МАТЕРИАЛЫ, ПРИВЛЕКАЮЩИЕ ОСОБОЕ ВНИМАНИЕ
В начале июня Институт неорганической химии имени А.В.Николаева
совместно с Институтом химии твердого тела и механохимии,
Институтом катализа, Институтом физики полупроводников СО РАН при
финансовой поддержке Министерства Российской федерации по атомной
энергии и Министерства промышленности, науки и технологий РФ
провели в Академгородке X международный семинар
Азиатско-Тихоокеанской академии материалов (АТАМ) и III
конференцию "Материалы Сибири" под общим названием "Наука и
технология наноструктурированных материалов".
Л. Юдина,
"НВС"
Научная программа включала следующие разделы: теоретические и
экспериментальные данные о зависимости различных свойств
материалов от размера составляющих материал элементов, их формы и
характера их пространственного распределения (архитектуры
материала); способы получения наноматериалов с заданной
архитектурой; стабильность и механизмы старения наноматериалов;
методы исследования свойств наноматериалов (механических,
электрических, магнитных, оптических, химических, и др.); области
применения наноматериалов; опыт создания сети баз данных по
наноматериалам и технологиям.
Работали семь научных сессий: региональные программы, общие
проблемы, металлы, оксидные материалы, электронные и оптические
материалы, материалы на основе углерода, другие материалы.
В работе приняли участие 215 (187 россиян и 28 иностранных
коллег) ученых и специалистов из России, Белоруссии, Японии,
Южной Кореи, Тайваня, Монголии, Франции, США, Германии, Индии.
С докладами выступили представители всех основных научных центров
России, работающих в области разработки, создания и исследования
свойств наноматериалов. Было представлено 95 устных и 143
стендовых докладов.
ГОВОРЯТ УЧАСТНИКИ ФОРУМА
Исходя из интересов практики
Профессор Сергей Добаткин, Институт металлургии и
материаловедения им. Байкова РАН, г. Москва:
— Я заведую лабораторией физико-механических проблем объёмных
наноматериалов. На конференции представил совместный с академиком
Н. Лякишевым, директором нашего института, доклад «Объемные
конструкционные металлические наноматериалы».
В Сибирском отделении успешно развиваются физические и химические
способы получения нанообъектов и изучаются их свойства, все эти
работы чрезвычайно интересны. У нас же несколько другое
направление, мы занимаемся объемными наноструктурными
металлическими материалами. Их еще называют конструкционными. Эти
материалы могут быть получены в достаточно больших сечениях,
реально используемых в промышленности. Мы как бы отталкиваемся от
интересов практики.
Ко мне после доклада подходили многие коллеги — их
заинтересовали объемные наноматериалы именно в этом разрезе: что,
собственно, можно «извлечь» из конструкционных наноматериалов,
как и где их использовать.
Ведь они выгодно отличаются от «собратьев». Проявляются новые,
порой совершенно фантастические свойства! При уменьшении размера
зерна изменяются и свойства материала, особенно механические. И
когда мы доходим до наноразмерного уровня зерна, то прочность,
твёрдость и другие свойства возрастают во много раз. Но для
поиска возможных областей использования объёмных наноматериалов
необходимо исследовать весь комплекс механических и служебных
свойств. То есть, мы пока еще не изучили и не знаем всех свойств
объёмных наноматериалов.
В настоящее время не существует промышленной технологии получения
объемных наноматериалов — все находится на уровне лабораторных
испытаний. На то есть свои причины. Мы можем получать по
отдельным материалам, например, титановым и алюминиевым сплавам,
достаточно большие сечения методом интенсивной деформации — до
40 мм. Другими же методами — консолидации нанопорошков или
нанокристаллизации аморфных объемных сплавов создать большие
сечения пока не представляется возможным.
Наш институт давно занимается нанотехнологиями и наноматериалами.
Но объемные наноматериалы, на мой взгляд, не будут использоваться
массово, как, скажем, строительные стали. В силу относительно
высокой себестоимости объемные наноматериалы подходят для
малоразмерного производства, малых партий изделий. Например, в
данный момент мы делаем опытные образцы медицинских инструментов
и крепежа (болты и т.д.) из титановых наноматериалов. Твердость,
микротвердость и прочность изделий повышается в 2-4 раза. И
что любопытно — при этом пластичность незначительно падает,
оставаясь на достаточно высоком уровне,а в некоторых случаях
возрастает, хотя, казалось бы, по всем правилам должна падать.
Это явление, когда пластичность повышается одновременно с
прочностью, наш коллега по наноструктурным исследованиям проф.
Р. Валиев называет парадоксом. Суть в том, что основная доля этих
материалов занята границами зерен. Там, внутри, деформация уже
идет не путем движения дислокаций, а посредством межзеренного
проскальзывания. Другой механизм деформации! Похоже на
сверхпластичность при комнатной температуре.
В общем, область чрезвычайно интересная. И здесь, в ходе
заседаний, и химики, и физики представили много оригинальных
результатов, любопытных фактов. Работала секция, посвященная
региональным программам и нашей страны, и зарубежных: Индия,
Тайвань, Япония. Было очень любопытно посмотреть, как
организованы исследования в разных регионах, какие направления
приоритетны, как финансируются. Естественно, возникла
мысль — нам бы такие средства, какие выделяются на работу по
наноматериалам за рубежом…
Совместные проекты — путь к решению
многих проблем
Олег Ломовский, доктор химических наук, Институт химии твердого
тела и механохимии СО РАН, г. Новосибирск:
— Одна из основных особенностей данного форума, заметно
отличающая его от других — удачное объединение разных по
значимости научных мероприятий материаловедов.
Когда, скажем, собираемся только мы, российские
специалисты — это одно. А если мероприятию придан статус
международного — совсем другое: уровень, публика, круг поднимаемых вопросов, идеи.
Весьма существенный момент — большие возможности для первых
шагов в инвестировании научных работ.
В Новосибирске удалось собрать и специалистов, которые работают
над конкретными технологическими материаловедческими проблемами,
пытаются что-то сделать для сибирских заводов, внедрить новое.
Приглашены были и те, кто мог бы эти работы поддержать.
Замечательно, что на форуме много японских, корейских
материаловедов. Это весьма деловые люди. Мне удалось завязать
контакты с корейскими господами, что позволит провести на первом
этапе совместные научные исследования на их хорошем оборудовании.
А дальше, что вполне возможно, поучаствовать в их программах
технологического трансфера.
Речь идёт о новых, перспективных исследованиях по
термоэлектрическим материалам. А поскольку в нашем Институте
химии твёрдого тела активно занимаются необычными материалами,
так называемыми квази-кристаллами, вполне возможно плодотворное
сотрудничество. В мире такие материалы умеют получать всего
несколько групп, и одна из них — наша. Сегодня мы научились
синтезировать квази-кристаллы во вполне ощутимых количествах. А
вот потребителей на них в России найти довольно трудно.
Работа пока находится на стадии научного оформления. То есть,
завтра ещё нет возможности сделать устройство — модуль, который
сразу выдаёт электричество. На данном этапе говорится о
материаловедческой части, о том, что вполне можно получить
материалы с определенными термоэлектрическими свойствами,
материалы нового поколения, пригодные для широкого
технологического использования. Они должны заменить применяемые
ныне дорогостоящие и неэкологичные материалы.
Данной проблемой активно интересуются во всем мире, ибо это путь
эффективного использования малопотенциальных источников энергии,
ликвидации тепловых загрязнений. Для Сибири данный вопрос, может
быть, и не столь актуален, а для многих стран — да!
Мировая наука склоняется к тенденции использования, например,
солнечной энергии комбинированным путем за счет применения как
фотоэлектрических, так и термоэлектрических эффектов. Теоретики
показали, что в принципе для этого нужны так называемые гибридные
системы, системы многослойные: верхний слой осуществляет
преобразования солнечной энергии путем фотоэлектронных процессов,
а нижний подслой — термоэлектрический. Вот этот самый
термоэлектрический подслой гибридных систем нового поколения и
позволит повысить коэффициент преобразования солнечной энергии.
Найти финансирование на ведение таких исследований в России почти
нереально. В Юго-Восточной Азии инициативные работы ценить умеют.
Совместные проекты — путь к решению многих проблем.
Понять суть процессов
Алексей Панин, кандидат физико-математических наук, Институт
физики прочности и материаловедения СО РАН, г. Томск:
— Я не в первый раз участвую в подобных конференциях. В прошлом
году вместе с академиком Ф, Кузнецовым были в Китае, где
собирались специалисты по тонким пленкам и покрытиям. А область
моих научных интересов — как раз тонкие пленки и наноструктурные
материалы.
Очень интересно находиться здесь, встречаться с коллегами,
обсуждать интересующие всех проблемы. Состав участников довольно
представительный. Только что мы, томичи, завершили плодотворную
беседу с корейским ученым, наладили контакты с американцем.
Заседание специализированных секций плюс общение в
кулуарах — как раз то, что заметно пополняет область знаний. Тот материал,
который я почерпнул в ходе конференции по наноструктурной
тематике, многого стоит. Если бы я взялся собирать фактуру по
разным источникам, ушло бы значительно больше времени. А так я
составил для себя полное представление о состоянии дел в данной
области науки: где и сколько выделяется финансирования, какие
центры существуют, кто и в какой из областей наиболее силен.
Здесь было много интереснейших сообщений. Особенно полезна
информация из наиболее развитых в области исследования объемных
наноматериалов стран — Америки и Японии. Уже сам факт, что там
выделяются на работы огромные деньги, около миллиарда долларов,
вызывает чувство белой зависти (у нас в десятки раз меньше!).
В нашем Институте физики прочности и материаловедения развиты
разные подходы к изучению наноматериалов — например,
мезомеханика материалов и конструкций. Научный руководитель
института, академик В. Панин сделал доклад на эту тему, рассказав
о работах, позволяющих описать процессы, которые развиваются в
наноматериалах. Процессы эти весьма неоднозначны. Сколько
материалов уже создано, но не существует единого, общего для всех
уравнения, принципа их формирования.
Работы, выполненные в нашем институте, помогают многое понять.
Нас, институтских, здесь десять человек из разных лабораторий:
теоретических, которые моделируют процессы, экспериментальных. К
исследованиям института специалисты отнеслись с большим
вниманием.
Фото Э. Линова.
стр. 7
|
