ГЛАВНАЯ
О ЖУРНАЛЕ
АРХИВ НОМЕРОВ
РЕКЛАМА В ЖУРНАЛЕ
КОНТАКТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
ГОСТЕВАЯ КНИГА

СОБЫТИЕ МЕСЯЦА

Поддержка одаренных
Глава Башкортостана Радий Хабиров провел выездной «Обрчас» на базе уфимского ...

Под стук колес
В Благовещенске открылась производственная площадка ведущей транспортно-эксп...

Плюс 527
Радий Хабиров провел о
чередной «Транспортный час», участники которого о...

Точно по графику
Во время весеннего половодья работы по строительству моста-вставки в створе ул...

Дни чистоты
18 апреля состоится первый общереспубликанский субботник. Всего в рамках Года э...

Цветочный бум
В теплицах «Горзеленхоза» растет 80 тысяч штук петуний, 20 000 бархатцев и 30 000 цине...

С доставкой на дом
До 20 апреля Большой зал Театра оперы и балета на время эпидемии коронавируса бу...

Улица Мустая
Улице в Октябрьском районе Екатеринбурга присвоено имя народного поэта Башкор...

Королевский рояль
В Республиканской гимназии-интернате имени Газиза Альмухаметова презентовали...

Ко Дню Победы



     №4 (221)
     Апрель 2020 г.




РУБРИКАТОР ПО АРХИВУ:

ОФИЦИАЛЬНО

НА КОНТРОЛЕ У МЭРА

КОЛОНКА РЕДАКТОРА

НЕКОПЕЕЧНОЕ ДЕЛО

НАШ НА ВСЕ 100

100-летие Республики

Золотой курай

ЛЕГЕНДЫ УФЫ

СОБЫТИЕ МЕСЯЦА

СТОЛИЧНЫЙ ПАРЛАМЕНТ

СТОЛИЧНЫЙ ПОЧЕРК

КРУГЛЫЙ СТОЛ

АВГУСТОВСКИЙ ПЕДСОВЕТ

РЕПОРТАЖ В НОМЕР

ДЕЛОВОЙ РАЗГОВОР

КУЛЬТПОХОД

ЭКОНОМКЛАСС

ЗНАЙ НАШИХ!

НЕЖНЫЙ ВОЗРАСТ

КАБИНЕТ

ARTEFAKTUS

ПЕРСОНА

ЧЕРНИЛЬНИЦА

ЧЕРНЫЙ ЯЩИК

МЕСТО ПОД СОЛНЦЕМ

УФИМСКИЙ ХАРАКТЕР

РОДОСЛОВНАЯ УФЫ

СВЕЖО ПРЕДАНИЕ

ВРЕМЯ ЛИДЕРА

БОЛЕВАЯ ТОЧКА

ЭТНОПОИСК

ГОРОДСКОЕ ХОЗЯЙСТВО

ПО РОДНОЙ СЛОБОДЕ

ДЕЛОВОЙ РАЗГОВОР

ОПРОС

К барьеру!

НЕКОПЕЕЧНОЕ ДЕЛО

Спорт

Наша акция

Благое дело

ТЕНДЕНЦИИ

Ситуация

ЗА И ПРОТИВ

Облик города

СЧАСТЛИВЫЙ БИЛЕТ

СРЕДА ОБИТАНИЯ

ДАТЫ

МЕДСОВЕТ

ИННОВАЦИИ

ШКОЛОПИСАНИЕ

ВИЗИТЫ

ГОРОДСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

ФОТОРЕПОРТАЖ

ЧИН ПО ЧИНУ

Коренные уфимцы

ГЛАС НАРОДА

IT-ЭКСПЕРТ

КУЛЬТУРТРЕГЕР

Наши герои

Музеи уфы

Семейный альбом

ЗА ЧАШКОЙ ЧАЯ

Лицо Уфы

УЧИТЕЛЬ ГОДА - 2020

75-летие победы

Дети войны

ВЫПУСКНИК-2020

ЕСТЬ МНЕНИЕ

СДЕЛАНО В УФЕ








РУБРИКА "ЧЕРНЫЙ ЯЩИК"

Ключевая деталь


Недавно на аэродроме Иркутского авиационного завода состоялся первый полет четвертого самолёта МС-21-300. Он отличается от предшественников двигателями: это не американские «Пратт энд Уитни», а российские ПД-14. Одна из самых важных деталей для них - новая полая лопатка воздухозаборного устройства - создана в уфимском Институте проблем сверхпластичности металлов РАН.

Как подчеркнул главный конструктор ПД-14 (перспективного двигателя тягой в 14 тонн) - глава пермского КБ «Авиадвигатель» Александр Иноземцев, эта деталь - ключевая: не было бы ее - не было бы и двигателя пятого поколения, первого принципиально нового авиамотора со времен СССР.   
Лопатка - на столе передо мной: изделие сложно изогнутой формы - чтобы «зачерпнуть» как можно больше воздуха. В высоту - около метра - и тем не менее мне удается ее приподнять! Будь деталь монолитной, я бы не сдвинула ее с места. А в вентиляторе увеличенные для большей мощности, но монолитные лопатки просто разлетелись бы в разные стороны под действием центробежной силы. Но теперь они стали намного легче - причем прочность осталась той же. 
Сегодня они серийно производятся на УМПО. ПД-14 (в котором, естественно, есть и много других новшеств, да и ИПСМ РАН разработал для него не одну деталь) сертифицирован в России, прошел международную сертификацию. Поскольку ни одна страна не хочет впускать конкурентов, идет борьба за получение патентов стран, которые представляют коммерческий интерес для российских авиастроителей. В 10 странах патенты уже получены. Одним словом, мы вернулись в Клуб четырех - четырех стран, где реализуется полный цикл изготовления авиационных двигателей, от чертежей до изделия: это Россия, США, Англия и Франция. Кроме этого, двигатели делают в Китае, в Индии. Но не с нуля.
Как известно, МС-21 («Магистральный самолёт XXI века») должен стать флагманским продуктом нашей гражданской авиации и потеснить Boeing 737 MAX, Airbus A220 и Airbus A320neo, а также китайский Comac C919, причем не только в российском небе. Есть все основания надеяться, что в следующем году его начнут производить серийно. 

Настоящие нанотехнологии
Как же удалось создать изделие столь сложной конфигурации? 
Начнем сначала: лопатка изготовлена из материала нового типа. 
Куски и изделия из металлов на самом деле не состоят из бесконечных упорядоченных рядов - «решетки» атомов, как нас учили в школе. Они состоят из областей монокристаллов, развернутых друг к другу под разными углами, - как говорят ученые, «зерен». (Одну сплошную «решетку» имеют монокристаллы: алмаз, кварц, поваренная соль, кремний.)
Обо всем этом мне рассказывает директор института - доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН профессор Радик Мулюков.
Если взять обычный металл, состоящий из относительно крупных монокристаллов, и подвергнуть растяжению - все зерна будут растягиваться одинаковым образом, если сжимать - одинаково сжиматься. Будут деформироваться. А если уменьшить зерна, причем намного - до микро- и наноразмеров, то есть, как говорят ученые, создать в сплаве ультрамелкозернистую структуру, то при растягивании или сжатии образца они будут просто проскальзывать относительно друг друга. Это и есть сверхпластичность. В этом состоянии металлы можно деформировать практически неограниченно: например, образец из алюминиевого сплава можно растянуть не в полтора раза, как обычно, а в 41 раз. Для придания сверхпластичному сплаву необходимой формы требуется гораздо меньше усилий, и поскольку теперь мы не изменяем форму зерен, прочность изделия будет выше. Вообще, в ИПСМ РАН продемонстрировали, что явление сверхпластичности - это универсальное явление, оно при соответствующих условиях наблюдается практически в любых сплавах. Книга, недавно опубликованная Радиком Рафиковичем в соавторстве с известным индийским ученым Падманабханом и коллегами, так и называется: «Сверхпластичность: общие основы универсального явления». Сегодня сотрудники института могут придать это свойство материалам, которые изначально не обладают даже пластичностью - например, керамике. 
Как получают материалы с зернами размером до 50 нанометров? Существует несколько способов, и некоторые из них - например, метод всесторонней изотермической ковки - были разработаны в ИПСМ РАН. Суть же всех методов одна - воздействие деформацией. Но сначала, чтобы определить оптимальный режим воздействия, микроструктура изучается при помощи сканирующего электронного микроскопа. 
Таким образом, мы получили металл для лопаток. Но как сделать их полыми и при этом прочными? Нужна еще одна нанотехнология - диффузионная сварка. Части изделия приводятся в соприкосновение при высокой температуре (но ниже температуры плавления металла) под значительным давлением, и материалы свариваются бесшовно. (Обычные газо- и электросварка, оставляющие грубый шов, в авиадвигателях не используются: грубо и недостаточно прочно.)
Итак, берутся три пластины, в определенных местах (в том числе по краям) привариваются друг к другу, затем в конструкцию вдувается аргон. Она расправляется, а внутри появляются так называемые ребра жесткости. Такими легкими, прочными и надежными теперь делают и другие изделия для авиации.
Для всего этого понадобилось более 10 лет исследований, опытов, проб и ошибок. В опытном цехе института была изготовлена партия из 64 лопаток: сначала чтобы доказать, что это возможно, затем - для испытаний. Кстати, в Англии технологией изготовления полых лопаток обладает компания «Роллс-Ройс», которая и являлась монополистом в этой области. И там она входит в короткий список «технологий, являющихся национальным достоянием».

Форпост инноваций 
Разработку столь важной детали ИПСМ РАН доверили не просто так: это единственный в Уфе научный институт первой категории. Он занимает среди институтов своей референтной группы (технология материалов) первое место по количеству цитирований научных работ на одного сотрудника в самых авторитетных базах (WoS, Scopus и РИНЦ), обогнав по этому показателю намного более крупные центральные институты.  
- Категория института определяется по многим показателям: фундаментальные исследования, прикладные, количество цитирований, защищенная интеллектуальная собственность (российские и международные патенты) и объем внебюджетного финансирования - это сколько нам заплатили за разработки, внедренные в промышленность, - поясняет Радик Рафикович. - Причем регулярно доводить изобретения до внедрения удается далеко не каждому академическому институту. У нас объем внебюджетного финансирования практически равен бюджетному. 
Наши молодые специалисты имеют возможность заниматься исследованиями в институтах разных стран, с которыми мы сотрудничаем: сегодня они работают в Великобритании, Японии, Сингапуре. Наука же не имеет границ. Но, набравшись опыта, как правило, возвращаются. Раньше это был еще и способ заработать. Теперь же разницы в зарплате практически нет, а свободы творчества у нас больше. За границей исследователь должен строго придерживаться одной темы. 
Еще мы выпускаем свой собственный журнал - «Письма о материалах». Пока что он переводной, но мы хотим сделать его международным. Тем более что в редколлегии - ведущие специалисты в данной области из разных стран.

От моторов до ракет
О технологиях, рожденных здесь и давно вошедших в жизнь, рассказывает руководитель инновационного центра института Вадим Трифонов:
- В 1985 году у нас интенсивно развивались авиация, ракетостроение. Конструкторы постоянно закладывали новые материалы с более высокими свойствами - требовалась большая прочность, легкость. И, естественно, снижение себестоимости. 
Поскольку в нашем городе находится УМПО, в первую очередь, конечно, мы занялись деталями авиадвигателей. Вот это - лопатка-компрессор из титанового сплава. Сделана с применением эффекта сверхпластичности. На заводе она изготавливалась за шесть формообразующих операций, а по нашей технологии - за две. Плюс более высокие свойства. 
Вслед за авиаторами приехали ракетчики. Говорят: нам тоже нужны технологии, позволяющие снизить себестоимость и повысить свойства. Разработали такие и для них - в частности, для ракеты «Синева». Сегодня это самая далеко летающая ракета для подводных лодок, превышающая по дальности полета американской «Трайдент-II». И мы продолжаем участвовать в ракетостроении.
Затем пришли спортсмены - сборная республики по авторалли. И говорят: чтобы выиграть соревнования, нужны мощные двигатели, а самая нагруженная деталь двигателя - поршень. Нужны поршни, которые выдерживают более высокие давление и температуру. И мы сделали такие (тоже с применением явления сверхпластичности). А вслед за ними обратились ребята с КамАЗа, которые участвуют в ралли «Париж-Дакар». И пишут в письме: просим поставить нам 20 поршней для участия в соревнованиях. Мы поставили. Знаете, как приятно наблюдать по телевизору, как наши КамАЗы по пескам всех обгоняют! 
Дальше, услышав про все это, к нам еще приехали с завода, который выпускает двигатели для морских судов. В них тоже есть поршни - огромные. Они их закупали в Японии. Бывали случаи, когда перемычки на них ломались, и команда была вынуждена останавливать корабль прямо в море и ремонтировать эту деталь. Мы сделали им эти поршни с более высокими свойствами и дешевле. 
В сложные «нулевые» годы, когда выяснилось, что наши исследования не нужны ни авиации, ни ракетчикам, ни танкистам,  чтобы выжить и спасти коллектив, мы были  вынуждены заниматься разработками для иностранных компаний, в том числе «Пратт энд Уитни» и «Дженерал Электрик». Бывает, что компании с такими огромными штатами не могут решить те задачи, которые можем решить мы. Наши ребята талантливей. А что нужно, чтобы таланты проявили себя? Знания, технические возможности и время, чтобы подумать. Как-то раз мы проектировали деталь, и они мне говорят:
- Мы вам все начертим за четыре дня. На компьютере.
- Нет, - говорю я, - чертите на кульмане. И пусть это займет месяц. Зато весь этот месяц вы будете думать, как сделать еще лучше. А на компьютере - выдадите стандартное решение.
В те же годы к нам приехали представители Южной Кореи с предложением разработать диски для автомобильных колес. Вообще 80% всех дисков - литые, потому что это самый дешевый способ. 20% - штампованные или, как говорят, кованые: структура материала деформирована, свойства выше, но они дороже. И они говорят: не могли бы вы нам предложить технологию, чтобы свойства дисков были близки к штампованным, а цена - как у литых? И мы ее разработали. Вот лежат образцы - это диски для «Жигулей». Секрет - в жидкой штамповке под высоким давлением.
И корейцы тут же создали предприятие «Леформ» и принялись выпускать продукцию по нашей технологии. Меня как ее автора пригласили на открытие.
Потом я с этой технологией ездил по России - предлагал выпускать их на наших заводах. Никто не заинтересовался! И сегодня в наших магазинах можно встретить диски южнокорейского производства, изготовленные методом жидкой штамповки. 
- Мы продемонстрировали вам далеко не все наши изобретения: нужно гораздо больше времени, и не обо всем можно рассказывать, - заключает директор. - Мы работаем и на оборону. Но в основном - на машиностроение. Вообще уровень развития любой страны определяется прежде всего развитием технологий, и в первую очередь - технологий машиностроения. Машиностроение - хребет экономики страны.
- Сегодня и заводы, и больницы, и институты гордятся иностранным оборудованием…
- А почему? К примеру, в Германии в приемной у директора научного института сидят руководители предприятий: им нужны новые технологии. И  директор выбирает, чем заниматься интересней. У нас же бывает наоборот. 
Мы перебарываем это только благодаря тому, что постоянно создаем уникальные разработки, и кого-то удается убедить, что они необходимы, они принесут прибыль. Вообще же инновации создаются во многих институтах, но внедрять их проблемно. Нужна твердая установка на внедрение. Можно сказать, жажда инноваций.

Углерод - основа суперматериалов 
Если взять наночастицу никеля в атмосфере атомов углерода, то этот металл «притянет» углерод, атомы которого выстроятся на наночастице в нужном порядке: получится углеродная (графеновая) нанотрубка. Открытие уже применяется на практике.
В ИПСМ в основном изучают металлы. А вот молодой профессор РАН Юлия Баимова выбрала в качестве предмета исследований углерод. И намерена создать на его основе новый композитный материал.
- У нас каждый любит свой металл: титан, сталь и так далее, считает его самым лучшим, - говорит Юлия Айдаровна. - А я считаю, что самые необычные и перспективные - углеродные структуры. Можно сказать, что у каждой своя индивидуальность, и притом ярчайшая. Например, алмаз - самое твердое природное вещество. Правда, сегодня алмазы уже давно синтезируются искусственно; существует целый класс алмазоподобных веществ и упрочняющих покрытий. Не так давно открыты фуллерены - шарообразные структуры из 60 и 70 атомов углерода (а есть и больше). Но, пожалуй, самая интересная форма - графен. Это слой атомов углерода, собранных в «сетку» с шестиугольными ячейками. В 2004 году учёные Андрей Гейм и Константин Новоселов, ныне работающие в Манчестере, получили графен на подложке из кремния. В 2010-м за опыты с ним они получили  Нобелевскую премию. 
- В чем же его уникальность?
- Обнаружилось, что он в несколько раз прочнее стали и при этом хорошо деформируется. Правда, все это известно скорее теоретически: сегодня есть мощные микроскопы, которые позволяют разглядеть структуру толщиной в один атом, но пока нет механизмов, которые могли бы управлять ей: тянуть, сгибать. Но мы можем моделировать эти процессы на компьютере. 
Зато испытаны уже упомянутые одностенные нанотрубки из графена: в качестве упрочняющей добавки их добавляют в пластик, в металл. Нанотрубки от российской фирмы «Оксиал» недавно добавили в битум, а битум - в асфальтобетон. Испытания показали, что от этого он становится намного устойчивей к образованию колеи и трещин.
- Графен - это и новая надежда производителей электронных устройств…
- Дело в том, что с каждым годом транзисторы в электронных устройствах становились все меньше и меньше. Представьте себе - на сегодняшнем транзисторе всего около 50 атомов кремния! Мы уже практически уперлись в стену: меньше сделать нельзя - возникла большая проблема отвода тепла, и не только. Сейчас проводятся сотни экспериментов по измерению теплопроводности графена - прогнозируется, что она очень хорошая. Если он лучше, чем кремний, отводит тепло, а также позволяет быстрее проходить зарядам - он может помочь решить эту проблему. 
Мы не занимаемся электро- и теплопроводностью, у нас другое направление -  механические свойства. Но одно влияет на другое. Например, нанотрубка - это как бы свернутый в цилиндр лист графена. Сворачиваем в одном направлении - получаем  проводник, сворачиваем по-другому - получаем диэлектрик. Сворачиваем по диагонали - получаем нечто промежуточное. И этим можно оперировать.
Так же много графен обещает и в области энергетики. Самый экологичный транспорт будет работать не на электричестве, а на водородном топливе. Но как доставить его на заправку? Водород взрывоопасен. Здесь может помочь «пористый углерод» - графеновые пластинки, загнутые и переплетенные между собой. Их я тоже изучаю. Загоняем в эту пористую структуру водород, перевозим в контейнерах, затем даем температуру - графеновые частички раскрываются, и водород выходит. Это «мешок для хранения водорода». Дело будущего, но если не начать сегодня, то мы ничего не узнаем и ничего не изменим. 
Сейчас в лабораторных условиях уже делают  гибкие прозрачные экраны из графена, солнечные батареи на графене. В НИЯУ МИФИ изготовлена тестовая структура графенового транзистора. На подходе - устройства памяти, емкостью не 16 гигабайт, как эта флешка, а 16 терабайт.
Ну а я сама хочу создать композитный материал из графена и металла. Уже есть работы, где листочек графена помещают в металлическую матрицу, и он делает ее намного прочнее… Согласно моему замыслу, металлические частички как бы «обнимут» графеновые, объединяя прочность того и другого и проводимость различных типов.
- И как вы этого достигнете?
- Я выбрала такой углеродный материал, который можно синтезировать довольно экономично (метод придумали недавно). И сейчас мы ищем способ создания такой графен-никелевой структуры. Возможно, это получится сделать при помощи прессования. Также есть различные  химические способы. Мы пока в начале пути. Но если все получится, создадим прочный, легкий материал… и еще с набором других интересных качеств.
Одним словом, применение графена ограничивается только нашей фантазией.

Екатерина Климович








НАШ ПОДПИСЧИК - ВСЯ СТРАНА

Сообщите об этом своим иногородним друзьям и знакомым.

Подробнее...






ИНФОРМЕРЫ

75-летие Победы Ufaved.info
Онлайн подписка


Хоккейный клуб Салават ёлаев

сайт администрации г. ”фы



Телекомпания "Вся Уфа

Газета Казанские ведомости



яндекс.метрика


Все права на сайт принадлежат:
МБУ Уфа-Ведомости


Facebook





Золотой гонг