На конференции ученые СО РАН рассказали о своих исследованиях в рамках крупного гранта «Создание теоретической и экспериментальной платформы для изучения физико-химической механики материалов со сложными условиями нагружения», выигранного на конкурсе Министерства науки и высшего образования РФ в 2020 году. Специалисты из пяти институтов поделились результатами работы и обозначили дальнейшие перспективы.
Приветствуя участников конференции, руководитель проекта заместитель председателя СО РАН академик Василий Михайлович Фомин подчеркнул особую важность и необходимость проведения мини-симпозиума. «Программа довольно большая — на ее проекты выделяют порядка 100 миллионов рублей в год — и оригинальна тем, что является интеграционной: в ней участвуют механики, физики, химики и геологи. Каждый из нас вносит свой вклад в этот проект. На данный момент мы пытаемся ответить на вопросы, чего достигли, куда приблизились и где наше место. Всё то, что представлено в докладах, было сделано впервые не только в Сибири, но и во всем мире. Это по-настоящему результаты мирового уровня», — рассказал Василий Фомин. Ранее ученые уже подводили промежуточные итоги работы.
В числе представленных работ В. Фомин отметил исследования в области материаловедения, математического моделирования процессов, происходящих при высокоэнергетическом воздействии, исследования природы возникновения импактных алмазов, изучения химических свойств материалов, создания новых научных технологий и их применения в промышленности. Совместная работа ученых разных направлений дает более значимые результаты, так как специалисты дополняют друг друга.
«Часть исследований связана с материаловедением, изучается лазерная сварка различных материалов. Определенные металлы с помощью стандартных технологий сварить невозможно, однако в Институте теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН разрабатывают подходы, позволяющие создать условия для осуществления таких работ. Эти исследования в первую очередь будут полезны для отечественной авиационной промышленности», — отметил В. М. Фомин.
Он также рассказал: «В ФИЦ “Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН” активно проводятся работы по созданию катализатора, который бы позволил использовать такой трудновоспламеняемый материал, как бор, в качестве основного компонента для твердого топлива. Это позволит увеличить не только дальность, но и скорость полета российской авиатехники».
Ян Зубавичус, Василий Фомин и Александр Маликов
Академик Фомин уделил внимание и общей роли СО РАН в организации научного процесса: «Интеграция между институтами начиналась еще академиком Валентином Афанасьевичем Коптюгом, затем ее продолжил академик Николай Леонтьевич Добрецов. Такие большие гранты-стомиллионники позволяют снова осуществить интеграционные проекты. Сегодня СО РАН, собрав команду и сформулировав цели и задачи, показывает, что может выступить организатором большой научной работы. Будет хорошо, если по итогу наших исследований индустриальные партнеры смогут использовать новые технологии в промышленности. Уже сейчас ведутся переговоры с отечественной авиакомпанией S7 в области плазменных технологий».
Участников конференции приветствовал председатель СО РАН академик Валентин Николаевич Пармон. «Один из главных моментов мини-симпозиума — это подготовка к использованию уникального и крупнейшего в России объекта класса мегасайнс, а именно источника синхротронного излучения СКИФ, ― прокомментировал он. — На его строительство идут огромные деньги, но важно, чтобы его сразу можно было бы использовать на практике. Для этого нужны подготовительные работы на более простых устройствах, чем источник синхротронного излучения поколения 4+».
Подробнее о направлениях проекта «Сибирский кольцевой источник фотонов» рассказал заместитель директора по научной работе ЦКП СКИФ доктор физико-математических наук Ян Витаутасович Зубавичус. «Установка будет ориентирована на внешних пользователей. Ученые из любых научных организаций России и зарубежья смогут подать заявку, приехать и провести эксперименты на этом суперсовременном оборудовании», — отметил ученый. Я. В. Зубавичус также выделил ряд ключевых направлений исследований, в числе которых медицина и биологическая безопасность, ускоренная разработка фармацевтических препаратов, зеленые технологии для химической промышленности и энергетики, катализ, новые конструкционные материалы и машиностроение, лазерная сварка.
Заместитель директора по научной работе ИТПМ СО РАН доктор физико-математических наук Евгений Иванович Краус рассказал о созданном в институте цифровом двойнике определения физико-механических свойств материалов, с помощью которого возможно проведение численного моделирования процессов деформирования и разрушения гетерогенных/слоеных металлокерамических преград при высокоскоростном ударе. В результате исследований создано новое научное направление прямого численного моделирования динамического нагружения гетерогенных материалов.
Заведующий лабораторией лазерных технологий ИТПМ СО РАН доктор технических наук Александр Геннадьевич Маликов рассказал об актуальных возможностях и дальнейших перспективах применения синхротронного излучения в режиме in situ в России. «Сейчас мы активно занимаемся лазерной сваркой различных сплавов, в том числе алюминий-литиевых, которые отличаются по упрочняющим фазам и физико-механическим свойствам. Задачи, которые стоят перед нами в ближайшем будущем, — это исследование теплофизических свойств материалов под воздействием лазерного излучения на современный сплав, фазового перехода, деформации при изменении температуры и проведение циклических испытаний», — пояснил исследователь.
Структуру лазерной сварки продемонстрировал старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН кандидат физико-математических наук Константин Эдуардович Купер. Ученый подробно раскрыл тему рентгеноструктурных исследований фазовых превращений в металлических системах при помощи лазерного излучения. «Эксперимент проводился на образце в виде находящегося в струе аргона стального шарика, который мы нагревали для получения сведений о распространении волн и о фазовых переходах при изменении температур. Мы пришли к выводу, что при упрощении временного разрешения и поднятии времени экспозиции можно получать данные с большей статистической точностью. Самое главное — мы показали, что метод, созданный в рамках проекта, работает», — объяснил Константин Купер.
На конференции прозвучали доклады не только ведущих ученых, но и их молодых коллег, чьи работы были посвящены различным аспектам и деталям проведенных исследований.
Об особенностях вещественного состава импактных алмазов Попигайского метеоритного кратера рассказала старший научный сотрудник лаборатории литосферной мантии и алмазных месторождений Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН кандидат геолого-минералогических наук Елена Владимировна Агашева. «Несмотря на то, что исследование импактидов этой астроблемы продолжается уже более 50 лет, для такой разновидности пород, как зювит, — это обломочная горная порода — до сих пор не было проведено комплексного исследования. Так, проект позволил выяснить, что обогащение зювитов осмием и иридием является единственным достоверным признаком примесей метеоритного вещества», — отметила исследовательница. Зная детальную структуру алмазов, гораздо легче определить их использование в задачах механики и конкретных конструкциях.
Руководитель Центра компетенций Национальной технологической инициативы по новым функциональным материалам на базе Новосибирского государственного университета Антон Эдуардович Рязанцев рассказал о важности исчерпывающего набора данных и моделей по материалам: без этого, по словам ученого, их применение невозможно. «Конструирование, в частности в авиации, очень консервативное, необходимо большое количество экспериментов, прежде чем новый материал сможет применяться в производстве. Сейчас постепенно осуществляются переходы некоторых ответственных узлов на новые композитные материалы. Но пока нет полностью цифровых образов этих материалов и нет возможности провести комплексные расчеты, этот материал не получится использовать. Мы это назвали концепцией цифрового паспорта материала, и в этой парадигме стараемся сделать несколько цифровых паспортов композитных материалов, которые можно применить в авиации», — сообщил исследователь.
В общей сложности на конференции выступили более 30 ученых, рассказавших об итогах и результатах своих исследований, а также обсудили с коллегами новые перспективы совместной работы, которую обеспечивает грант-стомиллионник. По словам специалистов, такие крупные проекты смогут вывести отечественную науку на качественно новый уровень.
Кирилл Сергеевич, Полина Кустова
Фото Кирилла Сергеевича
