Инновации для космоса и не только

| 813

Мегапроекты ТПУ  проекты по созданию прорывных технологий по ключевым направлениям в области ресурсоэффективности. Цель этих крупных научных проектов — довести разработку до законченных инновационных продуктов и технологий. Первый проект, который мы представим, — «Материалы для экстремальных условий». Его реализует Институт физики высоких технологий.

Непростые задачи

Целью проекта «Материалы для экстремальных условий» является разработка новых композиционных материалов и технологий получения изделий с увеличенным сроком эксплуатации, способных эффективно работать в условиях экстремального воздействия, для освоения новых территорий гидрокосмоса, космического пространства и Крайнего Севера.

Кроме того, проект направлен на разработку уникальных методик ресурсных испытаний для контроля этих материалов, а также создание на базе университета инжинирингового центра по композиционным материалам, предназначенн для экстремальных условий.

Реализация проекта предполагает решение целого ряда непростых задач — от разработки составов и технологий получения различных по свойствам материалов до создания Международного научно-образовательного центра ресурсных испытаний и технической диагностики изделий и конструкций для экстремальных условий и открытия совместно с Университетом Джозефа Фурье (UJF, Гренобль) магистерской программы Double Degree «Производство изделий из наноструктурных материалов».

Директор ИФВТ поясняет, что основным партнером в решении поставленных задач стал Институт физики прочности и материаловедения (ИФПМ СО РАН).

— ИФПМ имеет хорошую научно-исследовательскую базу, высококвалифицированный коллектив и большой задел в этой области, — говорит Алексей Яковлев. — Наша совместная задача — готовить специалистов в области создания материалов для экстремальных условий, отработать технологии их получения, разработать методики исследования материалов и испытания конструкций на их основе для того, чтобы создать комплексный продукт для реализации конечному заказчику. Далее — научить предприятия таким продуктом пользоваться, владеть технологией для того, чтобы использовать в суперразработках, относящихся к космосу, экстремальным условиям, гидрокосмосу.

Конкуренты и партнеры

Сегодня над созданием новейших материалов и покрытий для космоса, авиастроения, гидрокосмоса и Крайнего Севера работают многие мировые университеты. В их числе — Массачусетский технологический институт (MIT), Университет Эдинбурга, Университет Джонса Хопкинса, Стэнфордский и Токийский университеты, Институт физики (Китайская академия наук) и др.

— С одной стороны, это наши конкуренты, — отметил директор ИФВТ Алексей Яковлев. — Но с другой — такой большой интерес ведущих университетов и научных организаций к проблематике в мире подтверждает высокую актуальность и мировую значимость выбранного нами направления.

В качестве партнеров к реализации мегагранта «Материалы для экстремальных условий» приглашен целый ряд ученых с мировым именем. Юджин Олевски, профессор Государственного университета Сан-Диего (SDSU, Калифорния), провел первый цикл интенсивных лекций по материаловедению порошковых материалов для магистрантов и аспирантов ТПУ.

Жиндрих Мусил, профессор Университета Западной Богемии (University of West Bohemia, Плзень), Владимир Углов, профессор Белорусского государственного университета, и Игорь Севостьянов, профессор Государственного университета Нью-Мексико (New Mexico State University, США), совместно с учеными ТПУ проводят исследования по моделированию свойств материалов и разрабатывают метод формирования высокоэластичных наноструктурированных защитных функциональных покрытий высокой твердости. Ведется совместная работа над созданием новых методик и оборудования для ресурсных испытаний материалов, работающих в экстремальных условиях, с Сундером Рамасуббу, директором компании Biss ltd. (холдинг Instron, Индия).

На сегодняшний день в рамках реализации мегагранта выполняются 5 грантов РФФИ, в том числе два молодежных получили поддержку по гранту РНФ по научным группам, выиграно два проекта ФЦП и два проекта в рамках проектной части государственного задания. Заключен договор с Фондом инфраструктурных и образовательных программ, в рамках которого разработаны образовательная программа повышения квалификации и учебно-методический комплекс в области применения изделий из наноструктурированной композиционной керамики.

— Мы провели моделирование составов композитов (опубликованы соответствующие материалы в научных журналах с импакт-фактором больше 1 — прим. авт.), — рассказал директор ИФВТ, — собраны и вводятся в эксплуатацию установки, которые позволяют получать покрытия с уникальными свойствами. Кроме того, получены композиты, отличающиеся своими уникальными свойствами от имеющихся.

Надеемся, что они будут достаточно технологичны для того, чтобы их предлагать заказчику.

Впереди — создание центра ресурсных испытаний. В этом направлении идет активное сотрудничество с Сундером Рамасуббу, директором компании Biss, специалистом в области механики разрушения и создания уникальных установок для исследования поведения образцов. Эта компания сможет разработать испытательное оборудование под новые методики политехников, имитирующее экстремальные условия окружающей среды.

Из последних достижений стоит отметить и реализуемый совместно с Санкт-Петербургским государственным политехническим университетом (СПбГПУ) и Сколковским институтом науки и технологии (Сколтех) грант «Разработка интегрированной системы компьютерного проектирования и инжиниринга для аддитивного производства легких и надежных композитных конструкций ключевых высокотехнологичных отраслей промышленности».

Достигаем результатов

Итогом проекта «Материалы для экстремальных условий» станет разработка трех основных классов материалов: для работы в условиях космоса, гидрокосмоса и Крайнего Севера, а именно: технологии получения этих уникальных материалов, создание оборудования для их получения, методик испытания, в частности с применением аддитивных технологий (так называемой 3D-печати), готовых изделий из композиционных материалов.

Разработки ученых ИФВТ в рамках мегагранта уже сегодня вызывают интерес у российских предприятий и актуальны в свете импортозамещения в условиях санкций со стороны США и стран ЕС. Так, ОАО «Концерн радиостроения «ВЕГА» — основной российский производитель электронных компонентов для космических применений — заинтересовано в функционально-градиентных композиционных материалах. Композиционные полимерные материалы, армированные угле- и стекловолокном, и методики их контроля будут внедрены в действующее производство ОАО «РКК Энергия». Все это вселяет уверенность в перспективность этого научного проекта университета.

Справка:

В рамках Программы повышения конкурентоспособности Томского политехнического университета среди ведущих мировых научно-образовательных центров был дан старт сразу нескольким крупным проектам — мегапроектам, соответствующим кластерам созданного в ТПУ сетевого междисциплинарного центра превосходства в области ресурсоэффективности: «Медицинская инженерия», «Устойчивая энергетика», «Безопасная среда обитания», «Ресурсы планеты», «Когнитивные системы и телекоммуникации» и «Социально-гуманитарные технологии инженерной деятельности».