Ученые Научно-практического центра НАН Беларуси по материаловедению не впервые представляют новаторские результаты, создавая техническую базу для экономического развития страны. В 2022 году экспорт научных разработок центра составил полмиллиона долларов. И если прежде две трети договоров заключалось со странами ЕС, ныне по известным обстоятельствам рынок услуг переориентирован. Сегодня самое плодотворное сотрудничество ведется с Россией, Узбекистаном, Казахстаном, традиционно плодотворна работа с Китаем и Южной Кореей. Каковы итоги прошлого года научной работы центра и чего ожидать в ближайшем будущем?
Уважаемые коллеги, мы вместе празднуем очередной День белорусской науки!
Это большая честь — быть причастными к сфере познавательной деятельности, которая всегда служила драйвером процессов просвещения, духовной свободы и экономического роста.
Наука — та обширная сфера, где раскрывается интеллектуальный потенциал талантливых искателей непознанного, создается инновационное, продвигается передовое. Ученых, занятых в фундаментальных и прикладных исследованиях, всегда отличала способность мыслить широко, нетрадиционно, масштабно.
Научная работа и открытия специалистов НПЦ Национальной академии наук Беларуси по материаловедению нашли практическое применение в различных областях экономики страны. Эта плодотворная работа воодушевляет. Вместе мы сделали многое. И многое наметили как перспективу, которая будет реализована.
Тепло поздравляю заслуженных именитых ученых, а также молодых аспирантов, которые с мотивацией и горящими глазами вступили на бескрайнее поле научных изысканий и готовы быть продуктивными, занимаясь любимым делом.
Благодарю вас за смелые идеи и труд, раскрытие интеллектуального потенциала и захватывающее научное творчество. Всем, кто связал свою жизнь с научной и исследовательской деятельностью, хочется пожелать неисчерпаемого вдохновения, плодо-творной работы и признания, силы, здоровья и благополучия.
Генеральный директор ГНПО «Научно-практический центр НАН Беларуси по материаловедению», профессор, доктор физико-математических наук, член-корреспондент НАН Беларуси Валерий Федосюк.
|
|
|
Век электрокаров
Поскольку тема электромобилей продолжает оставаться мейнстримом, в этом контексте важно решить проблему доступного и эффективного источника питания перспективного транспорта. На сегодня самый действенный способ накопления энергии для электрокаров — использование литий-ионных аккумуляторов. К слову, не только для них, но и для смартфонов, планшетов, ноутбуков, цифровых фотоаппаратов и прочей техники.
— Проблема заключается в том, что литий как химический элемент дорог, а запасы его исчерпаемы. Надо понимать, что из-за бурного роста доступности перечисленной техники спустя время на всех, что называется, его не хватит, — заостряет внимание доктор физико-математических наук заместитель генерального директора по научной и инновационной работе НПЦ НАН Беларуси по материаловедению Алексей Труханов. — Это, в свою очередь, приведет к тому, что с каждым годом будет все заметнее рост стоимости сырья. Рынок уже обнажает такую тенденцию: за последние четыре года цена литийсодержащего сырья выросла в десять (!) раз. И это основная проблема.
Еще одна заключается в том, что ценный ресурс находится в ограниченном доступе в руках монополистов, которые не стремятся продавать соединения лития в качестве сырьевого ресурса, а желают создавать продукты с повышенной добавленной стоимостью — готовые литий-ионные аккумуляторы. Соответственно — иметь большую прибыль. И даже такие мощные корпорации, как Tesla Inc. и другие сами не выпускают ячейки накопителей энергии. Они, как и все, приобретают их у японских, корейских и китайских компаний. Китай, к слову, владеет самыми большими запасами лития.
В этой ситуации в других странах понимают, что если хотят развития зеленой экономики, пересадив население с автомобилей внутреннего сгорания на электрокары, то вынуждены столкнуться с определенной проблемой, связанной с поиском альтернативных вариантов источников питания. Выход здесь в том, чтобы заменить редкий и дорогостоящий литий на доступный и демократичный в цене другой химический элемент.
Для сведущих в химии очевидно: в качестве замены выбор падает на следующий щелочной металл в таблице Менделеева — натрий. Его доступность в природе, демократичная цена — в десятки раз ниже стоимости лития, простота переработки укрепляют веру в новую альтернативную технологию создания натрий-ионных аккумуляторов.
— Мир старается в этом активно продвигаться. И наши ученые включились в это научное соревнование. За довольно короткий период времени создан ряд интересных наработок, которые могут стать ключевыми для создания натрий-ионных, или, как мы их называем, натрий-графеновых, аккумуляторов, — поясняет заведующий лабораторией физико-химических технологий Владимир Новиков. — Мы создали технологию получения графеноподобного углерода, который используется как анодный материал в аккумуляторах. Сейчас оптимизируем технологию изготовления компонентов, и когда все наладится, новые источники энергии смогут иметь даже большую мощность по сравнению с литиевыми аккумуляторами. Дальнейшие планы связываем с закупкой оборудования и созданием участка для мелкосерийного производства новации — средних и больших по емкости и размерам батарей, которые могут быть использованы для различных технических устройств.
— Эта идея и ее реализация сверхпрогрессивны, за ними большая перспектива. В мировой практике, когда макетный образец получается за период 3 — 5 пять лет, это расценивается как большая удача научного проекта. В нашем институте всего за полтора года мы имеем первые прототипы нового натрий-ионного аккумулятора, в конструкции которого используются инновационные подходы и новые материалы, такие, например, как графен, — резюмирует Алексей Валентинович. — Разумеется, это лабораторный образец. И также ясно, что от лабораторной реализации до промышленного — коммерческого — освоения требуется время, однако в любом случае полученные первые прототипы натрий-ионных аккумуляторов за столь короткий промежуток — это достижение!Космически надежно
Еще одно экстраинтересное направление работы ученых — создание материалов для защиты от электромагнитного, а также радиационного излучения высокоточного оборудования в условиях космоса. Техника исследовательских станций и спутников, таких как спектрометр, магнитометр и другие прецизионные приборы с чувствительными сенсорами и настройками, становится уязвимой — может представлять неточные показатели, под влиянием электромагнитного и гамма-излучения быстро выходит из строя.
— Для их корректной и надежной работы необходимы защитные экраны — особые многослойные структуры, обладающие уникальными свойствами. Наше достижение в том, что такие экраны мы можем наносить на любые детали, причем без существенного утяжеления их корпуса и усложнения конструкции, — поясняет старший научный сотрудник лаборатории физики магнитных пленок Татьяна Зубарь. — Разработана технология, которая позволяет нанести защитный слой практически на любое изделие, нуждающееся в защите. Чаще всего это точная электроника с датчиками, детекторами, сенсорами, максимально чувствительными к любому воздействию, от показателей которых зависит, например, работа навигационной системы самолета или прибора космического аппарата.
— Поскольку на Солнце случаются вспышки, и, как результат, происходит эмиссия тяжелых заряженных частиц, космические приборы также нуждаются в защите и от ионизирующего излучения, иначе срок эксплуатации и надежность дорогостоящей техники стремятся к минимальному, — поддерживает коллегу старший научный сотрудник лаборатории физики магнитных пленок Дарья Тишкевич. — Поэтому одна из наших задач — разработка защитных материалов и создание технологий их нанесения опять же для того, чтобы сохранить в рабочем состоянии «тонкую» электронику и оградить от воздействия ионизирующих излучений.
Надо сказать, в этом направлении есть значимые успехи. Ученые нашей лаборатории разработали методологию нескольких способов защиты оборудования в зависимости от запроса заказчика — от электрохимической технологии нанесения пленочных материалов до горячего изостатического прессования под воздействием высокого давления и температуры.
Самое заметное — растиражированное СМИ — достижение ученых центра связано с созданием сложного защитного экрана, который нанесли на корпус чувствительного оборудования космической исследовательской миссии Меркурия BepiColombo, стартовавшего в 2018 году по инициативе космических агентств Европейского союза и Японии.
Представленное ноу-хау позволило уменьшить толщину защитных экранов для космических аппаратов от нескольких сантиметров до 0,3 миллиметра. А ведь надо понимать, что каждый лишний грамм в космическом пространстве тянет крупные финансовые средства, увеличивает вложения проекта.
Младший научный сотрудник Татьяна Усович.Приятно осознавать: к высокой цели исследования самой близкой к Солнцу планеты причастны белорусские ученые!
Наряду с космическими есть и более земные, но отнюдь не менее значимые вопросы, связанные с защитой от электромагнитного излучения. И снова возвращаемся к теме модного транспорта — электромобилям. Нередко разработчики сталкиваются с тем, что узлы и компоненты могут создавать сложности в работе друг друга — это проблема электромагнитной совместимости. Кроме того, для водителя его любимое авто, где все пронизано электрическими сетями и кабелями, может стать источником низкочастотного электромагнитного излучения. Так вот ученые лаборатории физики магнитных пленок напрямую причастны к созданию материалов, которые позволяют в сотни раз снизить воздействие данного негативного фактора. Это очередной пример того, как наработки, созданные для космических технологий, образно говоря, спустились на землю, принеся немалую пользу.
Новое движение
Создание генераторов, трансформаторов, электродвигателей на основе электротехнической стали, можно сказать, технология традиционная, уже обкатанная. Совсем просто ее можно описать так: листы электротехнической стали особым образом составляют, а из этой многослойной основы формируют компоненты электротехнических изделий.
Заведующий лабораторией Вадим Живулько.— Наши ученые создали новую технологию, когда из магнитомягких композиционных материалов на основе металлических порошков способом прессования создают такой же элемент по функционалу, но с более низкими электромагнитными потерями. Это может создать предпосылки для экономической выгоды. Таким способом в перспективе можно производить и микродвигатели, и мощные промышленные генераторы, — поясняет заведующий лабораторией физики магнитных материалов Александр Желудкевич. — Интерес именно сегодня — двигатели беспилотных летательных аппаратов.Преимущества новой технологии — доступность и высокая скорость изготовления деталей. Главная ее фишка в том, что частицы железа покрываются диэлектрическим слоем, и это препятствует образованию вихревых токов. Таким образом снижается величина электромагнитных потерь, а значит, деталь меньше нагревается. Только за счет этого можно увеличить мощность электродвигателей при сохранении или даже уменьшении массогабаритных размеров. И это суперактуально в теме создания беспилотных летательных аппаратов, при производстве которых лишний вес влечет значительный расход финансовых средств. Кроме прочего, подъемная сила на этих элементах примерно на 70 процентов превышает «усилие» двигателя из электротехнической стали.
Мы активно сотрудничаем со специалистами НПЦ многофункциональных беспилотных комплексов. На данный момент уже существует лабораторный вариант нового двигателя и проводятся его испытания.
— Хочется отметить, что в нашем центре созданы условия, где ученые не только трудятся над разработкой уникальных лабораторных образцов. Здесь есть возможность выпустить мелкую серию разработки, всесторонне исследовать инновацию, а далее содействовать развитию и внедрению ее в производство, — резюмирует Алексей Валентинович. — То есть не просто завершить работу на уровне создания нового материала, а интегрировать его применение в реальный сектор экономики.
|
|
|
УНП 100029036
