Нанотехнологии и наноматериалы – ключевые направления в развитии науки
Говоря об инновациях и научных открытиях СГТУ имени Гагарина Ю.А., мы вспоминаем несколько фамилий, один из лидеров списка – Александр Гороховский, доктор химических наук, профессор, директор Физико-технического института СГТУ (далее – ФТИ). С Александром Владиленовичем мы говорили о науке в вузе, в том числе и в рамках программы «Опорного университета», и перспективах ее развития. Александр Владиленович, Вы не первый год руководите ФТИ. Основной массив современных разработок в институте связан с нанотехнологиями. Как вы считаете, каковы перспективы развития научной мысли в этом направлении? - Нанотехнологии и наноматериалы – одно из ключевых направлений развития науки и техники, обладающее высоким потенциалом, в том числе и в коммерциализации интеллектуальной собственности. Современная наука позволяет перейти от дорогостоящих «штучных» разработок наноматериалов и нанотехнологий к их массовому использованию. Сегодня потребитель не вдается в подробности, как работают нанотехнологии, он просто использует предложенные ему более удобные решения. В ФТИ разработками в этой области заняты практически все кафедры. Объектов нанотехнологий множество, и они могут использоваться в различных направлениях. Например, наноструктурированные материалы делятся на два типа: конструкционные, в которых добавки наноматериалов увеличивают и сохраняют прочностные свойства при изменении внешних факторов, и функциональные, способные резко изменять свои свойства (электрические, оптические или магнитные) при изменении внешних условий. Наши ученые работают над получением как конструкционных, так и функциональных наноматериалов, позволяющих предложить современной промышленности новые решения. У нас в институте очень сильная команда специалистов с хорошим научно-техническим бэкграундом, хорошо знакомых с производственными процессами и готовых квалифицированно улучшать их с использованием нанотехнологий и наноматериалов. Мы сотрудничаем с коллегами из других вузов, в том числе и с Тамбовским государственным техническим университетом, который занимается разработками в области синтеза и применения различных модификаций наноугдерода, работаем над получением гибридных соединений на основе наших наноразмерных частиц политиатнатов калия, слоистых двойных гидроксидов и углеродных наноматериалов. В рамках программы опорного университета в СГТУ планируется открытие центра «СГТУ-Инжиниринг-Технологии» в области производства новых функциональных материалов и изделий на их основе. Какие проекты планируется реализовать на базе этого центра? - Производственные предприятия готовы покупать новые материалы в количествах, необходимых для полноценной загрузки оборудования. В университетских лабораториях нет мощностей достаточных для синтеза таких количеств наноматериалов и отработки технологического процесса их производства в условиях, приближенных к промышленным. В советское время разработки ученых доводились до производственных масштабов в отраслевых научно-исследовательских институтах. Сейчас необходимая сеть таких институтов практически отсутствует, недавно созданный центр «СГТУ-Инжиниринг-Технологии» позволит частично реализовать их функции в университете. Одним из основных направлений деятельности этого центра станет отработка технологических процессов производства наноматериалов и изделий на их основе, производство малых (опытных) партий этих видов продукции. Планируется, что инжиниринговый технологический центр (далее – ИТЦ) позволит заниматься разработками, которые смогут стать основой производства малых партий уникальных наноматериалов, и превратить их в коммерческий продукт с высокой ликвидностью. Выделю три основные задачи центра. Во-первых, начальный этап создания новой технологии – дизайн и моделирование новых свойств разрабатываемых материалов. Математический расчет возможных свойств материала, способов его применения, поиск алгоритма проведения операций его обработки, необходимых для того, чтобы улучшить эти свойства. Во-вторых, синтез и изготовление опытного образца. В технологическом центре будет установлено оборудование, позволяющее смоделировать условия получения материала или изделий на его основе, максимально приближенные к производственным. И, в-третьих, внедрение разработанных технологий на предприятия, в том числе и под заказ. В перспективе планируется объединить инжиниринговый центр с центром трансфера технологий и коммерциализации объектов интеллектуальной собственности в единую структуру на базе СГТУ имени Гагарина Ю.А. В задачи созданного центра будет входить формирование научно-технических проектов с учетом запросов промышленности, результатов научных разработок университета и возможности отработки результатов в опытно-промышленных условиях на базе ИТЦ. С учетом полученных результатов таких целевых разработок будут формироваться стартапы, малые инновационные предприятия, а также создаваться программы по их внедрению в крупномасштабные производства. Сейчас разрабатывается дорожная карта по созданию такого единого центра. Однако все это – еще впереди, а пока нам еще предстоит закупить и освоить технологическое оборудование и наладить работу создаваемого центра. Расскажите о проектах, которые реализуются в вузе вне программы опорного университета. - Отмечу, что многие лаборатории СГТУ имени Гагарина Ю.А. оснащены не хуже лабораторий вузов, входящих в рейтинг «ТОП-100 Российских вузов». У нас есть все необходимое для полноценного проведения фундаментальных и прикладных научных исследований. В частности, в лабораториях Физико-технического института ведется активная работа в направлении синтеза и использования в различных отраслях промышленности полититаната калия. Это – наноразмерный слоистый материал, на основе которого мы можем синтезировать «слоеные пироги» с разнообразной начинкой, получая множество разнообразных функциональных нанокомпозитных материалов, обладающих свойствами, необходимыми потребителю. Ученые ФТИ разработали множество гетероструктурных соединений, среди них – антифрикционные и теплоотражающие материалы, катализаторы и адсорбенты, а также большое количество совершенно новых, не имеющих аналогов, материалов для электронной техники и приборостроения. Созданные на основе полититината калия антифрикционные материалы могут использоваться в составе смазочных композиций и при производстве пар трения машин и механизмов, например, подшипников качения и скольжения. Эти материалы обладают низким коэффициентом трения и высокой износостойкостью, при этом матрица композита может быть любой: полимерной, металлической, керамической. Все зависит от направления его дальнейшего использования. На основе полититаната калия можно создать и покрытия с теплоотражающими свойствами. Лучше наших соединений тепло отражает лишь металлическое серебро. Покрытия на основе этого материала можно наносить на внутреннюю поверхность камер печного и котельного оборудования, как электрического, так и работающего на углеводородном топливе. В последнем случае полититанат калия как высокоэффективный катализатор дополнительно способствует полному окислению угарного газа до диоксида углерода, что уменьшает экологическую нагрузку при производстве. Также на основе полититаната можно создать теплоотражающие краски и керамику, стойкие к тепловому удару. Титанаты калия плохо смачиваются расплавами металлов и, поэтому, могут использоваться как антипригарное покрытие в металлургических производствах. Особенно интересно, что некоторые модификации полититаната обладают аномально высокой диэлектрической проницаемостью. Благодаря этому, на их основе можно изготавливать керамические конденсаторы, емкость которых может быть в тысячу раз выше, чем у используемых в настоящее время конденсаторов на основе титаната бария. Сейчас нами ведется активная работа по продвижению этого продукта на российский и международный рынки. Отдельные соединения – производные полититаната калия – мощнейшие фото- и электро-катализаторы, которые могут найти применение при решении экологических проблем (очистка дымовых и выхлопных газов, очистка сточных вод, воздуха рабочих зон предприятий химической промышленности) и в производстве систем по утилизации рассеянного тепла от низко эмиссионных источников (тепловые магистрали, производственное оборудование), а также преобразовании тепла в электроэнергию. Александр Владиленович, Вы, наверняка, читали интервью Олега Александровича Афонина о развитии вуза. Как вы относитесь к политике университета, которая нацелена не только на разработку инновационных решений, но и на их внедрение? - Очень важно, что Олег Александрович рассматривает это направление как приоритетное. Без поддержки со стороны руководства мы бы продолжали вариться в собственном соку и заниматься академической наукой. Мы не просто одобряем эту политику, мы – активные ее участники. Нас обнадеживает тот факт, что сегодня у руководства всех уровней есть понимание необходимости слияния науки и производства. Мы научились делать хорошие научные разработки, соответствующие мировому уровню и теперь хотим внедрять их в отечественное производство. Для создания действенного механизма обеспечения этого процесса нужно еще многое сделать, и создание инжинирингового технологического центра на базе СГТУ – пусть небольшой, но реальный вклад в это великое дело. Какие шаги будут предприняты руководством ФТИ для продвижения проектов, реализуемых в вузе? - На данном этапе необходимо разработать регламентирующие документы, определяющие права и обязанности всех участников инновационного процесса. Требуется решить проблему скорейшего формирования материально-технической и методической базы процесса создания и внедрения научно-технических разработок на базе нашего университета, сформировать необходимую инфраструктуру, связывающую в единое целое все заинтересованные стороны в нашем регионе.
