#материал

Российский рынок 3D-печати к 2030 году может вырасти более чем в четыре раза, до 58,2 миллиарда рублей. Однако он критически зависит от импорта: 85% оборудования и 70% материалов остаются зарубежными. Это сдерживает внедрение перспективных технологий, таких как Metal Binder Jetting (MBJ) — струйное нанесение связующего для серийного производства металлических изделий широкого назначения. Ключевая проблема скрыта в отсутствии отечественного сырья, в том числе, полимерного связующего, «жидкого клея» для 3D-печати металлическими порошками. Ученые Пермского Политеха и ООО «НПО «Керамет» провели детальный анализ импортного состава и расшифровали его рецептуру. Это открывает путь к созданию российского аналога, снижению затрат и внедрению MBJ в нефтегазовой отрасли и авиации.

Ученые Томского политехнического университета исследовали, как добавление редкоземельных элементов (РЗЭ) с разной концентрацией влияет на формирование и свойства литиевого феррита. На сегодняшний день, этот материал используют, например, при изготовлении сердечников трансформаторов, антенн, устройств магнитной записи. В перспективе, выявленные политехниками закономерности делают литиевый феррит привлекательным для использования в СВЧ-устройствах, например, в качестве фазовращателей, переключателей, циркуляторов.

Коллектив российских ученых из МИРЭА — Российского технологического университета, Центра фотоники двумерных материалов МФТИ, Института металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН и ряда других ведущих научных центров провел глубокое исследование кристаллической структуры широко используемых пьезоэлектрических материалов на основе цирконата-титаната свинца. Используя метод рентгеноструктурного анализа, исследователи впервые смогли в деталях установить, как небольшие химические добавки кардинально меняют фазовый состав керамики и напрямую определяют ее электрофизические характеристики. Это открывает путь к целенаправленному дизайну «умных» материалов с заранее заданными свойствами для передовой электроники и сенсорики.

Российский коллектив ученых из МФТИ, Центра проблем химической физики и медицинской химии РАН, МИСИС и Томского политехнического университета совместно с сотрудниками компании «Инэнерджи» разработал новую композитную протонообменную мембрану, которая решает одну из ключевых проблем водородной энергетики — компромисс между производительностью и долговечностью топливных элементов. Укрепив «сердце» водородного двигателя каркасом из уникальных нановолокон, исследователи добились значительного повышения механической прочности и стабильности при сохранении высокой эффективности.

Ученые Томского политехнического университета провели комплексное исследование и установили, что изделия из титановых сплавов, напечатанные на 3D-принтере, подвержены наводороживанию сильнее, чем литые. Результаты исследования дают «живую» картину процессов структурно-фазовой трансформации в сплаве при наводороживании и могут помочь усовершенствовать технологии получения и постобработки аддитивно полученных титановых сплавов.

Современные вызовы в области высоких технологий — будь то создание костных имплантатов нового поколения, эффективных систем охлаждения двигателей или легких авиационных конструкций — сталкиваются с общей фундаментальной проблемой. Речь идет о необходимости одновременно совместить в одном материале несколько противоречащих друг другу свойств. Например, как создать структуру, которая будет одновременно максимально пористой для прорастания живой ткани, но при этом достаточно прочной, чтобы выдерживать механические нагрузки? Или как создать лопатку турбины, сочетающую максимальную жаропрочность с минимальным весом — ключевое требование для подъемной силы и грузоподъемности самолетов. Ученые Пермского Политеха создали уникальную программу, которая умеет проектировать материалы будущего. В отличие от обычных компьютерных программ, она не просто копирует известные решения, а действительно создает новые структуры. Результаты исследования показали высокую эффективность метода.

Физики МФТИ и Брестского государственного университет им. А. С. Пушкина создали новое стекло, активированное наночастицами магнетита и титаната бария. Оно сочетает в себе оптические, электрические и магнитные свойства, что делает его перспективным для применения в оптоэлектронике и сенсорах.

Стеклопластики — легкие и прочные композиты, заменяющие металл в строительстве, транспорте и нефтегазовой отрасли. Их применение в России растет на 10–15% ежегодно. Исследования Пермского Политеха и Сколтеха показали, что при –40°С прочность стеклопластика увеличивается на 10–15%, а при +60°С снижается на 20–25%. Это связано с изменением жесткости полимерной основы. Результаты помогут создавать более надежные конструкции для экстремальных условий, особенно в холодных регионах.

Химики смоделировали более полутора тысяч конфигураций солнечных панелей на основе нового материала, свойства которого превзошли качества обычных перовскитов. Более того, он оказался более экологичным и не менее производительным.

В конструкциях аэрокосмического назначения, например, БПЛА, а также морского транспорта и автомобилей все чаще применяют крепкий, но сверхлегкий углепластик, который по своим характеристикам превосходит высокопрочную сталь. Для активного внедрения любого материала в промышленность важно знать, какие эксплуатационные нагрузки приведут к его разрушению. Основное повреждение слоистых композитов, к которым как раз относится углепластик, при ударе — это растрескивание полимерного основания. При дальнейших нагрузках трещины распространяются, приводят к расслоению материала и разрыву волокон. Поэтому крайне важно изучать возможные механизмы деформации слоистых композитов. Ученые Пермского Политеха провели исследования с углепластиком и выяснили, какая нагрузка несет разрушающий характер. Результаты позволят спрогнозировать сценарий повреждения тех или иных конструкций, тем самым повысить их надежность.

Исследователи из Сколтеха, Университета Тромсе — Арктического университета Норвегии, Института химии твердого тела и механохимии СО РАН и их коллеги выполнили теоретический анализ свойств сверхтонких алмазных пленок и определили, какие из них наиболее пригодны для дисплеев с автоэлектронной эмиссией. Эту разновидность плоских экранов первоначально разрабатывали наравне с господствующими сейчас жидкокристаллическими дисплеями. И, возможно, альтернативную технологию рано списывать со счетов. Потенциальные преимущества — низкое энергопотребление, широкий угол обзора и безынерционность: пиксели меняют цвет быстро.

Материал на основе яичного белка в течение семи дней сохранял свойства и товарный вид клубники, папайи, бананов и авокадо.

Чешуйки морских обитателей могут стать основой для создания «биобронежилетов».

Новая разработка позволит спасти имущество людей от уничтожения огнем — даже во время стихийного бедствия.

Группа исследователей из Университета Пердью разработала новый материал, способный напрямую преобразовывать электрохимические сигналы мозга в то, что в итоге сможет интерпретировать компьютер.

Команда американских ученых разработала материал, способный самостоятельно восстанавливаться, используя углекислый газ из воздуха.

Проведя очередные работы с одними из самых ценных металлов Земли, ученые получили один из самых прочных материалов в мире.

Российские ученые совместно с греческими коллегами разработали материал, который сможет сделать из боевой машины «невидимку». Разработку уже успели назвать «уникальной».

Ученые из Поднебесной разработали бумагу, которая в не горит огне и не мокнет под водой. Новый материал по своим характеристикам не имеет аналогов в мире.

Международная группа ученых разработала полимерный пластырь, который может использоваться в операциях на сердечной мышце. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.