В Институте геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН запущены в работу первые в России лабораторные гидротермальные установки с автоклавами высокого давления и системой быстрого изобарического охлаждения образцов, разработанные и собранные силами российских ученых и инженеров. Эти установки по ряду параметров не уступают зарубежным аналогам, а в некоторых аспектах даже превосходят их.
Научно-инженерный комплекс был разработан в лаборатории рудоносности щелочного магматизма ИГМ СО РАН под руководством кандидата геолого-минералогических наук Дмитрия Александровича Чеботарева и при инициативной поддержке заведующей лабораторией доктора геолого-минералогических наук Анны Геннадьевны Дорошкевич.
Три установки типа Cold Sealed Pressure Vessel (CSPV) с системой быстрого изобарического охлаждения позволяют моделировать геологические и физико-химические процессы при давлениях до 300 МПа и температурах до 1 100 °С — условия, характерные для глубинных недр Земли. Технология быстрого охлаждения (так называемая закалка) позволяет зафиксировать промежуточные состояния вещества, недоступные при традиционном охлаждении.
Две установки представляют собой усовершенствованные версии классических CSPV, широко используемых в зарубежных лабораториях. Их предельные достижимые параметры — это давление в 200 МПа и температура 900 ℃. Третий прибор разработчики значительно модернизировали. Ученые оснастили его электронной системой управления, позволяющей полностью автоматизировать эксперимент: от программирования параметров до закалки и регистрации данных. Также модернизированная версия CSPV позволяет достичь более высоких температур (1 100 ℃) и давления (300 МПа) в ходе эксперимента. Таких установок в России ранее не было, а усовершенствованная отечественная разработка по ряду возможностей превосходит аналоги, существующие в зарубежных научных центрах мирового уровня.
Проект стал результатом многолетней работы: с 2017 года команда института формировала концепцию, изучала зарубежный опыт, искала производственные решения. Ключевыми партнерами в реализации проекта стали производственные предприятия «Вильде Механикс» (Новосибирск), «ЛТД» (Москва) и инженерно-конструкторская компания «Неомаш» (Тюмень). При создании оборудования использовались титан и сплавы, аналогичные авиационным (Waspaloy, Rene-41), а корпус автоклава изготавливался методом электроэрозии. Эта уникальная технология применяется, в частности, в оборонной промышленности.
Как рассказал руководитель проекта Дмитрий Чеботарев, путь к созданию установок был непростым: «Материал автоклава — чрезвычайно прочный, но вязкий. Обработка требует специализированных инструментов, станков и предельной точности. Поэтому автоклавы для научных центров в Германии, например, в свое время произвели на оружейных заводах Круппа в рамках крупного заказа. Мне же пришлось обратиться в несколько организаций, включая Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН и Новосибирский авиационный завод им. В. П. Чкалова, однако подходящее решение нашли недалеко от института, в компании “Вильде Механикс” на территории Академпарка».
Новые установки открывают возможности для передовых исследований в области петрологии, минералогии, геохимии, материаловедения и синтеза новых веществ. Уже сейчас интерес к сотрудничеству выразили ученые из Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН. Первые обсуждения возможных совместных исследований прошли в ноябре 2024 года на конгрессе молодых ученых в Научно-технологическом университете «Сириус».
«Такие установки нужны не только геологам. С их помощью можно синтезировать термостойкие покрытия, нанокомпозиты, функциональные материалы с заданной структурой. Это важный шаг в развитии экспериментальной науки в России», — подчеркивает Дмитрий Александрович.
Финансирование проекта было обеспечено за счет грантов Российского научного фонда (№ 19-17-00013 и № 23-77-01075), а также федеральной программы по обновлению приборной базы научных организаций.
Пресс-служба Министерства науки и высшего образования РФ
Фото предоставлены исследователями
