ЛЕТНИЕ УРОКИ ПО ФИЗИЧЕСКОЙ МЕЗОМЕХАНИКЕ

Вновь томский Академгородок собрал специалистов на международный семинар, посвященный проблемам физической мезомеханики и компьютерному конструированию перспективных материалов и технологий. Одновременно состоялась молодежная школа «Физическая мезомеханика материалов». С 17 по 22 августа в Институте физики прочности и материаловедения шла напряженная работа. Всего собралось 160 человек из 8 стран. Было представлено около 180 устных докладов и постерных сообщений.

В. Макарова,
«НВС»

Старинный сибирский город Томск не случайно выбран местом проведения этого научного сбора. Именно в ИФПМ СО РАН два десятилетия назад на стыке физики и механики деформируемого твердого тела была сформулирована новая парадигма — концепция структурных уровней деформации твердых тел. На первых порах она была воспринята как остродискуссионная. Но быстро получила убедительное теоретическое и экспериментальное обоснование. Так возникло научное направление — физическая мезомеханика. Первые шесть конференций по этой тематике были проведены в Томске, в ИФПМ. В 1996 году на форуме «Мезоразрушение» было предложено проводить сборы специалистов раз в два года в различных странах и издавать в Томске международный журнал «Физическая мезомеханика» на русском и английском языках. За эти годы в науке достигнут значительный прогресс. Полученные результаты обсуждались на конференциях в Израиле, Германии, Китае, Дании. На базе физической мезомеханики разработаны методы компьютерного конструирования новых материалов и технологий их получения, неразрушающие методы контроля нагруженных материалов и конструкций. Разработаны новые материалы инструментального и конструкционного назначения с высокими характеристиками прочности, износостойкости, сопротивления усталости, высокие технологии нанесения упрочняющих и защитных покрытий, восстановления изношенных деталей ответственного назначения. Все это широко используется в различных областях энергетики, нефтегазового комплекса, металлургии, машиностроения, транспорта и др.

Некоторые из участников конференции высказали свое мнение о ней.

Академик В. Панин, ИФПМ СО РАН, Томск:

— Совсем немного времени понадобилось международному сообществу для осознания того, какие важные практические задачи можно решить с помощью физической мезомеханики. В окружающем нас мире наблюдается множество волновых процессов. Они описываются волновыми уравнениями физической мезомеханики подобно уравнениям Максвелла в электродинамике. Известная реакция Белоусова-Жаботинского волнового распространения химической реакции по поверхности жидкости является классическим примером физической мезомеханики. Просматривается возможность использования методов мезомеханики для описания процессов в живом организме: это волновое движение крови по сосудам под воздействием импульсов сердца, это считывание информации в генах при делении клеток.

Данная конференция посвящена динамике деформируемого твердого тела. А возможности приложения физической мезомеханики в других отраслях науки дадут поводы ученым собираться на симпозиумы еще многие десятки лет.

Член-корреспондент РАН Н. Махутов, Институт машиноведения РАН, Москва:

— Приложение физической мезомеханики к компьютерному конструированию материалов и использование компьютерных технологий обеспечивает возможность создания принципиально новых материалов XXI века. Конференция должна дать ответы на вопросы: как создать новые материалы (чем активно занимается томская школа) и как перевести полученные знания в области материаловедения на реальные приложения. Недаром в рамках форума прошел «круглый стол» на тему «Повышение эксплуатационной надежности и экологической безопасности в области трубопроводного транспорта». Подобные научные сборы открывают широкие перспективы для совместных исследований, для более глубокого проникновения в суть проблем.

Профессор И. Шрайбер, Дрезден, Германия:

— С академиком Паниным я сотрудничаю уже десять лет. В нашем институте постоянно проводят исследования молодые ученые из ИФПМ. Успех дела во многом зависит от личных взаимоотношений с партнерами, а отношения у нас сложились теплые и дружеские. Сибирские ученые работают очень интенсивно. Это видно и по результатам, представленным в докладах на этой конференции. Я очень доволен высоким уровнем и творческой атмосферой симпозиума. Я встретил здесь единомышленников, познакомился и с новыми идеями, обговорил дальнейшее сотрудничество. Если люди хотят работать вместе и на первом плане — дело, то и взаимоотношения складываются прекрасно.

Профессор С. Йошида, Хаммонд, США:

— Я очень доволен конференцией. Сибиряки — хорошие и деловые люди. Около десяти лет назад, еще когда я жил в Японии, я услышал о работах академика Панина. Я специально выучил русский язык, чтобы самому прочесть статьи Виктора Евгеньевича. Вот уже 6 лет я живу в США, преподаю в университете Нового Орлеана, работаю в обсерватории. Меня поражают результаты ученых Сибири, ведь я знаю, каково финансирование российской науки. В Сибири существует ряд сильных научных школ и конференция — это возможность увидеть сразу много интересных людей.

К.ф.-м.н. Р. Балохонов, ИФПМ СО РАН, Томск:

— Я работаю в лаборатории механики структур неоднородных сред, где занимаются численным моделированием процессов деформации разрушения в рамках подходов физической мезомеханики. Как известно, в промышленности существует проблема износа ответственных деталей машин и узлов — как правило, стирается поверхность. В институте разработан метод упрочнения поверхности изделий, существует хорошая экспериментальная база по нанесению покрытий. В нашей теоретической лаборатории моделируются эти процессы в зависимости от механических характеристик материалов, возможных формоизменений. Тема моего доклада на конференции — численное моделирование деформации материалов с покрытиями на мезо- и макроуровнях. Выступление — своеобразная проверка моей работы, ведь здесь собрались настоящие корифеи.

Д.г.-м.н. Б. Сибиряков, ИГФ СО РАН, Новосибирск:

— Классические методы механики сплошных сред, которые до сих пор использовались и используются в геофизике, оказались недостаточными для решений вопросов, связанных с появлением природных и техногенных катастроф. Прежде всего, катастрофы происходят как бы на ровном месте без видимых факторов, или наоборот, происходит успокоение среды при наличии тех внешних факторов, которые должны бы среду активизировать. Эти вопросы оказались неразрешимыми в рамках моделей сплошной среды. Именно поэтому принципы мезомеханики так интересны геологам и геофизикам. На базе Института геофизики СО РАН регулярно проводится семинар по приложению методов физической мезомеханики к проблемам геодинамики и геотектоники.

Я уже 10 лет принимаю участие в конференциях по мезомеханике. Секция, на которой сегодня представляю доклад, называется «Мезомеханика в процессах геодинамики».

К сожалению, геофизика еще далека от того, чтобы активным образом заниматься этими вопросами масштабно. Пока геофизики надеются на то, что чем больше будет цифровых станций, тем больше будет собрано эмпирического материала, тем лучше и быстрее проблемы будут решены. Но часто требуется не огромное число экспериментальных данных, а проникновение в суть явлений, чего, к сожалению, нет во многих геофизических решениях.

Аспирант Д. Дудина, ИХТТМ СО РАН, Новосибирск:

— Два года назад, закончив Сибирский индустриальный университет в Новокузнецке, я поступила в аспирантуру Института химии твердого тела и механохимии. Тема моей работы — механохимические реакции в металлических матрицах в применении к получению наноматериалов. Я занимаюсь исследованием диборита титана в медной матрице. Для получения наноматериала объединяем методы механохимии и самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Этим способом можем получать мезоматрицы, различные концентрации композита, варьировать свойства.

Я принимаю участие в конференциях, начиная со второго курса университета. Эти встречи со специалистами дают шанс установить связи, познакомиться не только с теми, кто занимается подобной проблемой, но и с исследователями из других сфер. Недавно я выступила в Сеуле на российско-корейском симпозиуме по науке и технологиям. Там найти «собратьев» было очень тяжело. Каждая веточка науки была представлена 1-2 докладчиками. Эта томская конференция — специфичная, достаточно узкая. Но нужны и те, и другие — для создания и закрепления междисциплинарных связей. Взаимный интерес зарождается при встречах. Интернет — это голая информация. По-человечески лучше общаться, глядя друг другу в глаза.

Член-корреспондент РАН В. Фомин, ИТПМ СО РАН, Новосибирск:

— Чем мне нравится семинар по физической мезомеханике, так это своей молодостью! Ведь даже название его возникло сравнительно недавно, каких-то лет десять назад. Кроме того, посмотрите вокруг — большинству участников конференции меньше 40 лет.

Конечно, привлекает и трудность тех задач, которые представлены на семинаре. Материалов много разных, но структуры их заданы заранее. Мезомеханика же взялась за сложную работу — исследовать процессы деформирования материалов и структуры, образующиеся в результате деформирования.

Следует заметить, что в последнее время появился целый ряд наноматериалов. Их исследования методом молекулярной динамики позволят оказать помощь экспериментаторам в конструировании новых материалов.

Уже разработаны и нашли применение материалы с заданными особыми свойствами для разных отраслей промышленности, медицинские датчики и др. В нашем институте на основе нанотрубок, полученных в ИФП СО РАН, создан уникальный прибор — термоанемометр, с очень высокими разрешающими параметрами, с помощью которого измеряют флуктуацию скорости частиц в потоке.

Наноматериалы нашли место и в оборонном комплексе: рассматривается возможность их использования в производстве высокоточного оружия, в создании микроразмерных летающих объектов. Очевидно, что в практическом конструировании, применении конструкций в жизни и в технике Россия отстает от Запада. Однако в исследовательской части мы идем на уровне с мировой наукой, и если будут запросы промышленности, то наука быстро сможет провести реализацию идей в жизнь.

Профессор В. Зинченко, вице-губернатор Томской области:

— Физическая мезомеханика родилась на стыке механики сплошной среды, физики прочности и пластичности. Она удачно взяла опыт компьютерного моделирования. Отсюда огромное поле и фундаментальных исследований, и приложений.

Особенно приятно отметить, что это научное направление сформировалось в Томске. Сегодня научная школа академика Панина внесена в ряд заслуженных школ Российской Федерации. Среди учеников — много молодежи, искренне заинтересованной в продвижении исследований.

Администрация Томской области делает все возможное для создания условий работы ученым. В этом году было выделено 130 квартир для молодых специалистов. Это небывалый случай! В 2002-2003 гг., реализованы два крупных гранта области, Минпромнауки и американского фонда SIF (объемом около 1,5 млн долларов), которые позволили создать центры коллективного пользования в области физики твердого тела и материалов.

Фото В. Бобрецова.

стр. 3