Поиск - новости науки и техники

Стекольщики по призванию. Вузовские химики разрабатывают уникальные материалы и технологии

История стекла насчитывает тысячелетия. Секрет его изготовления знали еще древние египтяне и римляне. В наши дни мировая промышленность ежегодно производит порядка 100 миллионов тонн этого незаменимого материала. Казалось бы, о нем известно все, и сказать новое слово в этой области не так-то просто. И все же специалистам во всем мире это удается. В Российском химико-технологическом университете им.Д.И.Менделеева (РХТУ) находят для стекла все новые, порой неожиданные сферы применения – не только в науке и технике, но и, скажем, в медицине.

– Более 95% выпускаемого в мире стекла, – рассказывает завкафедрой стекла и ситаллов РХТУ профессор Владимир СИГАЕВ, – производят практически по одному известному тысячелетиями “рецепту”. По сути, набор основных компонентов остается постоянным: это кварцевый песок, сода, доломит, известняк, полевые шпаты – все, что содержит натрий и кальций. Потому что задача со временем не меняется – стеклить здания, делать посуду…
В последние десятилетия в связи с появлением лазеров, развитием оптоэлектроники и фотоники задачи перед разработчиками материалов ставятся все более сложные. И наша кафедра, а она существует уже 80 лет и наследует традиции научной школы Китайгородского – Павлушкина – Саркисова, к ним готова. Мы ведем обширные фундаментальные исследования структуры стекла в наномасштабе, которые имеют большое прикладное значение и заканчиваются практическими разработками. Наши ученые, преимущественно молодежь, используют самую современную наукоемкую технику. У нас действует свой “мини-завод”, созданный два года назад. Теперь еще в самом начале работы над новым материалом мы можем оценить состав разрабатываемого стекла и в промышленном масштабе получать крупные заготовки оптических (даже лазерных) стекол, а также сфероидизованные материалы, вытягивать из стекла ленту и т.п.
По мнению зарубежных специалистов, а они бывают у нас постоянно, созданные в РХТУ технологические линии не имеют аналогов среди университетских лабораторий мира. Накопленный на кафедре опыт во многом способствовал получению РХТУ мегагранта.Его тема – “Новые функциональные возможности стекол и стеклокерамики” – полностью соответствует направлению исследований известного физика и “стекольщика” профессора Альберто Палеари из Миланского университета. Он и возглавил созданную при кафедре международную лабораторию.
Под его руководством наши разработки вышли на новый уровень. В этом году действие мегагранта заканчивается, уже можно подвести его предварительные итоги.Смею утверждать, что в России создана лучшая по технологической оснащенности университетская лаборатория,способная обеспечить на международном уровне проведение фундаментальных исследований и разработок инновационных технологий стеклообразных и стеклокристаллических материалов. Тематическая полифоничность лаборатории органично связана с многообразием применений стекол и ситаллов, способствует коммерциализации результатов ее деятельности.Она интегрирована в широкую международную сеть лабораторий соответствующего профиля, охватывающую более 20 стран.

С нами тесно сотрудничают известные зарубежные и отечественные ученые, такие как Х.Джейн ( С Ш А ), Т . К о м а ц у ( Я п о н и я ) , Э.Фаржан и Б.Шампаньон ( Ф р а н ц и я ), Г.Малашкевич (Белоруссия) и многие другие. Широкие международные связи кафедры дают возможность студентам и аспирантам РХТУ участвовать в конференциях, стажироваться, посещатькурсы повышения квалификации, в том числе в рамках образовательных программ Международного института “New Functionality in Glass” под руководством профессора Х.Джейна. Около 70% кадрового состава лаборатории – молодые специалисты, студенты и аспиранты РХТУ.
Мы разрабатываем серии оптических материалов и гибридных стеклокристаллических структур, критически важных для развития фотоники и коммуникационных технологий.Продолжаем совершенствовать технологии получения “особо трудных” материалов, например магнитооптических стекол.В их составе более 70% массы оксида тербия, и добиться высокой степени однородности – задача чрезвычайно сложная. Созданные нами методы позволили получить стекло с рекордно высоким значением магнитооптической добротности. Вполне возможно, что в ближайшие годы эту новинку освоит Лыткаринский завод оптического стекла, безусловный лидер России в этой области. Надеюсь,завод заинтересуется и другими нашими проектами, основанными на миниатюрных технологиях различных лазерных стекол, светофильтров, стекол для визуализаторов ультрафиолетового и рентгеновского излучений, – все это уже наработано в стенах РХТУ.

Значительные успехи достигнуты нами в области высокотемпературных ситаллов и биоситаллов. Термин “ситалл” (от “стекло+кристалл”), введенный И.Китайгородским, получил международное признание.Одна из последних наших разработок, которая уже осваивается в Обнинском НПП “Технология”, – радиопрозрачный высокотемпературный ситалл и композиты на его основе для обтекателей летательных аппаратов нового поколения, в то числе сверхскоростных. Очень перспективными оказались биоситаллы медицинского назначения, обладающие уникальной способностью срастаться с живой костной тканью. Разработаны и биорезорбируемые биоситаллы, которые, выполнив роль инициатора роста живой кости, сами постепенно растворяются (деградируют), замещаясь новой естественной костной тканью. Многие ведущие ученые рассматривают создание биоситаллов как попытку осуществить древнюю мечту человека – создать искусственную кость. Отдельные виды материалов, полученные нами, уже используются в костной восстановительной и заместительной хирургии. Разработки биоситаллов под руководством академика П.Саркисова отмечены Государственной премией РФ.
Наши исследования в области ядерной медицины привели к созданию стеклообразных микросфер для внутритканевой локальной лучевой терапии онкологических заболеваний. Потребность в препаратах данноготипа испытывают, к сожалению, сотни тысяч пациентов. Сегодня мы находимся на стадии создания новой медицинской подотрасли, включающей производство микросфер, наведение в них радиоизотопа иттрий-90 на атомном реакторе, организацию транспортировки препарата в больницы, создание специализированных медицинских отделений в крупных онкоцентрах (правда, это потребует значительных инвестиций). Наша работа была признана лучшей инновационной разработкой и удостоена Гран-при III Всемирного конгресса по интеллектуальной собственности (декабрь 2011 года).

Технология радиационностойкой стеклянной ленты повышенной прочности для терморегулирующих покрытий солнечных батарей и систем управления космических аппаратов уже коммерциализована и используется для нужд предприятий Роскосмоса.По ряду направлений наши разработки находятся на мировом уровне, а по некоторым – даже превосходят его. Это позволяет нам печататься в престижных научных журналах – Nanoscale (импакт-фактор выше 6), Nanotechnology (выше 4),Materials Physics and Chemistry,Optics Letters, Acta Materialia,Journal of Non-Crystalline Solids и др. За четыре года мы подали 15 заявок на патенты, 6 патентов уже получили.
Практически в каждой статье и патенте в числе соавторов – аспиранты и студенты РХТУ.Мы отбираем их на конкурсной основе. Порядка 10 аспирантов и столько же студентов постоянно работают в наших лабораториях. В прошлом году шесть аспирантов защитили кандидатские диссертации, и большинство из них остается у нас. Среди них немало выдающихся молодых людей, это видно из их пока короткого, но внушительного послужного списка. Например, в 32 года кандидаты наук Никита Голубев и Сергей Лотарев стали обладателями грантов Президента России для молодых ученых – кандидатов наук и победителями конкурсов РФФИ (молодежных и “взрослых”), в этом году им предстоит защищать докторские диссертации.
Уверен, начавшийся год будет для нас успешным: мы уже обеспечены хоздоговорными работами примерно на 15 миллионов рублей. Предложений много, и с каждым годом их становится все больше. Наши сотрудники будут участвовать в поистине революционном проекте по созданию сверхплотной оптической памяти в стеклах – РХТУ совместно с английски- ми учеными выиграл большой международный грант на ближайшие три года.

Записал Юрий ДРИЗЕ
Фото Андрея МОИСЕЕВА

Нет комментариев