Текст уведомления здесь

Разработка новых материалов

Как это происходит сегодня и что для этого требуется

Вся история человечества связана с разработкой и открытием новых материалов. Как это происходит сегодня? Можем ли мы придумать и реализовывать материалы, которые казались невозможными для существования в обычных земных условиях? Рассказывает Игорь АБРИКОСОВ, научный руководитель лаборатории разработки моделирования новых материалов НИТУ МИСиС.
Добавить в закладки
Комментарии

Игорь АБРИКОСОВ, научный руководитель лаборатории разработки моделирования новых материалов НИТУ МИСиС:

— Почему нам интересны материалы? Потому что на самом деле вся история человечества связана с разработкой и открытием новых материалов. Мы даже называем так наши эры и эпохи — бронзовый век, железный век и т.д. На самом деле материалы очень глубоко связаны с историей человечества. В какую бы область мы ни обратились, куда бы мы ни пошли — в космос, в медицину, в биологию, нам везде нужны новые материалы для того, чтобы проводить исследования или для того, чтобы реализовывать какие-то технические решения. Поэтому неудивительно, что примерно 80% всех инноваций связано с разработкой новых материалов. Люди умеют и научились разрабатывать новые материалы, однако традиционный способ — это метод проб и ошибок.

Давайте вспомним Томаса Эдисона и его лампочку. Американский изобретатель перепробовал все металлы, прежде чем нашел те, которые станут работать в его лампочке. Такой способ работы мы знаем — у нас есть много новых материалов, но он очень неэффективный, дорогой и долгий. На самом деле сегодня разработать новый материал — это примерно 15−20 лет работы. В нашей работе мы рассматриваем разные подходы к тому, как можно сократить срок разработки материалов. Мы работаем и по направлению больших данных (big data), и пытаемся применять методы машинного обучения, искусственного интеллекта для того, чтобы искать новые материалы.

Однако одним из интересных и прорывных способов, которые мы используем, является использование экстремальных условий для разработки новых материалов. В частности, с использованием сверхвысоких давлений. Потому что, когда вы сжимаете материал до давления в миллион атмосфер, свойства атомов, взаимодействия между ними очень сильно меняются. И вы можете реализовывать материалы, которые казались невозможными к реализации в обычных, «земных» условиях. Возьмем, например, материалы, известные как нитриды. Они используются как защитные материалы для режущего инструмента (для покрытия режущего инструмента). Это нитрид титана, например. Они используются как электронные материалы. Однако в этих материалах количество азота по отношению к металлу является, скажем, максимум 1:1. Создание материала с большим количеством азота (т.н. полинитридов, их соединения с металлом) казалось до последнего времени практически нерешаемой технической задачей. Потому что связи между атомами азота очень прочные. И когда у вас в материале много азота, он предпочитает связываться только друг с другом, и материалы распадаются на материал с меньшим содержанием азота и молекулы. Однако оказалось, что при сверхвысоких давлениях, когда наши коллеги-экспериментаторы смогли создать условия в миллион атмосфер, вместо образования молекул азота азот стал образовывать полимерные цепочки. И поэтому эти полимерные цепочки, соединившись с металлом, образовали новые материалы — полинитриды (железа, рения), которые удалось синтезировать совсем недавно с рекордным содержанием количества азота по отношению к металлу. В полинитридах железа удалось добавить четыре атома азота на один атом железа. В случае с рением нам удалось довести число атомов азота практически до 10 — на 1 атом рения.

Таким образом был открыт новый путь к созданию принципиально новых материалов, которые, казалось бы, невозможны для существования в «земных» условиях. Более того, наши теоретические расчеты показали, что, создав эти материалы на таких высоких давлениях, их можно закалить до обычных земных условий. А будут ли они обладать какими-то сверхъестественными свойствами — над этим мы сейчас работаем!

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Нобелевская премия — 2018

Кратко и просто о том, кто и за что получил премию в этом году

Терапия рака, лазерные импульсы, оптические пинцеты, экономические модели. Какие открытия получили премию в этом году, в чем их суть и почему они так важны? Корреспондент «Чердака» просто и доступно объяснил результаты самой известной премии.
Добавить в закладки
Комментарии

Физиология и медицина

Физика

[ ... ]
Читать полностью

Нечеловеческие ласки

Корреспондент «Чердака» сходил в Институт русского языка, чтобы выяснить, зачем там роботы гладят людей

В Институте русского языка имени Пушкина занимаются не только русским языком, но и нервной системой. В Центре нейрокоммуникативных исследований, который находится в стенах института, ученые изучают С-тактильную систему — рецепторы и нейроны, с помощью которых мы получаем удовольствие от нежных прикосновений и поглаживаний. В изучении поглаживаний трудно обойтись без поглаживаний, и в Центре есть робот, который этим занимается. Корреспондент «Чердака» съездил в институт, чтобы узнать, зачем роботы гладят людей под присмотром ученых.
Добавить в закладки
Комментарии

Руководитель центра, Антон Варламов, встретил меня у института и привел в кабинет, в котором проводят нейрокоммуникативные исследования. В кабинете я не заметил почти ничего примечательного: пара столов, на них — пара компьютеров и серая металлическая коробка, из которой торчали какие-то ручки и малярная кисточка. Рядом лежала палочка с перьями, какой обычно играют с кошками. Кошек в кабинете не было. В креслах сидели ассистенты — серьезный Алексей и Мария, строгая девушка вся в черном и обтягивающем. Варламов указал на коробку с кисточкой:

— А это вот машинка, которая гладит. Кисточка, возможны сменные насадки. Мы сейчас на связи с разработчиком этих машинок, будем просить его их допилить. Он разрабатывал эту модель с расчетом, что мы будет ставить вторую насадку: или кисточки с разной степенью мягкости, или силиконовую контактную насадку, или что-нибудь еще.

Фото: Станислав Красильников / ТАСС

Фото: Станислав Красильников / ТАСС

Я ожидал чего-то более футуристического. Кисточка для покраски забора плохо вязалась с нейрокоммуникативными исследованиями и С-тактильной системой. [ ... ]

Читать полностью

Эволюция звезд

Мультфильм «Чердака» о звездной судьбе

Все когда-то были маленькими, даже звезды. О том, как происходит рождение и взросление звезд и как масса звезды влияет на ее жизненный путь, в новом мультфильме «Чердака».
Добавить в закладки
Комментарии
Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы