Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН — один из старейших научных институтов Сибири — пережил перестройку и не одну реформу. Он не только удержался на плаву, но и уверенно продолжает движение вперед. Здесь проводят исследования, которые лежат в основе разработки новых материалов и технологий. Накопленные фундаментальные знания охватывают широкий круг объектов от растительного сырья до полимеров, керамики и металлов. Это позволяет институту быть востребованным в самых различных отраслях.
В 1944 году, когда советские войска еще только подходили к границам СССР, освобождая территорию страны, приказом Сталина в Новосибирске был создан Химико-металлургический институт. Всего через пять лет с помощью разработанной в ХМИ технологии был запущен завод керамических труб в Дорогино, который обеспечил своей продукцией не только Сибирь, но и Дальний Восток. Когда институт занялся литиевой тематикой в рамках атомного проекта, были заложены основы технологии, опередившей время и вызывающей огромный интерес до сих пор.
«В 1980-е годы мы совместно с доктором технических наук Натальей Павловной Коцупало и заведующим лабораторией интеркаляционных и механохимических реакций доктором химических наук Виталием Петровичем Исуповым разработали научные основы технологии извлечения лития из подземных высокоминерализованных рассолов. Литий — рассеянный элемент, нет каких-либо минералов или руд, которые содержали бы его в концентрированном виде, но он присутствует во всевозможных грунтовых, подземных и сопутствующих водах, на алмазных и нефтяных месторождениях. Нами было показано, что гидроксид алюминия позволяет селективно извлекать литий из таких вод. Потом началась перестройка, рухнул Советский Союз, а вместе с ним и интерес к науке. Наука выживала, сотрудники уходили в частные компании и продолжали развитие этой технологии там. Сегодня в Китае два завода выпускают по ней карбонат лития», — вспоминает директор ИХТТМ СО РАН, заведующий лабораторией химического материаловедения член-корреспондент РАН Александр Петрович Немудрый.
Разработка микротрубчатых твердооксидных топливных элементов
Если до перестройки научные разработки были востребованы в промышленности, то с упадком в народном хозяйстве их число резко снизилось. После долгого затишья только в 2016 году институтом была внедрена технология модифицирования чугунов с помощью наногетерогенных добавок. Александр Петрович называет это «первыми ласточками».
Опыт, накопленный при изучении закономерностей протекания твердофазных реакций, позволяет также находить интересные решения для производства биологически активных добавок и лекарств. В группе синтеза порошковых материалов под руководством доктора химических наук Юрия Михайловича Юхина разработана новая методика получения уже известного лекарственного препарата. В 2018 году этот способ был передан заводу компании «Велфарм» в Кургане для промышленного выпуска отечественного противоязвенного препарата «Витридинол». Это аналог нидерландского «Де-Нола», но он чище, содержит меньше тяжелых металлов, технология получения проще, дешевле и безопаснее, потому что не используется метанол.
«Наша наука и промышленность должны не просто выходить на мировые рынки, но и формировать их. Такую возможность открывает распределенная энергетика. Использовать сетевую электроэнергию, которую для нас генерируют электростанции, не очень эффективно для страны с огромной территорией — протягивать до каждого уголка провода довольно затратно. Гораздо эффективнее расположить в удаленных поселениях или даже в отдельных зданиях генераторы и получать электроэнергию из топлива. На данный момент разработаны топливные элементы, которые очень эффективно превращают химическую энергию топлива в электрическую. Водород или природный газ может генерировать электрический ток с КПД до 70 %, что в два-три раза выше, чем у самых современных турбин и гидроэлектростанций. Группа компаний «ИнЭнерджи», с которой мы сотрудничаем, оценивает рынок портативных и мобильных устройств в 900 миллиардов долларов в год. Каждый хотел бы иметь портативный генератор для оперативной подзарядки литий-ионных аккумуляторов, на которых работают наши мобильные телефоны, электросамокаты и другие гаджеты. В компании разработали макет компактного электрохимического генератора на органическом топливе с энергоемкостью, которая определяется только доступностью к топливу, например бытовому газу. Это устройство размером с термос или небольшой электрочайник, к которому подключается баллончик с газом. Им можно заряжать устройства через usb-порт, даже находясь в тайге. Мы активно участвуем в этом проекте; молодежная научная группа, которую я возглавляю, совместно с ООО «Топаз» разрабатывает технологию производства микротрубчатого топливного элемента, центральной части генератора», — рассказывает директор института.
В лаборатории ИХТТМ СО РАН
По словам Александра Петровича, 1990-е и 2000-е годы создали проблемы в преемственности: сегодня почти в каждом научном институте есть сотрудники после 60 и до 30 лет, среднего звена между ними практически нет. Вся надежда на то, что молодые ученые быстро подрастут и займут эту нишу — станут генераторами идей, руководителями подразделений. «Мы поддерживаем молодежные лаборатории, в этом году в рамках нацпроекта “Наука” были организованы две такие лаборатории с интересными актуальными тематиками. Одна занимается аддитивными технологиями и 3D-печатью, а вторая — использованием пучков высокоэнергетичных электронов, которые позволяют получать полимеры с необычными свойствами. В институте сейчас работают около двухсот человек, порядка 50 % — это научные сотрудники. Примерно половина из них — молодые ученые», — говорит глава Александр Петрович.
По мнению главного научного сотрудника ИХТТМ СО РАН академика Николая Захаровича Ляхова, директора института с 1998 по 2017 год, судьба института в 1990-е была, наверное, в два раза сложнее, чем у других. «После создания в 1957 году Сибирского отделения какое-то время наш институт еще формально принадлежал к Западно-Сибирскому филиалу Академии наук. Когда филиал был ликвидирован, институт вместе с другими перешел в СО РАН. С этого момента начались изменения: и положительные, и отрицательные. Большую лабораторию химических реакций в твердой фазе во главе с доктором наук Владимиром Вячеславовичем Болдыревым из Института химической кинетики и горения перевели в этот институт, который тогда назывался Институтом физико-химических основ переработки минерального сырья. Переход был как глоток свежего воздуха. Помимо металлургии здесь исследовали уголь, растительное сырье, озёра как сырьевые источники», — говорит бывший директор.
В 1980-е в институте работало более четырехсот человек. «Были неразумные реформы, причем с обещаниями, что всё вернется под другую тематику, но оно куда-то вернулось, а куда-то нет. После сокращения в 1980-е мы до сих пор находимся на отметке 180—220 человек. Несмотря ни на что, мы не потеряли главного — стержня. Материаловедение осталось востребованным, потому что технологический прогресс постоянно требует новых материалов», — отмечает Николай Захарович.
До 1994 года институт располагался в центре Новосибирска, и было очень важно переместиться в Академгородок, но из-за неустойчивого курса рубля покупать или продавать здание было рискованно. У председателя Сибирского отделения академика Валентина Афанасьевича Коптюга возникла идея построить по договору обмена здание, равное по площади тому, которое было в городе. Этим совместно с ним занимался Николай Захарович: «Академгородок для того и нужен, чтобы, перейдя дорогу, можно было поговорить с коллегами из других институтов. Любая идея, перед тем как быть реализованной, варится в голове какое-то время, и трудно найти такого человека, который бы сам видел все аспекты необработанной идеи. Можно искать книжки, можно читать статьи, а можно за чаем обсудить со специалистами, что сделать, как продвинуться. Очень важно, что мы сюда переехали и что мы в шаговой доступности от остальных химиков, это постоянное общение. И к университету ближе стали. Я думаю, что 70—80 % наших научных сотрудников — это выпускники НГУ, и я сам тоже. Такого нигде больше нет. Мы отдаленно, может, и напоминаем структуру большого американского кампуса, но в плане соотношения образовательной части есть отличие: у них в приоритете образование, а у нас — наука. Наши лаборатории находятся под крышами институтов, и при этом их подпитывает университет. Однозначно надо, чтобы университет работал на те институты, которые его окружают».
В лаборатории ИХТТМ СО РАН
Институт будет продолжать развиваться благодаря участию в проектах, которые актуальны для страны в связи с новыми мировыми тенденциями. К ним относятся: фундаментальные исследования реакционной способности твердых веществ, лежащие в основе химического материаловедения, аддитивные технологии, новые и мобильные источники энергии, биомедицинские и агробиотехнологии, исследования для военно-промышленного комплекса. По этим направлениям ИХТТМ СО РАН активно сотрудничает с другими институтами Сибири. Институт планирует участвовать в проектировании нескольких экспериментальных станций, а также источника синхротронного излучения СКИФ и Инжинирингового центра порошковых технологий.
«Я хотел бы пожелать коллективу сохранить тот особый узнаваемый стиль, который заложили отцы-основатели, и который нас отличает от других химических институтов. Это сочетание глубоких фундаментальных знаний по реакционной способности твердых тел и способность успешно, неординарно решать прикладные задачи в любой отрасли промышленности, а также медицине и сельском хозяйстве. Это, с одной стороны, позволяет нам находить общий язык с кинетиками и каталитиками, органиками и неорганиками, биологами, аграриями и медиками, а с другой — заниматься разработками от мембранных и электродных материалов для литий-ионных аккумуляторов и топливных элементов до упрочнения сплавов, модифицирования полимеров, синтеза уникальной керамики, производства важнейших лекарственных препаратов, БАДов и кормовых добавок», — поздравил институт Александр Петрович Немудрый.
Подготовила Мария Фёдорова
Фото предоставлены ИХТТМ СО РАН
