#материалы

Российские исследователи собираются ускорить создание материалов, необходимых для строительства атомных реакторов. Сейчас испытания занимают до десяти лет, но с помощью ионного ускорителя разработчики смогут сократить их до трех месяцев. 

Новые материалы позволяют построить атомные реакторы и для полетов в космос, и для получения зеленой и более дешевой электроэнергии на Земле. Технологии, лежащие в основе их создания, помогают даже выращивать биологические ткани для замены поврежденных. Мы поговорили обо всем этом с научным руководителем направления «Материалы и технологии» Госкорпорации «Росатом», первым заместителем директора частного учреждения «Наука и инновации» Алексеем Дубом.

Ученый из лаборатории компьютерного дизайна материалов Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ Андрей Катанин усовершенствовал классическую теорию вычисления обменных взаимодействий в магнитных материалах. Его подход открывает новые возможности для предсказания магнитных свойств материалов, что важно для развития спинтроники и квантовых технологий.

Общество по-разному использует волокна. Они необходимы для создания одежды и промышленного производства. Синтетические волокна, созданные на основе нефти, вредны для экологии. Они вносят значительный вклад в загрязнение микропластиком. Японские исследователи разработали природный материал, который не только экологичен, но и прочен. Создают эти волокна мешочные черви.

Полимерные покрытия многие годы служат основой защиты различных металлоконструкций. Они применяются как в бытовой технике, так и на сложных инженерных объектах, в том числе и в транспортных системах. Однако в транспортной отрасли, особенно там, где создаются крупногабаритные и аэродинамически сложные машины, традиционные технологии порошкового окрашивания оказываются недостаточно эффективными. Подвижной состав для комплексов uST имеет уникальный дизайн с большой площадью остекления и требует идеального качества покрытия. Из-за этого белорусские инженеры столкнулись с задачей, которую оказалось невозможно решить стандартными методами.

Исследователи Университета МИСИС предложили новый подход к переработке мелкодисперсных отходов коксохимического производства в высокопрочные брикеты с улучшенными свойствами. В перспективе метод позволит возвращать вторсырье в производственный цикл и создавать из него твердое топливо для доменного и ферросплавного производств.

Современная промышленность остро нуждается в таких материалах, как терморасширенный графит, сочетающий сверхлегкость, жаропрочность и способность поглощать различные загрязнения — от тяжелых металлов до токсичных паров. Однако традиционные промышленные методы очистки повреждают слоистую структуру, лишая ее уникальных свойств. Решение нашли ученые Пермского Политеха: очистка солями аммония не только обеспечивает чистоту 99,98%, но и не нарушает целостность вещества. Этот подход открывает путь к массовому производству перспективных материалов. Уже сегодня терморасширенный графит незаменим для создания термостойких уплотнений в авиадвигателях, эффективных сорбентов и специальных покрытий, а в перспективе его свойства позволят совершить рывок в развитии гибкой электроники, передовых систем хранения энергии и фильтрации нового поколения.

От стабилизации сердечного ритма до точности космических аппаратов — везде требуется кварц. Этот хрупкий минерал незаменим при производстве процессоров смартфонов, оптических элементов лазерных систем, деталей космической техники, медицинских кардиостимуляторов и ультразвуковых датчиков. Он используется в волоконно-оптических линиях связи, высокоточных научных приборах и защитных стеклах космических аппаратов. Мировой рынок этого универсального минерала уверенно растет: при текущей оценке в 7,31 миллиарда долларов и рыночной стоимости в 1,2 миллиарда долларов в 2024 году, к 2029 году его объем достигнет 8,98 миллиарда долларов. Однако его обработка остается сложным вызовом для высокотехнологичных отраслей: малейшая ошибка при сверлении ведет к сколам, трещинам и браку дорогостоящих компонентов. Ученые ПНИПУ разработали одно из первых в мире готовых решений для сверления хрупкого кварца. Результаты уже сейчас позволяют производителям сократить время обработки на 40%, снизить процент брака и заменить дорогие импортные аналоги эффективной отечественной разработкой.

Научный журналист и член редсовета Naked Science Егор Быковский беседует с представителем научного дивизиона госкорпорации «Росатом» Артуром Гареевым о графите — что это за материал, каковы его ключевые свойства и области применения и почему сегодня к нему приковано столько внимания.

Международная группа ученых под руководством физиков из Центра фотоники и двумерных материалов Московского физико-технического института (МФТИ) экспериментально доказала, что электроны в графене могут вести себя как особая «томографическая жидкость». В такой жидкости коллективные возмущения (сложно устроенные волны) разного типа затухают с кардинально разной скоростью, что открывает новые перспективы для электроники.

Белорусские инженеры разработали методы, позволяющие бетону «чувствовать» внутренние процессы – отслеживать температуру, влажность и напряжения в реальном времени. Эти разработки легли в основу совершенствования опор рельсо-струнного комплекса uST.

24 октября — День нейлоновых чулок. Эта дата символизирует настоящую революцию в мире моды и технологий: в 1939 году в США состоялся первый массовый выпуск этой продукции. Благодаря прочности и стойкости нейлона к истиранию, его применяют в самых неожиданных сферах жизни. Ученый Пермского Политеха рассказал, где его используют сегодня, и какие мифы существуют об этом материале.

Работая со сплавами Гейслера, которые обеспечивают высокоэффективное и экологически безопасное охлаждение в конструкции холодильников и тепловых насосов, физики Томского государственного университета усовершенствовали структуру поликристаллов сплава NiFeGa(Co). К нему был добавлен бор, и новый материал NiFeGaCoB показал значительный охлаждающий эффект в широком интервале температур – до 125°С. Кроме того, специальная термомеханическая обработка полученного сплава сделала его прочным и пластичным, что несвойственно поликристаллам в обычном состоянии. Такие результаты дают возможность повысить качество и при этом удешевить производство деталей для тепловых насосов, холодильников и охлаждающих устройств с микроэлектронной «начинкой», к примеру, компьютеров и мобильных телефонов.

Специалисты UST Inc. разработали технологию получения кожи из грибов, продолжая следовать философии компании, основанной на создании экологичного транспорта и бережном отношении к природе. Организация стремится использовать исключительно безопасные для окружающей среды материалы, такие как кожа на грибной основе, которую можно производить и на Земле, и даже в космосе.

Команда исследователей с участием сотрудников МИЭМ ВШЭ показала, что дефекты в материале могут не снижать, а, наоборот, усиливать сверхпроводимость. Это возможно благодаря взаимодействию дефектных и более чистых областей, которое образует «квантовый клей» — однородную компоненту, связывающую разрозненные сверхпроводящие участки в единую сеть. Расчеты подтвердили, что такой механизм может помочь в создании сверхпроводников, работающих при более высоких температурах.

Исследователи из Пекинского университета изобрели новый резиновый материал, способный превращать тепло человеческого тела в электрическую энергию. Это открытие может сделать возможной автоматическую подзарядку умных часов и других носимых устройств без громоздких аккумуляторов и частой подзарядки.

Слушатели узнают, как люди придумали новые материалы.

Китайские специалисты по нанотехнологиям создали умную куртку с терморегулирующими свойствами. Чем больше человек потеет, тем тоньше она становится, адаптируясь под изменения микросреды тела. Такая одежда в перспективе может обеспечить комфорт на холоде для велосипедистов, курьеров, санитаров или сотрудников дорожной полиции, проводящих много времени на открытом воздухе.

Специалисты «Росатома» разработали базу данных, в которой собраны свойства отечественных материалов, изготовленных с помощью 3D-печати (селективного лазерного плавления). Такая система ускорит подбор материалов в три-пять раз, что важно для авиации, космоса, энергетики и других отраслей, где необходимы сложные детали из металлических сплавов.

Слушатели узнают, какие характеристики делают металлы пригодными для использования в космонавтике.