Наука и технологии России

Вход Регистрация

Наноцентр в алмазах

Названы имена победителей Всероссийского нанотехнологического инженерного конкурса: Ксения Крайнова – студентка-магистрант из Пензенского госуниверситета, Никита Торопков – студент-магистрант Томского политехнического университета и Мария Болотова – аспирантка РХТУ им. Д.И. Менделеева, Москва. Им предстоит отправиться на двухнедельную стажировку в наноцентры России.

Победители_Всероссийского_нанотехнологического_инженерного_конкурса
Победители слева направо - Ксения Крайнова, Никита Торопков, Мария Болотова

Финал конкурса инженеров-нанотехнологов состоялся в наноцентре «ТехноСпарк» подмосковного города Троицк. Троицк – современный, динамично развивающийся наукоград, в котором на сегодняшний день насчитывается 10 научно-исследовательских институтов, на основе которых сформирован инновационный кластер. По словам главы городского округа Троицк Владимира Дудочкина, приветствовавшего финалистов Всероссийского нанотехнологического инженерного конкурса в «ТехноСпарке», такие мероприятия способствуют более активной работе наноцентра и становятся составной частью процесса формирования его инновационного потенциала.

Ранее, когда конкурс стартовал, была объявлена награда за победу – возможность двухнедельной стажировки в одном из 13 нанотехнологических центров, где молодые инноваторы смогут воспользоваться уникальным оборудованием для проверки результатов своих исследований, изготовить прототипы и получить консультации ведущих экспертов. Поэтому на заключительном этапе конкурса все финалисты получили «домашнее задание» – выбрать нужный наноцентр и обосновать необходимость стажировки в нем, а также представить свой проект перед потенциальными инвесторами. Перед тем, как сделать доклады по проектам, шесть финалистов конкурса вместе с журналистами отправились на экскурсию по «ТехноСпарку».

Троицкий_наноцентр Троицкий наноцентр

В Троицком наноцентре уже функционирует три корпуса; в ближайшем будущем будет завершено строительство еще двух зданий. Один из корпусов сами сотрудники называют «тихим», так как здесь расположены в основном офисы и просторный конференц-зал. В двух других корпусах – группы технологического обеспечения. Когда работают станки, говорить приходится очень громко.

«Фабрика промышленного дизайна» наноцентра Троицка – одна из крупнейших в стране. Ее стратегия – технологическая поддержка различных дизайнерских команд. Здесь, например, разработали новый дизайн лазерного перфоратора – устройства для безболезненного прокалывания пальца лазерным лучом. Такие установки востребованы в медицинских лабораториях, где делают анализ крови. Первый экземпляр, созданный учеными в лаборатории, был очень громоздким. Компании наноцентра усовершенствовали его для вывода на рынок: внутренняя «начинка» прибора стала более компактной, дизайн - современным. Теперь он легко помещается на рабочем столе. И, возможно, уже не за горами то время, когда им станут массово пользоваться в поликлиниках.

Другая разработка «Фабрики промышленного дизайна» – универсальная медицинская шина для оснащения бригад скорой помощи. В арсенале «неотложки» обычно есть три разновидности фиксаторов (металлических или картонных), которые используют при травмах шейного отдела позвоночника, верхних и нижних конечностей. Универсальную картонную шину, которую придумали промышленные дизайнеры, можно накладывать при самых разных повреждениях опорно-двигательного аппарата. Проект осуществляется совместно с наноцентром города Дубны, где обрабатывают эти шины специальным составом, повышающим их устойчивость к разрушающим картон факторам внешней среды, например, высокой влажности.

Спортивное направление промдизайна в «ТехноСпарке» представлено прочными и легкими клюшками из композитных материалов для профессиональных хоккеистов и сверхлегкими велосипедами, которые весят всего 5–6 кг.

Правда, пока прототип велосипеда достаточно дорог, он оценивается в 300 тысяч рублей (это профессиональный велосипед!) В будущем планируется добавить линейку велосипедов, которые будут доступны людям со средним достатком.

Тестируем_клюшки_и_велосипеды Тестируем клюшки и велосипеды

И, конечно, во время визита нам продемонстрировали гордость «ТехноСпарка» – искусственные алмазы, поли- и монокристаллические. В «тихом» офисном корпусе расположен производственный участок, где алмазы выращивают и шлифуют. Как рассказал технолог компании «СВД.Спарк» Игорь Белашов, когда идет процесс, приходится неотлучно, круглосуточно, быть рядом с установками, в которых вовсю кипит работа. А она «кипит» почти в буквальном смысле, потому что микроволновый излучатель установки ионизирует метан в присутствии водорода таким образом, что атомы углерода (из метана) осаждаются тонким слоем на кремниевую подложку, в первых слоях повторяя её структуру, а в последующих – формируя алмазную кристаллическую решетку.

Монокристаллический алмаз растет со скоростью 500 мкм в сутки, то есть алмазный слой толщиной всего в 1 мм образуется за 2 дня. По словам технолога, чаще востребованы поликристаллические алмазы, которые можно вырастить за 10 дней, но особо ценными являются алмазы оптического качества. Рост таких алмазов занимает более 1000 часов!

Уникальность этой методики в том, что установки для производства алмазов «на 80% наши», их делают в Троицке.

Здесь стремятся к полному замкнутому циклу: сделали установки, вырастили в них алмазы, обработали полученные кристаллы в соответствии техническими требованиями областей применения – вырезали под нужный размер, отполировали. А областей применения таких алмазов, как минимум, три. Самая простая – повышение прочности и долговечности режущих поверхностей инструментов. Задача посложнее – алмазы для теплоотводов; которые защищают приборы от перегрева. И высший пилотаж – алмазы для фокусировки лазерного излучения, что позволяет заметно увеличить мощность излучателя. Кроме того,

с алмазами связывают надежды на технологический прорыв в электронике: очень сложно перейти с кремния на алмаз, но будущее – за алмазной электроникой, уверен Игорь Белашов.

В троицком наноцентре есть также компания «Лазер.Спарк», где возможно создание микроструктур внутри кристаллов с помощью лазерного излучения.

Игорь_Белашов Игорь Белашов

Одно из направлений работы «ТехноСпарка» – робототехника. Здесь собрали промышленного робота для перевозки грузов, которому дали имя RONAVI. Он сформирован в виде тележки и может перемещать тяжести, до 1,5 тонн, по заданной траектории не только по одному уровню склада, но и например, с этажа на этаж при помощи лифта. Робот способен «трудиться» 6 часов без перерыва; подзарядка составляет всего 2 часа – и он вновь готов к работе. Конечно, подобные роботы-погрузчики уже не новинка, в наши дни они активно используются на производстве в других странах, но в России – это один из первых проектов такого рода. В конструкции, электронике и программном обеспечении RONAVI реализованы собственные ноу-хау компании-разработчика.

Модель_перемещения_робота-погрузчика Модель перемещения робота-погрузчика

И, наконец, для воплощения технических идей в жизнь в «ТехноСпарке» создан специальный Центр технологического обеспечения, ЦТО, по сути механический цех, где квалифицированные инженеры и рабочие создают на станках различные детали и механизмы, прототипы технических новинок на заказ.

Центр_технологического_обеспечения В Центре технологического обеспечения

В Детском инженерном центре (Центре молодежного инновационного творчества), недавно созданном при «ТехноСпарке», школьники учатся инженерному искусству. Паяют микросхемы, собирают фонарики Бэтмана, делают джидайские мечи. В этом увлекательном занятии им помогают сотрудники наноцентра и приглашенные преподаватели. Так формируется интерес к профессии и, возможно, куется будущий инженерный потенциал страны. Мы встретили здесь Станислава Самоделкина (Самоделкин – это псевдоним), автора образовательного проекта «Мозгочины», который специально приехал из Санкт-Петербурга, чтоб провести несколько занятий с детьми.

После «прогулки» по наноцентру, финалисты Всероссийского нанотехнологического инженерного конкурса представили на суд экспертов свои проекты с учетом тех требований, которые были озвучены организаторами конкурса. После докладов жюри долго совещалось, поскольку все шесть докладчиков были очень убедительны, и выбрать победителей было нелегко. Но все же… У успеха всегда есть своя история.

Один из победителей – Никита Торопков, студент-магистрант Томского политехнического университета. С младших курсов он увлекся химическим синтезом. Разрабатывать новые материалы для медицины он решил, вдохновившись примером одного из отечественных химиков, который, нуждаясь в операции на сердце, сам изготовил для себя искусственный сердечный клапан, который ему успешно установили в медицинском центре. В своем стремлении создать высококачественный биоразлагаемый композитный материал для протезирования костной ткани Никита Торопков осуществил более 100 синтезов наноматериала на основе гидроксиапатита, воспроизвел около 20 различных методик этого синтеза, известных ему из научной литературы; для половины полученных образцов выполнил рентгеноструктурный анализ, изучил физико-химические характеристики. В результате такого упорного труда он смог оптимизировать процесс и подобрать нужные условия для синтеза пористого материала, обладающего нужными свойствами. Поликарбонатную нить, полученную таким методом, предполагается, можно будет использовать для создания имплантов трубчатых (например, берцовой) костей с применением 3D-печати. В качестве площадки для стажировки Никита Торопков выбрал наноцентр «СИГМА.Новосибирск», в состав которого входит «Медицинский технопарк» и «Центр керамических технологий».

Наномодифицированный_ПАН_прекусор
Наномодифицированный ПАН прекусор

Ксения Крайнова, студентка-магистрант из Пензенского госуниверситета, убедительно показала актуальность своей разработки, устойчивый рыночный рост аналогов, что и определило ее место среди победителей конкурса. Ксения Крайнова занимается исследованием и разработкой датчиков давления на основе тонкоплёночных гетерогенных наноструктур, используемых в авиационной и космической отрасли. Для изготовления таких датчиков применяется пьезокерамический наноматериал –титанат-цирконат свинца. Для стажировки она выбрала Зеленоградский наноцентр.

Наномодифицированный полиакрилонитрильный (ПАН) прекурсор для углеродных волокон – это такой компонент, раскрывать особенности производства которого конкурентам никто не будет, поэтому его необходимо научиться производить самим, считает третья победительница конкурса Мария Болотова, аспирантка РХТУ им. Д.И. Менделеева. Разработчики этой методики уже вплотную подошли к созданию отечественного полиакрила, себестоимость которого, по их подсчетам, может составить всего 4,5 доллара за кг. Стажироваться Мария Болотова будет в нанотехнологическом центре «Дубна».

РЕЙТИНГ

5.00
голосов: 4

Обсуждение