Броня из керамики

Лучшая инновационная разработка года в России

ТЕХНОЛОГИЯ ТПУ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЙ ИЗ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ НАНОСТРУКТУРНОЙ КЕРАМИКИ ПРИЗНАНА ЭТОЙ ВЕСНОЙ «ЛУЧШИМ ИННОВАЦИОННЫМ ПРОЕКТОМ ГОДА». ТАКОЙ СТАТУС ОНА ПОЛУЧИЛА ПО ИТОГАМ ОДНОГО ИЗ САМЫХ ПРЕСТИЖНЫХ В РОССИИ КОНКУРСОВ — «ЛУЧШИЙ ИННОВАЦИОННЫЙ ПРОЕКТ И ЛУЧШАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА ГОДА». СЕГОДНЯ ЭТА ТЕХНОЛОГИЯ ШИРОКО ПРИМЕНЯЕТСЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ. ЕЕ АВТОР — ОЛЕГ ХАСАНОВ, ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ НАНОМАТЕРИАЛОВ И НАНОТЕХНОЛОГИЙ (НМНТ) ИНСТИТУТА ФИЗИКИ ВЫСОКИХ ТЕХНОЛОГИЙ, ДИРЕКТОР НАНО-ЦЕНТРА ТПУ.

От пробирки до конвейера

Конкурс проходил в Санкт-Петербурге в рамках международной выставки-конгресса «Высокие технологии. Инновации. Инвестиции» (HI-TECH). Из 180 заявленных разработок технология ТПУ вошла в число пяти победителей конкурса, получив статус «Лучший инновационный проект в области: успешное продвижение товара или услуги на рынок».

— В конкурсе международной выставки мы принимаем участие не первый раз, — рассказывает Олег Хасанов. — Первую медаль завоевали еще в 1998 году. Однако прежде это были разработки на уровне опытно-лабораторных методов, а сейчас уже готовые технологии, применяемые в реальном производстве. Проект, представленный на выставке HI-TECH, мы осуществляли совместно с холдинговой компанией ОАО «НЭВЗ-Союз» (г. Новосибирск).

Ученые ТПУ оформили новые производственные методологии в виде технологических карт, регламентов и так далее, а предприятие подготовило все необходимое оборудование для промышленного выпуска изделий из наноструктурированной керамики.

С новосибирским холдингом «НЭВЗ-Союз» кафедра НМНТ и Нано-Центр ТПУ сотрудничают уже более пяти лет. В течение этого времени несколько технологических разработок ТПУ успешно внедрены и поставлены предприятием на промышленный поток. В частности, запущено серийное производство изделий из наноструктурированной керамики по двум технологиям ТПУ: ультразвукового компактирования порошков неорганических неметаллических материалов с различными добавками и коллекторного формования нанопорошков в изделия заданной формы. Выполнен комплексный мегапроект холдинговой компании и ТПУ «Создание промышленного производства изделий из функциональной и конструкционной нанокерамики для высокотехнологичных отраслей». Разработаны новые производственные технологии с участием кафедры технологии силикатов и наномате риалов ТПУ для изготовления керамических изделий методами тейп-кастинга (способом изготовления материалов из керамической ленты) и инжекционного формования.

Для космоса и медицины

Основой новых технологий являются запатентованные Томским политехническим университетом методы прессования сухих порошков, без применения пластификаторов и прочих связующих компонентов, для повышения эксплуатационных свойств изделий из нанокерамики за счет улучшения равномерности плотности.

Керамика, благодаря комплексу ее физико-химических и механических свойств, является одним из ключевых материалов, служащих человеку многие годы. Сегодня она используется в самых различных областях: электронной, радиотехнической, оборонной, нефтегазовой, атомной, аэрокосмической, автомобильной и многих других, а также в сферах электроэнергетики, медицины. Можно утверждать, что на сегодняшний день практически не существует отрасли, в которой в том или ином виде не применялись бы керамические материалы.

— Керамика устойчива к износу, коррозии, а также температурным перепадам, может иметь регулируемый коэффициент термического расширения, требуемую теплопроводность, — перечисляет Олег Хасанов. — Добавление нанопорошков позволяет улучшить комплекс ее физико-механических свойств и, соответственно, повысить качество и прочность изготавливаемых из нее изделий.

Ученые ТПУ усилили этот эффект еще больше, заменив ультразвуком химические методы прессования нанопорошков. Инновационный метод производства способствует тому, чтобы нанокерамика при спекании становилась прочной, без дефектов. Мелкие частицы при этом упаковываются с равномерной плотностью в изделиях даже сложной формы.

Усилить бронеавтомобиль

Это важно для изготовления прочной и ударно-вязкой брони из керамики, которая востребована для защиты военной техники, для иллюминаторов в авиации как конкурирующая альтернатива пуленепробиваемым стеклам — там, где нужны высокопрочные, ударно— и жаростойкие материалы, стабильные при перепадах температур.

Нанокерамика, изготавливаемая по технологии ТПУ, используется сегодня для производства бронежилетов. Также в настоящее время организовано промышленное производство керамических бронепластин на Новосибирском электровакуумном заводе холдинга ОАО «НЭВЗ-Союз». В прошлом году изделие прошло успешные испытания в составе нового бронеавтомобиля повышенной прочности «Тайфун».

Кроме этого, из нанокерамики сегодня изготавливаются надежные электроизоляционные компоненты. Именно предприятия по производству электронных приборов стали первыми заказчиками продукции, изготавливаемой по технологии ТПУ. Как отмечает Олег Хасанов, разработка политехников является на сегодняшний день качественной и сравнительно недорогой альтернативной существующим зарубежным аналогам.

— Наша технология позволяет сократить количество операций в технологическом цикле. За счет этого увеличивается производительность технологии и снижается стоимость затрат на изготовление изделий. Это дает большое преимущество перед конкурентами, особенно зарубежными, что особенно важно сегодня, когда экономическая политика нашей страны ориентирована на импортозамещение, — уточняет ученый.

Виталина Михетко

История успеха

Кафедра НМНТ создана в ТПУ почти десять лет назад на базе научно-исследовательского центра перспективных технологий ТПУ (НИЦ «Спектр» ТПУ). Опыт сотрудников кафедры наноматериалов и нанотехнологий, НИЦ «Спектр» и Нано-Центра ТПУ в исследованиях и разработке ультрадисперсных наноматериалов насчитывает более 30 лет. В декабре 2012 года разработка Нано-Центра ТПУ «Технология изготовления изделий заданной формы из нано— и полидисперсных порошков» получила Гран-при Корейской ассоциации продвижения изобретений.

Еще одна разработка — производство изделий заданной формы из функциональной и конструкционной нанокерамики — в том же году получила серебряную медаль на 40-й Международной выставке изобретений «Inventions Geneva», проходившей в Женеве (Швейцария). Проект холдинга «НЭВЗ-Союз», разработанный на основе нанотехнологий ТПУ, получил поддержку научно-технического совета госкорпорации «Роснано» в виде инвестиций на 3 года.