 (rus).
2. Pokazateli sostoyaniya bezopasnosti dorozhnogo dvizheniya. Ofitsial'nyi sait Gosavtoinspektsii [Indicators of the state of road safety. Official website of the State traffic inspectorate]. Available: http://stat.gibdd.ru/ (accessed May 6, 2022)
3. Na remont i stroitel'stvo federal'nykh trass v 2021 godu potratyat 552 mlrd rublei [552 billion rubles will be spent on the repair and construction of federal highways in 2021.]. TASS. Available: https://clck.ru/ekPxR (accessed May 6, 2022)
4. Postanovlenie Pravitel'stva RF ot 20 dekabrya 2017 g. № 1596 «Ob utverzhdenii gosudarstvennoi programmy Rossiiskoi Federatsii "Razvitie transportnoi sistemy». Sobranii zakonodatel'stva Rossiiskoi Federatsii ot 1 yanvarya 2018 No 1 (chast’ II) st. 340 [Decree of the Government of the Russian Federation of December 20, 2017 No. 1596 "On approval of the state program of the Russian Federation "Development of the transport system" // Collected Legislation of the Russian Federation of January 1, 2018 No 1 (P II) st. 340.
5. Engineering alumnus brings musical road to Auburn’s campus Auburn University. Available: https://clck.ru/ekVqG (accessed May 6, 2022).
6. Fischer J.E. Carbon nanotubes: a nanostructured material for energy storage. Chemical Innovation. 2000. Vol. 30. 21 p. Available: http://pubsapp.acs.org/subscribe/archive/ci/30/i10/html/10fischer.html?#10fischB1
7. Eisa M.S., Mohamady A., Basiouny M.E., Abdulhamid A., Kim J.R. Mechanical properties of asphalt concrete modified with carbon nanotubes (CNTs), Case Studies in Construction Materials, 2022 V. 16. Available: https://www.scopus.com/scopus/inward/record.url?partnerID=10&rel=3.0.0&view=basic&eid=2-s2.0-85124385580&md5=5d1bc82b9e41a198e1370d7eb5e7b405
8. Mishchenko S.V., Tkachev A.G. Uglerodnye nanomaterialy. [Carbon nanomaterials.] Proizvodstvo, svoistva, primenenie. Moskow: Mashinostroenie, 2008. 320 p. (rus)
9. Available: https://www.nanowerk.com/what-are-nanomaterials.php (accessed May 6, 2022)
10. Figovskii O., Shteinbok A. ,Nanotekhnologii v stroitel'stve [Nanotechnologies in construction] February, 2021 Pp. 9-10. Available: http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=9557 (accessed May 6, 2022)
11. D'yachkov P.N. Uglerodnye nanotrubki: stroenie, svoistva, primeneniya. [Carbon nanotubes: structure, properties, applications] Moscow: Binom, 2011. 488 p. (rus)
12. Eletskii A.V. Sorbtsionnye svoistva uglerodnykh nanostruktur [Sorption properties of carbon nanostructures] Uspekhi fizicheskikh nauk, 2004. T. 174. № 11. 41p.
13. Zaporotskova I.V. Uglerodnye i neuglerodnye nanomaterialy i kompozitnye struktury na ikh osnove: stroenie i elektronnye svoistva. [Carbon and non-carbon nanomaterials and composite structures based on them: structure and electronic properties.] Volgograd: Izdatel'stvo VolGU, 2009. 469 p.
14. Kharris P. Uglerodnye nanotruby i rodstvennye struktury [Carbon nanotubes and related structures] Novye materialy XXI veka. Moscow: Tekhnosfera, 2003. 364 p.
15. Yang Sh., Bieliatynskyi A., Pershakov V, Shao M, M. "Asphalt concrete based on a polymer–bitumen binder nanomodified with carbon nanotubes for road and airfield construction" Journal of Polymer Engineering, vol. 42, N 5, 2022. Pp. 458-466. Available: https://doi.org/10.1515/polyeng-2021-0345
16. Provatorova G., Vikhrev A. Determining Optimum Carbon Nanotubes Content for Asphalt Mixture in Road Pavements Materials Science Forum 2020. V. 1023 Available: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/896/1/012088/pdf
17. Zaporotskova I.V., Arkharova I.V. Uglerodnye nanomaterialy dlya dorozhnogo stroitel'stva [Carbon nanomaterials for road construction]. Volgograd: Vestnik VolGU. Seriya 3: Ekonomika. Ekologiya. 2015. N1. p. 103-109.
18. Na trasse M4 "Don" ispytali usilennyi nanotrubkami asfal't. RIA Novosti. Available: https://ria.ru/20200117/1563562138.html (accessed May 6, 2022)
19. https://matador.tech/articles/pousie-dorogi-cudo-ili-kosmar-dla-mestnyh-zitelej (accessed May 20, 2022)
20. Zaporotskova I.V., Siplivyi B.N. Zaregistr Sposob uprochneniya asfal'tovogo dorozhnogo pokrytiya uglerodnym nanomaterialom [A method for hardening an asphalt road surface with a carbon nanomaterial] Patent N 2515007 C1, 2014
21. Le V.B., Le V.P. Determining Optimum Carbon Nanotubes Content for Asphalt Mixture in Road Pavements Advances in Nanocrystallization, 01 March 2021, V. 1023, Pp121 – 126. Available: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.1023.121
Именно нано состояние занимает промежуточное положение между молекулярным и твердым, в котором проявляются кооперативные эффекты. К числу наиболее перспективных наноматериалов относят углеродные нанотрубки (УНТ).
Нанотрубка – класс поверхностных углеродных наноструктур, представляющий собой протяженные объекты в виде полого цилиндра диаметром от одного до нескольких десятков нанометров и длиной до нескольких микрон. Идеальная нанотрубка представляет собой свернутую в цилиндр графитовую плоскость, т.е. поверхность, выложенную правильными шестиугольниками, в вершинах которых расположены атомы углерода. Результат такой операции зависит от угла ориентации графитовой плоскости относительно оси нанотрубки. Угол ориентации задает хиральность нанотрубки (рисунок 2).
УНТ могут иметь разную форму (см. рис. 2), исходя из структуры отличается и их физико-химические свойства, т