Конкурент алмазу и не только. Какими еще разработками может похвастаться НПЦ НАН по материаловедению
- Подписаться на
Научно-практический центр НАН Беларуси по материаловедению — одно из ведущих научных предприятий страны. Оно славится уникальными инновациями, которые успешно внедряются в производство. Над какими разработками трудятся ученые центра сегодня, узнала корреспондент агентства «Минск-Новости».
Младший научный сотрудник Анна Котельникова оценивает качество экранирующих крышек для корпусов микросхем
С богатой историей
Создание центра, а также развитие белорусской научной школы по физике твердого тела тесно связаны с именем выдающегося ученого-физика Николая Сироты. Став в 1956 г. академиком АН БССР, он переехал из Москвы в Минск для усиления научного сопровождения микроэлектроники и полупроводниковой промышленности. Спустя три года при поддержке отца советской физики Абрама Иоффе ученый решил организовать при Президиуме Академии наук самостоятельный отдел физики и химии твердого тела и полупроводников. На его базе 5 ноября 1963 года постановлением Совета Министров БССР был создан профильный Институт физики твердого тела и полупроводников, которым Н. Сирота руководил вплоть до 1975-го. Направления научной деятельности института были сформированы и остаются актуальными именно благодаря академику Сироте.
Еще в прошлом веке институт несколько раз переименовывался, обрел отделение в Витебске, а в 2008 г. получил современное название и был преобразован в государственное научно-производственное объединение «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению». Сегодня его достижения и разработки ничуть не уступают, а скорее превосходят успехи в минувшие годы.
Современные задачи
Сегодня основная цель работы сотрудников центра — организация и проведение фундаментальных научных исследований в сфере физического и физико-химического материаловедения, а именно в области теории твердого тела, физики полупроводников, высокотемпературных сверхпроводников и сверхчистых металлов в особых условиях, роста кристаллов, радиационных воздействий на твердые тела и взаимодействия оптического излучения с конденсированными средами. Ученые разрабатывают новые магнитные, полупроводниковые, сверхпроводящие, сверхтвердые материалы, изучают технологии их получения и внедрения в производство.
Новые технологии
Благодаря своей специфике центр давно перестал быть сугубо научной структурой. Теперь это мощная научно-производственная корпорация, достижения и разработки которой используются в радиоэлектронной промышленности, машиностроении и не только.
Так, например, именно здесь была разработана технология получения стабилизированных растворов коллоидного серебра для модификации полиэфирных волокон, придающей им бактерицидные свойства. Практическая польза этого изобретения в том, что материалы, созданные на такой основе, могут быть использованы для производства гигиенической одежды, в том числе медицинского назначения.
Научный сотрудник Александра Коновалова проверяет соответствие режущих пластин стандартам
Одна из визитных карточек центра — магнитная тематика. Предприятие является лидером по магнитным наноматериалам не только в Беларуси, но и на мировой арене. Специалистами создан перечень композиционных магнитомягких материалов, пользующихся спросом.
Еще одна очень важная инновация, работы над которой в центре велись совместно с московским Институтом космических исследований РАН, — принципиально новая технология получения многослойных электромагнитных экранов на основе электролитически осажденных магнитомягких и медных слоев. Это достижение мирового уровня: изготовленные многослойные электромагнитные экраны позволяют обеспечить электромагнитную совместимость блоков и надежную защиту элементов бортовой аппаратуры от воздействия внешних магнитных и электромагнитных полей. Именно эта разработка была использована для решения задачи электромагнитной совместимости на японском космическом аппарате Mercury Magnetospheric Orbiter, который в октябре 2018 г. отправился к планете Меркурий. Так что белорусским ученым и космические широты покорить под силу.
Научный сотрудник Андрей Альхименок проводит эксперимент по получению композиционного материала инструментального назначения
По твердости сопоставимы с алмазом
Отдельно стоит поговорить о так называемых сверхтвердых материалах (СТМ) — практически несжимаемых телах с высокой электронной плотностью и высокой ковалентностью связей. Чтобы понять всю важность таких материалов, далеко ходить не нужно. Ежедневно люди живут в комфортных домах, передвигаются на современных автомобилях по ровным дорогам, пользуются бытовой техникой — от кофемашины до пылесоса. Увы, многие из этих вещей имеют изнашиваемые составляющие. Именно для этого ученые ежедневно придумывают новые материалы, которые способны дольше служить и меньше изнашиваются. Лучшие умы создали класс материалов, которые по твердости сопоставимы с самым твердым веществом на земле — алмазом.
Сейчас в мире всего около 10 стран способны производить сверхтвердые материалы. И Беларусь одна из них.
В 1957 г. был впервые получен новый инструментальный материал — кубический нитрид бора. По своей структуре он такой же, как и алмаз, только в узлах решетки вместо атомов углерода расположены атомы бора и азота. В природе такой материал не встретишь, да и о его полезности не поспоришь: химическая инертность, радиационная и термическая стойкость у кубического нитрида бора выше, чем у алмаза. На тот момент по прочностным характеристикам он уступал алмазу, однако на сегодня эта проблема в Беларуси решена. Специалистами центра синтезирована янтарная разновидность кубического нитрида бора, превосходящая алмаз по прочностным характеристикам на 20–25 %. В мире достаточно производителей черного кубического нитрида бора. А вот янтарный создать оказалось под силу именно белорусским ученым.
Новые горизонты
Работа со сверхтвердыми материалами, как и изготовление инструментов из них, — бренд центра. А готовые изделия, в частности резцы и резцовые вставки, поставляются на многие отечественные предприятия. В их числе флагманские столичные тракторный и моторный заводы, а также другие.
Впрочем, работа над модернизацией промышленности Беларуси не останавливается ни на минуту. Для создания новых надежных инструментов из сверхтвердых материалов на базе НПЦ НАН Беларуси по материаловедению по инициативе белорусского ученого Валерия Федосюка под научным руководством академика Петра Витязя в 2023 г. был организован инжинирингово-сервисный центр по сверхтвердым материалам. Сейчас его возглавляет кандидат физико-математических наук Олег Игнатенко. Главная задача центра состоит в том, чтобы объединить компетентных специалистов и их усилия для модернизации производственных мощностей по выпуску инструментов из сверхтвердых материалов. В данный момент проходит дооснащение этого подразделения всем необходимым оборудованием. При поддержке Министерства промышленности формируется номенклатурный портфель предприятия.
По оценке специалистов, центр сможет выпускать инструмент из сверхтвердых материалов на 3 млн евро в год, закрывая потребности белорусских предприятий и обеспечивая поставки на экспорт.
Кроме того, чтобы инструмент грамотно внедряли и использовали на производстве, на базе инжинирингово-сервисного центра планируется организовать обучение и консультацию специалистов из разных отраслей. Благодаря такой инициативе работники производств получат возможность пройти переобучение, побывав на стажировках и семинарах. А затем они смогут применить полученные знания на практике.
Фото Сергея Пожоги, из архива агентства «Минск-Новости» и предоставлены НПЦ НАН Беларуси по материаловедению
