От автомобильной до космической тематики – спектр интересов НПЦ Национальной академии наук по материаловедению достаточно велик. Наших физиков знают далеко за пределами страны. К примеру, не так давно на борту японского космического корабля, полетевшего к Меркурию, отправилась и уникальная техника нашего производства. Подробнее об этой и других разработках «Р» рассказал генеральный директор НПЦ НАН Беларуси по материаловедению Валерий Федосюк.
Тайна магнитов
— Валерий Михайлович, как случилось, что оборудование под маркой «Сделано в Беларуси» вдруг отправилось к Меркурию?
— Когда я был студентом, нас учили, что в мире все развивается по спирали. Так получилось и с этим проектом. Он возник не внезапно. Мои кандидатская и докторская диссертации посвящены исследованию многослойных пленок. Было это достаточно давно, поскольку докторскую свою я защищал в 1991 году. Но тогда в многослойных пленках интерес представляли магнитные, магниторезистивные, электрические свойства. Кстати, в 2004-м году эти результаты вошли в цикл работ, который получил Государственную премию. Уже тогда по этой теме мы были в числе мировых лидеров. Могу это сказать наверняка, поскольку в те времена я очень много ездил. Бывал в Англии, США, Италии, Испании и знаю, как работают там ученые. Поверьте, нам не стыдно за нашу научную школу.
Впоследствии оказалось, что эти многослойные структуры, только немного другого состава и соответственно других свойств, интересны как экраны для защиты от различного рода негативных воздействий. В том числе электромагнитных, магнитных, электрических, радиационных на различные приборы. Например, как показал опыт работы с ОАО «Интеграл», на интегральные микросхемы. И на все, что летает. На космическом аппарате все приборы расположены недалеко друг от друга. То есть, скажем, включенный электродвигатель создает помехи различного рода принимающим устройствам. А ведь им нужно не помехи принимать, а проводить исследования. Мы эту проблему с помощью многослойных структур решили. Работы проводились совместно с корпорацией «Роскосмос». В итоге экраны нашего авторства защищали произведенные ими приборы. Тестирование проводилось в Японии, в так называемой магниточистой комнате. Это капсула со стенами практически в метр толщиной, из особого металла. Выяснилось, что наш экран уменьшает воздействие внешних полей в сотни раз! Кстати, этот цикл работ вошел как существенная часть наших заслуг в Государственную премию по итогам 2017 года.
— Работа будет продолжаться?
— Без сомнения. Есть ряд договоренностей с российскими коллегами. В этой теме, не побоюсь сказать, мы – лидеры. Поэтому с нами хотят работать. В целом магнитная тематика – одна из основных в нашем центре. Исследования в этом направлении из имеющихся в центре 15 лабораторий ведет практически половина. Да и большинство наших докторов наук – магнитологи. И эта тематика приносит нам множество публикаций в высококлассных научных журналах, куда трудно попасть.
Изумруды и рубины рассыпаются дождем
— Знаю, что центру по силам выращивать драгоценные и полудрагоценные камни. Радуете только ювелиров и любителей камней?
— Мы создали целую линейку кристаллов. И не только для женщин. Они широко применяются в оптической, лазерной технике. Очень популярны сегодня сверхтвердые материалы. Не только алмазы, но и гексагональный нитрид бора, который по твердости такой же, но только работает при более высоких температурах и с материалами, с которыми алмазу работать нельзя. Например, с чугуном, содержащем много графита, от взаимодействия с которым алмаз горит. Больше подходит этот материал и для каленой стали.
Что касается изумрудов, то их выращивают и красных, и даже голубых оттенков.
Мы умеем делать несколько модификаций нитрида бора – так называемые черный и янтарный. Второй напоминает солнечный камень по цвету. По своим свойствам он лучше обычного нитрида бора. Кстати, получать его в мире умеют лишь единицы. Так что и в этом направлении мы – среди лидеров.
Сверхтвердые материалы – это то, что от нас сегодня ждут, по чему меряют нашу работу. Наши новинки используют МТЗ, МАЗ и многие другие предприятия. Из нитрида бора мы делаем готовые резцы, которые ставятся на обрабатывающие станки.
— А как же украшения?
— Что касается других кристаллов, мы умеем выращивать также изумруды, причем разных цветов, рубины и многое другое. Но из практики большей популярностью пользуются именно изумруды. Мы достигли заметной точности в их производстве, воссоздаем даже натуральные дефекты, такие как жучок, воздух в камне. Может быть, поэтому они у нас лучше всего и продаются. Не только зеленые, но и красных, и других оттенков. Цвета варьируются при помощи добавок. Например, красный цвет изумруду дает железо, голубой – кобальт и никель и так далее. Помимо качества, потребителей привлекает наша ценовая политика. Белорусский необработанный изумруд стоит около 3,5 доллара за карат, а это в разы дешевле импортных аналогов. Небольшими партиями, но стабильно наши камни покупает потребитель из Западной Европы, Израиля.
Графен всемогущий
— Не могу не спросить о вашем графеновом суперконденсаторе для электротранспорта, образец которого представлен в ноябре на выставке научно-технических достижений ученых НАН. Мы планируем отказаться от дорогого лития?
— Действительно, мы решили создать накопитель без лития, который достаточно дорогой. Кроме того, его месторождения в основном находятся в Китае и Афганистане. Графен делается из графита, месторождений которого в мире немало. Мы научились его получать быстро, а еще точнее — за секунды. Правда, речь не о том графене, за который не так давно ученые получили Нобелевскую премию. Но наш материал не хуже и выигрывает по скорости и объемам получения. Из нашего графена можно изготавливать не только накопители, но и сорбенты для утилизации нефти и нефтепродуктов, причем многократно, делать нагреватели настенные, проводящие греющие полы и многое другое.
Младший научный сотрудник лаборатории физики магнитных пленок НПЦ НАН Беларуси по материаловедению во время нанесения многослойных пленочных экранов.
Но первейшая задача — поставить наш накопитель на электромобиль и провести ходовые испытания. Сейчас закупаем много оборудования. Впрочем, наша конечная цель — сделать для ОАО «Белкоммунмаш» батареи безлитиевые. Да, они уступают литиевым по емкости в несколько раз. Но выигрывают по цене материала и скорости зарядки – такая батарея заряжается за считаные минуты. Кроме того, она запросто преодолеет положенный электробусу маршрут. Рассчитываем завершить этот проект уже в следующем году.
— Как правило, суперконденсаторы работают в паре с тяговой батареей, выполняя вспомогательную функцию. Они быстро накапливают и так же быстро отдают энергию. Ваша разработка – новое слово в этом вопросе?
— Мы создали фактически не суперконденсатор, а нечто среднее между ним и тяговой батареей. По удельной энергии типичная литиевая ячейка держит 250—300 Вт.час/кг сухого веса. Для суперконденсатора эта величина, как правило, меньше в десяток раз. На некоторых наших опытных образцах мы увеличили этот показатель до 70—80 Вт.час/кг. Да, это все еще меньше литиевых батарей, но уже больше, чем у суперконденсатора. Конечно, для электромобиля, которому нужно ехать 500—1000 километров, такой вариант не подойдет. А вот для городского общественного транспорта, погрузчика это допустимо. Будем продолжать работать над емкостью графеновой батареи. Планируем еще увеличить ее объем — потенциально такое возможно.
arteaga@sb.by
Комментарии (0)