Газета Национального исследовательского
Томского политехнического университета
Newspaper of National Research
Tomsk Polytechnic University
16+
Основана 15 марта 1931 года  ♦  FOUNDED ON MARCH 15, 1931
Архив номеров Поиск

Наука в грантах

Какие разработки ТПУ поддержит Министерство образования и науки в 2017 году

В ЯНВАРЕ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПОДВЕЛО ИТОГИ КОНКУРСА НАУЧНЫХ ПРОЕКТОВ, ВЫПОЛНЯЕМЫХ КОЛЛЕКТИВАМИ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ЦЕНТРОВ И НАУЧНЫХ ЛАБОРАТОРИЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ, ПОДВЕДОМСТВЕННЫХ МИНИСТЕРСТВУ. ВСЕГО КОМИССИЯ МИНИСТЕРСТВА РАССМОТРЕЛА БОЛЕЕ 2,5 ТЫСЯЧ ЗАЯВОК И ОТОБРАЛА 444 НАИБОЛЕЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ПРОЕКТА. НА ИХ ПОДДЕРЖКУ ВЫДЕЛЕНО 2,9 МЛРД РУБЛЕЙ. СРЕДИ ОТОБРАННЫХ НАУЧНЫХ РАБОТ — 11 ПРОЕКТОВ УЧЕНЫХ ТОМСКОГО ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. В 2017 ГОДУ ОНИ ПОЛУЧАТ ПОДДЕРЖКУ НА ОБЩУЮ СУММУ 85,5 МЛН РУБЛЕЙ. ГАЗЕТА «ЗА КАДРЫ» ЗНАКОМИТ ЧИТАТЕЛЕЙ С НЕКОТОРЫМИ РАЗРАБОТКАМИ ПОЛИТЕХНИКОВ, ПОДДЕРЖАННЫМИ МИНОБРНАУКИ.

Изменения на наноуровне

Ученые ТПУ создают технологию СВЧ-обработки нанопорошков металлов

Добавление СВЧ-стадии обработки нанопорошков металлов в технологию изготовления изделий позволяет сократить время технологических процессов, а также уменьшить энергозатраты.

Одним из проектов ученых ТПУ, поддержанных в рамках гранта, стала разработка технологии модифицирования микро-и нанопорошков металлов высокоэнергетичным СВЧ-излучением с импульсами наносекундной длительности. Руководитель этого научного направления — молодой ученый вуза, кандидат технических наук и научный сотрудник лаборатории № 46 Андрей Мостовщиков.

— Технология воздействия импульсным СВЧ-излучением на нанопорошки металлов заключается в том, что работая с короткими импульсами, мы модифицируем их структуру, тем самым изменяем их физико-химические свойства. Например, таким образом можно изменять температуру спекания порошков, сокращая энергозатраты на их обработку, что полезно для порошковой энергетики и аддитивных технологий, — поясняет Андрей Мостовщиков.

С помощью технологии, разработанной в ТПУ, изменять свойства металлов можно в зависимости от потребностей производства и области дальнейшего применения. Кроме того, нанопорошки металлов, обработанные СВЧ-излучением, могут быть добавлены в качестве примесей при производстве керамики, что также изменит конечные свойства материала.

В своей работе ученые ТПУ используют распространенные металлы, которые широко используются в промышленности: сейчас в области их научного интереса алюминий, железо и медь.

— Мы используем промышленные порошки, крупнотоннажные производства которых существуют в России. Это технологии, нацеленные на крупномасштабную промышленность, а не «на пробирку». Таким образом, исследование полностью практикоориентированное, — говорит политехник.

Технология обработки порошков металлов СВЧ-излучением может стать одним из этапов практически любого производственного процесса. По словам разработчика, порошок любого металла — это полуфабрикат, а не готовый продукт. Улучшение его свойств на этапе производства позволяет использовать имеющееся сырье более эффективно в любой из известных областей металлургии.

Технология для машиностроения и электроники

Поясняя возможности разрабатываемой технологии, Андрей Мостовщиков приводит такой пример: после СВЧ-воздействия, температура начала окисления нанопорошка алюминия снижается примерно на 30 градусов. То есть если обычно нанопорошок алюминия начинает окисляться при температуре примерно 470 градусов, то после воздействия — при 430 – 440. Снижение температуры позволяет расходовать меньше энергии на нагревание для производств, в которых необходимо окисление порошка.

Обработанные таким способом алюминий и железо могут найти широкое применение в машиностроении: из них изготавливаются внутренние детали автомобилей, они являются компонентами сплавов для создания корпусов самолетов. Медь, в свою очередь, является одним из основных материалов для производства электроники и токопроводящих покрытий, благодаря своей высокой устойчивости к окислению и хорошей электропроводности.

— Сейчас металлы для этих производств обрабатывают в основном химическими методами воздействия, а СВЧ — это физический метод, пока технологии СВЧ-обработки микро- и нанопорошков металлов не существует, — добавляет ученый ТПУ.

Экспериментальное исследование

Все эксперименты по обработке металлов политехники проводят на уникальной установке, созданной в вузе, в лаборатории № 46 Физико-технического института ТПУ. Она представляет собой две соединенные между собой камеры, в одной из которых генерируется излучение, в другой — находится исходный материал. По словам научного руководителя проекта, по окончании работы подобными установками и соответствующими технологическими указаниями можно будет оснастить любое предприятие, использующее микро- и наноразмерные порошки металлов в качестве сырья. Это позволит в разы повысить эффективность производственных процессов.

Сложность исследований, проводимых учеными Томского политеха, в том, что подобрать параметры необходимого излучения можно только экспериментальным путем.

— Математическое моделирование в этом случае не позволяет предсказать, как поведет себя порошок под воздействием реального излучения, такую математическую модель прочти нереально построить, а там более просчитать. Поэтому все эти исследования экспериментальные, мы моделируем только предварительные результаты, — говорит Андрей Мостовщиков. Именно подбором необходимых параметров излучения для придания порошкам тех или иных свойств и будут заниматься ученые в рамках гранта Министерства образования и науки РФ. Ближайшая задача — детальное изучение взаимодействия СВЧ-излучения с медью. В дальнейшем ученые планируют поэтапно исследовать возможности СВЧ-обработки других металлов таблицы Менделеева.