Комментарии 0
...комментариев пока нет
Ученые НПЦ НАН Беларуси по материаловедению создают совершенно новые материалы с уникальными свойствами
Создать совершенно новые материалы с уникальными свойствами и возможностями, те, которые изменят нашу жизнь и будущие технологии… Задача кажется несбыточной и утопической? А вот ученым НПЦ НАН Беларуси по материаловедению по силам решать подобные головоломки. Усовершенствованные и созданные в центре новые материалы позволяют производить инновационные изделия, которые меняют работу медицины, электроники, автомобильной и тяжелой промышленности, космической отрасли и авиации, повышают качество жизни людей.
Вообще, создание новых материалов — это целый мир невероятных возможностей, которые сегодня воспринимаются как фантастика, а завтра, можно сказать, приводят к улучшению нашей реальности. Разговор на эту тему всегда полон содержания и значимости. Накануне Дня белорусской науки мы снова встретились с учеными центра, чтобы узнать самое интересное об их достижениях.
Генеральный директор НПЦ НАН Беларуси по материаловедению доктор физико-математических наук Валерий Федосюк делится сведениями:
— В 2024 году мы выполнили крупнейший в истории института и вообще Национальной академии наук Беларуси контракт для российской компании на сумму более 20 миллионов долларов со стопроцентной предоплатой. Была поставлена непростая научная задача — создать защиту изделий электронной техники от внешних воздействий (электромагнитного и радиационного излучений). И мы успешно с ней справились, причем настолько, что эти же партнеры предложили заключение нового договора опять же с полной предоплатой.
— Электромагнитное излучение негативно влияет на работоспособность, в частности, навигационных систем и других чувствительных элементов различных технических блоков, — продолжает тему ведущий научный сотрудник лаборатории физики магнитных пленок кандидат физико-математических наук Татьяна Зубарь. — Поэтому нашей задачей стало создание особых, под запрос заказчика, специальных многослойных систем — защищающих экранов для микроэлектронного оборудования. Комбинируя разные материалы, мы смогли добиться так называемого синергетического эффекта, когда один плюс один равно не два, а, условно, сто. Сначала работа была выполнена теоретически — проведены все необходимые расчеты, а далее результаты получили реальное воплощение.
Нашим ученым можно справедливо гордиться своим интеллектуальным вкладом в данную разработку. Полученный итог — настоящий прорыв прошлого года, который по достоинству оценен заказчиками. После этого, будем надеяться, сотрудничество наше станет долгосрочным.
Что касается взаимодействия с белорусскими компаниями, то на протяжении примерно пяти лет длится наша совместная работа с ОАО «Пеленг» — известным в стране и за пределами предприятием по созданию оптико-электронной продукции гражданского и военного назначения. Мы представляем разработку защиты для их техники по двум направлениям — электромагнитному и радиационному, выполняя до 3 — 4 контрактов в год. И это также не многофункциональные решения, а специфические под определенную задачу. Все начинается с точнейших скрупулезных расчетов того, какая именно защита потребуется оборудованию, которое будет находиться на определенной космической орбите с заданным расстоянием от Земли. А далее на основании полученных данных происходит разработка необходимого защитного экрана для существующего радиационного пояса. Это позволит обеспечить работоспособность сложной аппаратуры, которая в особых условиях должна корректно выполнять поставленные задачи.
Очень хочется отметить сложившуюся особую атмосферу в нашем коллективе. Это как в симфоническом оркестре, где каждый исполняет свою партию, и в итоге звучит красивое и мощное произведение, при этом у каждого музыканта зашкаливает уровень эндорфинов. Думаю, у нас нечто похожее. Каждый вносит свой особенный вклад, и в итоге получается достичь высоких результатов. В нашем разновозрастном, при этом довольно молодом коллективе люди близки по духу, высокоработоспособны, а наша молодежь вообще готова трудиться в три смены, когда институт получает большие контракты.
Конечно, воодушевляет то, что созданные новации не ложатся в стол на годы, а имеют реальное довольно быстрое воплощение во времени. Это, конечно, повод для гордости и стимул к дальнейшей продуктивной работе.
Тематика создания автономных источников электроэнергии продолжает возглавлять научные топы. Многие страны уделяют самое пристальное внимание разработке систем автомобилестроения на источниках, альтернативных углеводородному сырью. Объективности ради стоит отметить: задачи эти решаются не только для производства востребованных всюду электрокаров, но и множества современных гаджетов. Как известно, во всем мире ученые находятся в поиске более демократичных в цене аналогов дорогостоящим литийионным аккумуляторам.
В НПЦ НАН Беларуси по материаловедению за достаточно короткий временной срок ученые пришли к решению представить альянс натрия с особым композиционным материалом — графеном. Работа оказалась эффективной. Как помните, еще в 2023 году на выставке «Беларусь интеллектуальная» разработчики продемонстрировали созданный прототип мини-аккумулятора для электросамоката.
— Стоит отметить, что от момента разработки принципа действия литийионного аккумулятора до его широкого применения прошло более 30 лет. Мы же представили воплощенную идею натрий-графенового накопителя энергии в течение менее двух с половиной лет, — обращает внимание доктор физико-математических наук академик-секретарь отделения химии и наук о Земле Алексей Труханов. — На протяжении этого времени активно интересуемся работой в этом же ключе коллег из Китая, а они, в свою очередь, внимательны к достигнутым нами результатам. Недавно наши ученые посетили город Лоян, где находится завод по мелкосерийному производству натрийионных аккумуляторов. Переговоры с партнерами здесь прошли настолько продуктивно, что в итоге достигнута договоренность о создании совместной лаборатории. Однако сейчас китайские коллеги поставили задачу еще шире, и речь уже идет об учреждении инновационного центра. В перспективе есть все основания говорить о создании в индустриальном парке «Великий камень» совместного предприятия по производству автономных источников электроэнергии на основе натриевых батарей. И такого рода сотрудничество со столь мощным технологическим партнером, как одна из ведущих компаний в Китае, дорогого стоит.
Доктор физико-математических наук академик-секретарь отделения химии и наук о Земле Алексей Труханов.
— Существует известное суждение о том, что нефть — это кровь экономики. Так вот, по мнению ученых в материаловедении, инструмент — ее зубы. И это не преувеличение, поскольку сегодня уровень развития любой страны действительно зависит от того, какие материалы здесь могут позволить себе использовать, — делится выводами заместитель генерального директора кандидат физико-математических наук Олег Игнатенко. — В наши дни наиболее современными и высокоэффективными признаны сверхтвердые материалы, необходимые для создания обрабатывающих инструментов. Они совершенно незаменимы в сферах добывающей промышленности, строительства, машиностроения, деревообработки.
Заместитель генерального директора кандидат физико-математических наук Олег Игнатенко.
В конце прошлого года нам удалось приобрести дорогостоящую установку высокого давления, которая прибыла из Китая. Техника действительно уникальная, поскольку благодаря ей можно за три минуты получить не один резец, как прежде, а целых сто резцовых вставок. Их в свою очередь применяют в оборудовании для обработки закаленных сталей, твердых сплавов, алмазов, высокопрочных и отбеленных чугунов, одним словом, многих труднообрабатываемых материалов, необходимых в различных областях народного хозяйства. Использование новой установки — это совершенно иные возможности эффективности нашей работы.
Так что с течением времени это будет уникальное гибкое производство, причем многие процессы здесь будут выполнять специалисты высшей квалификации. Такая работа позволит закрыть потребность национального рынка в сверхтвердых материалах, при этом снизить рыночную цену у конкурентов — китайских производителей.
— Конечно, мы работаем не только для зарубежных заказчиков, но и активно сотрудничаем с ведущими белорусскими предприятиями. Один из показательных примеров — создание отраслевой лаборатории радиационных воздействий совместно с ОАО «Интеграл» при инициативе Министерства промышленности, — рассказывает руководитель лаборатории физики магнитных материалов Александр Желудкевич. — По сути, назначение структуры — быть частью технологической цепочки производства микросхем и испытательной площадкой на устойчивость к ионизирующему излучению изделий предприятия, работающих в условиях повышенной радиации.
Руководитель лаборатории физики магнитных материалов Александр Желудкевич.
Так, например, в нашу лабораторию поступают кремниевые пластины с приборными структурами — база для будущих микросхем микроэлектронного оборудования, и мы определенным образом их обрабатываем на новом линейном ускорителе электронов, который лаборатория получила в прошлом году. Здесь происходит модификация полупроводникового кремния. Он приобретает необходимые свойства — определенную плотность носителей заряда, тип проводимости, а без должной обработки остается нефункциональным.
В течение прошлого года мы «изменили» около тысячи прибывших к нам пластин. На их основе будет создана самая разная электронная компонентная база на миллионы долларов. К слову, во втором полугодии мы получим еще один мощный ускоритель, а также обновим существующую гамма-установку.
В лаборатории магнитных пленок также созданы условия для моделирования воздействия космической радиации на определенное оборудование в испытательных целях. Чтобы понимать, как тот или иной прибор будет работать и в какой именно защите нуждаться. Далее высокие компетенции ученых в создании материалов позволяют подходить с нестандартными методиками к экранированию, учитывая буквально все параметры создаваемых защитных слоев, чтобы они выполняли протективную функцию в особых условиях.
Младший научный сотрудник Владимир Федькин.
ФАКТ
Именно специалисты НПЦ НАН Беларуси по материаловедению непосредственным образом причастны к успеху космической исследовательской миссии Меркурия BepiColombo, стартовавшей в 2018 году по инициативе космических агентств ЕС и Японии. Белорусские ученые создали максимально тонкий защитный экран от электромагнитного и радиационного излучения, покрывающий высокочувствительное оборудование миссии. Новизна решения заключалась в уменьшении его толщины от нескольких сантиметров до 0,3 миллиметра. С учетом того что в условиях космического пространства каждый лишний грамм приводит к значительному росту финансовых вложений, ноу-хау имело особенную важность.
Вообще, создание новых материалов — это целый мир невероятных возможностей, которые сегодня воспринимаются как фантастика, а завтра, можно сказать, приводят к улучшению нашей реальности. Разговор на эту тему всегда полон содержания и значимости. Накануне Дня белорусской науки мы снова встретились с учеными центра, чтобы узнать самое интересное об их достижениях.
Генеральный директор НПЦ НАН Беларуси по материаловедению доктор физико-математических наук Валерий Федосюк делится сведениями:
— В 2024 году мы выполнили крупнейший в истории института и вообще Национальной академии наук Беларуси контракт для российской компании на сумму более 20 миллионов долларов со стопроцентной предоплатой. Была поставлена непростая научная задача — создать защиту изделий электронной техники от внешних воздействий (электромагнитного и радиационного излучений). И мы успешно с ней справились, причем настолько, что эти же партнеры предложили заключение нового договора опять же с полной предоплатой.
— Электромагнитное излучение негативно влияет на работоспособность, в частности, навигационных систем и других чувствительных элементов различных технических блоков, — продолжает тему ведущий научный сотрудник лаборатории физики магнитных пленок кандидат физико-математических наук Татьяна Зубарь. — Поэтому нашей задачей стало создание особых, под запрос заказчика, специальных многослойных систем — защищающих экранов для микроэлектронного оборудования. Комбинируя разные материалы, мы смогли добиться так называемого синергетического эффекта, когда один плюс один равно не два, а, условно, сто. Сначала работа была выполнена теоретически — проведены все необходимые расчеты, а далее результаты получили реальное воплощение.
Хочу отметить, что представленные нами защитные экраны не являются универсальными — они не «для всего», а созданы под определенную задачу, это исключительно уникальное решение. Важно и то, что новация имеет в десятки раз более высокий коэффициент экранирования, то есть ослабления воздействия негативных факторов. Еще одно преимущество защиты — она не утяжеляет конструкцию корпуса микроэлектронных плат, поскольку это тонкое, деликатное покрытие.Ведущий научный сотрудник лаборатории физики магнитных пленок кандидат физико-математических наук Татьяна Зубарь.
Нашим ученым можно справедливо гордиться своим интеллектуальным вкладом в данную разработку. Полученный итог — настоящий прорыв прошлого года, который по достоинству оценен заказчиками. После этого, будем надеяться, сотрудничество наше станет долгосрочным.
Что касается взаимодействия с белорусскими компаниями, то на протяжении примерно пяти лет длится наша совместная работа с ОАО «Пеленг» — известным в стране и за пределами предприятием по созданию оптико-электронной продукции гражданского и военного назначения. Мы представляем разработку защиты для их техники по двум направлениям — электромагнитному и радиационному, выполняя до 3 — 4 контрактов в год. И это также не многофункциональные решения, а специфические под определенную задачу. Все начинается с точнейших скрупулезных расчетов того, какая именно защита потребуется оборудованию, которое будет находиться на определенной космической орбите с заданным расстоянием от Земли. А далее на основании полученных данных происходит разработка необходимого защитного экрана для существующего радиационного пояса. Это позволит обеспечить работоспособность сложной аппаратуры, которая в особых условиях должна корректно выполнять поставленные задачи.
Очень хочется отметить сложившуюся особую атмосферу в нашем коллективе. Это как в симфоническом оркестре, где каждый исполняет свою партию, и в итоге звучит красивое и мощное произведение, при этом у каждого музыканта зашкаливает уровень эндорфинов. Думаю, у нас нечто похожее. Каждый вносит свой особенный вклад, и в итоге получается достичь высоких результатов. В нашем разновозрастном, при этом довольно молодом коллективе люди близки по духу, высокоработоспособны, а наша молодежь вообще готова трудиться в три смены, когда институт получает большие контракты.
Конечно, воодушевляет то, что созданные новации не ложатся в стол на годы, а имеют реальное довольно быстрое воплощение во времени. Это, конечно, повод для гордости и стимул к дальнейшей продуктивной работе.
Тематика создания автономных источников электроэнергии продолжает возглавлять научные топы. Многие страны уделяют самое пристальное внимание разработке систем автомобилестроения на источниках, альтернативных углеводородному сырью. Объективности ради стоит отметить: задачи эти решаются не только для производства востребованных всюду электрокаров, но и множества современных гаджетов. Как известно, во всем мире ученые находятся в поиске более демократичных в цене аналогов дорогостоящим литийионным аккумуляторам.
В НПЦ НАН Беларуси по материаловедению за достаточно короткий временной срок ученые пришли к решению представить альянс натрия с особым композиционным материалом — графеном. Работа оказалась эффективной. Как помните, еще в 2023 году на выставке «Беларусь интеллектуальная» разработчики продемонстрировали созданный прототип мини-аккумулятора для электросамоката.
— Стоит отметить, что от момента разработки принципа действия литийионного аккумулятора до его широкого применения прошло более 30 лет. Мы же представили воплощенную идею натрий-графенового накопителя энергии в течение менее двух с половиной лет, — обращает внимание доктор физико-математических наук академик-секретарь отделения химии и наук о Земле Алексей Труханов. — На протяжении этого времени активно интересуемся работой в этом же ключе коллег из Китая, а они, в свою очередь, внимательны к достигнутым нами результатам. Недавно наши ученые посетили город Лоян, где находится завод по мелкосерийному производству натрийионных аккумуляторов. Переговоры с партнерами здесь прошли настолько продуктивно, что в итоге достигнута договоренность о создании совместной лаборатории. Однако сейчас китайские коллеги поставили задачу еще шире, и речь уже идет об учреждении инновационного центра. В перспективе есть все основания говорить о создании в индустриальном парке «Великий камень» совместного предприятия по производству автономных источников электроэнергии на основе натриевых батарей. И такого рода сотрудничество со столь мощным технологическим партнером, как одна из ведущих компаний в Китае, дорогого стоит.
Доктор физико-математических наук академик-секретарь отделения химии и наук о Земле Алексей Труханов. — Когда мы только начали заниматься натрий-графеновой тематикой, в этом, можно сказать, было некоторое научное предвидение, — продолжает Валерий Михайлович. — Оказалось, что прототипы созданной нами батареи стабильно работают от минус 20 до плюс 40 градусов. Проведенные на ОАО «Приборостроительный завод «Оптрон» независимые исследования показали: при низких и высоких температурах параметры ячеек стабильны, деградации их не превышают 0,1 процента. И это значит, в перспективе на аккумуляторах созданных в нашей стране электрокаров нет надобности ставить системы обогрева зимой и охлаждения летом, которые составляют до 50 процентов веса самого источника питания.Кроме прочего, испытания, поведенные китайскими коллегами, показали, что аккумуляторы на натрии заряжаются в три раза быстрее по сравнению с литиевыми. Полученные заключения подтверждают выгоду коммерциализации натрий-графеновых накопителей.
— Существует известное суждение о том, что нефть — это кровь экономики. Так вот, по мнению ученых в материаловедении, инструмент — ее зубы. И это не преувеличение, поскольку сегодня уровень развития любой страны действительно зависит от того, какие материалы здесь могут позволить себе использовать, — делится выводами заместитель генерального директора кандидат физико-математических наук Олег Игнатенко. — В наши дни наиболее современными и высокоэффективными признаны сверхтвердые материалы, необходимые для создания обрабатывающих инструментов. Они совершенно незаменимы в сферах добывающей промышленности, строительства, машиностроения, деревообработки.
Заместитель генерального директора кандидат физико-математических наук Олег Игнатенко. В конце прошлого года нам удалось приобрести дорогостоящую установку высокого давления, которая прибыла из Китая. Техника действительно уникальная, поскольку благодаря ей можно за три минуты получить не один резец, как прежде, а целых сто резцовых вставок. Их в свою очередь применяют в оборудовании для обработки закаленных сталей, твердых сплавов, алмазов, высокопрочных и отбеленных чугунов, одним словом, многих труднообрабатываемых материалов, необходимых в различных областях народного хозяйства. Использование новой установки — это совершенно иные возможности эффективности нашей работы.
Чтобы закрыть потребность национальной экономики в обеспечении инструментами для обработки перечисленных ресурсов, два года назад в стенах нашего центра открыт Инжиниринговый сервисный центр по сверхтвердым материалам. Опыт и знания наших ученых в этом вопросе сомнения не вызывают, теперь важно закрыть технологическую нишу — приобрести необходимое для поставленной задачи оборудование.Так, в 2025‑м арсенал центра дополнит лазерная резка, далее — вакуумная печь для пайки, несколько позиций шлифовальных машин. После насыщения материальной базы работа Инжинирингового сервисного центра будет сопоставима с деятельностью небольшого инструментального завода.
Так что с течением времени это будет уникальное гибкое производство, причем многие процессы здесь будут выполнять специалисты высшей квалификации. Такая работа позволит закрыть потребность национального рынка в сверхтвердых материалах, при этом снизить рыночную цену у конкурентов — китайских производителей.
— Конечно, мы работаем не только для зарубежных заказчиков, но и активно сотрудничаем с ведущими белорусскими предприятиями. Один из показательных примеров — создание отраслевой лаборатории радиационных воздействий совместно с ОАО «Интеграл» при инициативе Министерства промышленности, — рассказывает руководитель лаборатории физики магнитных материалов Александр Желудкевич. — По сути, назначение структуры — быть частью технологической цепочки производства микросхем и испытательной площадкой на устойчивость к ионизирующему излучению изделий предприятия, работающих в условиях повышенной радиации.
Руководитель лаборатории физики магнитных материалов Александр Желудкевич. Так, например, в нашу лабораторию поступают кремниевые пластины с приборными структурами — база для будущих микросхем микроэлектронного оборудования, и мы определенным образом их обрабатываем на новом линейном ускорителе электронов, который лаборатория получила в прошлом году. Здесь происходит модификация полупроводникового кремния. Он приобретает необходимые свойства — определенную плотность носителей заряда, тип проводимости, а без должной обработки остается нефункциональным.
В течение прошлого года мы «изменили» около тысячи прибывших к нам пластин. На их основе будет создана самая разная электронная компонентная база на миллионы долларов. К слову, во втором полугодии мы получим еще один мощный ускоритель, а также обновим существующую гамма-установку.
В лаборатории магнитных пленок также созданы условия для моделирования воздействия космической радиации на определенное оборудование в испытательных целях. Чтобы понимать, как тот или иной прибор будет работать и в какой именно защите нуждаться. Далее высокие компетенции ученых в создании материалов позволяют подходить с нестандартными методиками к экранированию, учитывая буквально все параметры создаваемых защитных слоев, чтобы они выполняли протективную функцию в особых условиях.
Младший научный сотрудник Владимир Федькин. ФАКТ
Именно специалисты НПЦ НАН Беларуси по материаловедению непосредственным образом причастны к успеху космической исследовательской миссии Меркурия BepiColombo, стартовавшей в 2018 году по инициативе космических агентств ЕС и Японии. Белорусские ученые создали максимально тонкий защитный экран от электромагнитного и радиационного излучения, покрывающий высокочувствительное оборудование миссии. Новизна решения заключалась в уменьшении его толщины от нескольких сантиметров до 0,3 миллиметра. С учетом того что в условиях космического пространства каждый лишний грамм приводит к значительному росту финансовых вложений, ноу-хау имело особенную важность.
В преддверии Дня белорусской науки от души поздравляем уважаемых ученых, преподавателей и аспирантов!УНП 100029036
Плодотворная научная деятельность неизменно остается ресурсом значимых преобразований и технического прогресса, влияя на все сферы общества.
Глубокое аналитическое мышление, научный талант, умение спорить и дискутировать, чтобы объективно оценивать происходящие процессы и глубоко понимать суть вещей, помогают ученым делать новые открытия и на их основе создавать прежде невиданные технологии. Деятельность ученых — это не только индивидуальная, но и командная работа, в которой большую ценность имеют поддержка и взаимопонимание.
Взгляд людей, посвятивших себя научным изысканиям, всегда устремлен в будущее, на перспективу. В определенной степени научное мышление помогает создавать и конструировать завтрашний день из элементов настоящего. И этот путь необыкновенно интересен и важен.
Желаем научным коллективам страны плодотворной работы, новых задач и значимых проектов, а вместе с ними открытий и озарений, чтобы продолжить служить интересам общества и идеям гуманизма.
Генеральный директор ГНПО «Научно-практический центр НАН Беларуси по материаловедению», доктор физико-математических наук, член-корреспондент НАН Беларуси Валерий Федосюк.