В последнее время все острее наш интерес к научным достижениям, открытиям и, конечно, личностям ученых. Их мировоззрение притягательно, склад ума кажется парадоксальным, а всепоглощающий интерес к тематике изучения вызывает удивление. Именно с таким отношением к делу столкнулись, общаясь с учеными Научно-практического центра Национальной академии наук по материаловедению. Каждый их них готов часами говорить о предмете своего научного интереса…
Научное знание никогда не потеряет своей актуальности, поскольку его развитие тождественно прогрессу, просвещению, образованию и культуре общества. Искренне восхищаюсь упорству, таланту и трудолюбию научных сотрудников. Их личностным и профессиональным качествам, без которых невозможны генерация новых идей, научные разработки и открытия.
Желаю вам колоссального интереса к своей деятельности, реализации новых проектов, никогда не останавливаться в научном поиске, получать значимые результаты и признание. Здоровья, новых сил и воодушевления!
Генеральный директор ГНПО «Научно-практический центр НАН Беларуси по материаловедению», доктор физико-математических наук, член-корреспондент НАН Беларуси Валерий Федосюк.
Меркурианские новости
— В октябре прошлого года настоящей мировой сенсацией стали впервые полученные фотографии Меркурия. Технические решения, заложенные в работе спутника, который был отправлен к ближайшей к Солнцу планете, выполнены на основе ноу-хау белорусских ученых, — не без основания гордится достижением сотрудников генеральный директор НПЦ НАН Беларуси по материаловедению Валерий Федосюк. — По инициативе космических агентств Европейского союза и Японии проект исследования Меркурия BepiColombo стартовал в 2018-м. Спустя три года космическому спутнику удалось запечатлеть поверхность самой малоизученной планеты земной группы.
Этот проект не обошелся без помощи опытных коллег Института космических исследований Российской академии наук, а далее к работе подключились специалисты НПЦ НАН по материаловедению. Кооперация в мире науки, как известно, конструктивна и плодотворна.
— Специалисты ИКИ РАН, с которыми мы сотрудничаем не первый год, обратились с запросом, имеющим статус проблемы: электромагнитное излучение от спектрометра, необходимого для изучения атмосферы Меркурия, нарушало корректную работу этого оптического прибора, — делится главный научный сотрудник НПЦ НАН по материаловедению доктор физико-математических наук Сергей Грабчиков. — Дело в том, что поблизости от него был установлен высокочувствительный магнитометр, предназначенный для исследования магнитного поля. И его излучение приводило к определенному искажению в работе оборудования.
Вопрос стоял остро: как обеспечить единовременно эффективную работу двух сложных технических устройств? И мы нашли способ его решения. Альянс с российскими коллегами позволил создать систему электромагнитного экранирования и магнитной совместимости оборудования. Нам понадобилось несколько лет, чтобы решить непростую задачу. Она была включена в программы Союзного государства и получила государственное финансирование. Надо отметить, что коллеги на Западе вложили бы в это в десятки раз больше средств.
Созданные технологии имеют высокую адаптивность. Это значит, экранирующее покрытие — электромагнитную защиту — мы можем наносить на различные поверхности сложной аппаратуры.
В нашем Центре проведен полный цикл испытаний созданной системы электромагнитной совместимости. А далее все необходимое оборудование для спутника было изучено в японском центре в специальном магниточистом помещении. Зарубежные коллеги высоко оценили полученные результаты. До сего момента им подобные решения были неизвестны.
Итог большой работы важен не только в реализации проекта BepiColombo, но и в ближайшей перспективе, поскольку будущее в изучении космоса ученые связывают с малыми летательными аппаратами (0,3—1,5 метра). А они более чем крупные, подвержены влиянию агрессивных факторов космической среды — электромагнитному и ионизирующему излучению. Так что здесь необходимы научные решения, выработанные совместно с российскими коллегами.
Итак, разработанное белорусскими учеными ноу-хау позволило уменьшить толщину защитных экранов для космических аппаратов с 5 сантиметров до 0,3 миллиметра. Важно это до чрезвычайности, так как в космосе каждый грамм дополнительной нагрузки пропорционален значительному росту финансовых вложений. После того как впервые высококачественные снимки поверхности Меркурия стали подлинной сенсацией, стал очевиден и триумф проекта команды ученых. Их ожидает научная премия Союзного государства.
Источник для электрокара
— Поскольку весь мир сегодня стремится уйти от углеродного следа, страны одна за другой заявляют, что до 2040 года полностью откажутся от автомобилей, работающих на двигателях внутреннего сгорания. Однако актуальные анонсы должны быть подкреплены созданием новых технологий. А именно альтернативных аккумуляторных батарей, — акцентирует задачу заместитель генерального директора доктор физико-математических наук Алексей Труханов. — По сравнению с классическими кислотно-свинцовыми аккумуляторами, самый известный и наиболее действенный способ накопления энергии происходит с использованием лития, большими запасами которого располагают Китай и Афганистан. Они в этом смысле имеют приоритет на сырьевом рынке. Данный химический элемент — дорогостоящий металл, запасы его исчерпаемы, и рано или поздно мир ощутит недостаток. Потому очевидна идея заменить литий в накопительных элементах на родственные материалы, например, натрий и калий. Ученые во всем мире пытаются, но пока до сих пор никто этого не сделал.
У нас в лабораторных условиях эта идея обретает реальные очертания. Стоит задача предложить конкурентоспособную технологию, которая бы принципиально отличалась от существующей. Это уход от литий-ионного аккумулятора и переход на натрий-графеновый — методология не догоняющего, а опережающего развития, которая прямым образом имеет отношение к Комплексной программе развития электротранспорта на 2021—2025 годы.
На сегодня в лаборатории физико-химических технологий проведены предварительные исследования. Мы на пути к формированию отдельной аккумуляторной ячейки, которая может быть прототипом накопителя энергии. Дальше стоит вопрос масштабирования. И насколько это будет экономически выгодно, совершенно очевидно, ведь в Беларуси достаточно запасов натрия. Но пока разговор не столько об экономических аспектах. Важнее всего демонстрация возможности принципиально иного подхода в развитии аккумуляторной тематики.
— Итоги этой задачи мы представим, когда многократно убедимся, что это работает, отдадим для тестирования созданный накопитель в другие научные организации, чтобы коллеги высказали собственное независимое мнение. Далее сами проведем тест-драйв электромобилей, созданных в Объединенном институте машиностроения НАН Беларуси. Сегодня они работают на литиевых батареях, но я надеюсь, что вскоре будут на натриевых, — оптимистичен в прогнозе генеральный директор центра. — И наша мечта, большая цель — производство в Беларуси электромобилей на натриевой батарее — должна быть реализована. Это станет настоящим прорывом, над этим мы усердно работаем.
Научного ума палата
— Как говорил наш земляк, великий ученый Жорес Алферов: «Наукой надо «инфицироваться», ею надо «зажечься…». Когда молодежь приходит к нам в лабораторию, я задаю вопрос: «Вы понимаете, что делаете выбор в пользу тяжелого ежедневного труда?» Наука никогда не заканчивается. Это деятельность 24/7, — акцентирует Алексей Труханов. — Обычно эту сферу выбирают, ощущая непреодолимую тягу. Работа интереснейшая, по сути, одно из высших проявлений творчества. Возможность выйти за грань в постижении нового. И в какой-то момент это становится столь увлекательным, что начинаешь чувствовать определенную зависимость. Если сегодня локально удался эксперимент, и ты синтезировал что-то, получил эффект, то ощутил и колоссальный прилив сил, радость и удовлетворение от результата.
У нас талантливые молодые ученые. Немало среди них уже признанных. Представлю вам старшего научного сотрудника лаборатории физики полупроводников кандидата физико-математических наук Алену Станчик. Она стала победителем Республиканского конкурса инновационных проектов в номинации «Лучший молодежный инновационный проект», а недавно получила диплом второй степени конкурса НАН Беларуси и корейской компании LG Electronics Inc. «Предложения молодых ученых Беларуси для компании LG Electronics Inc. 2021».
— Я представила разработку светопоглощающих тонких пленок на металлических фольгах для гибких солнечных элементов нового поколения. И высокая оценка на конкурсе говорит о ее признании. Сегодня тема солнечной энергетики актуальна во всем мире. Солнечные элементы необходимы для генерации электроэнергии. И если мы устанавливаем их, к примеру, на здание, можем напрямую использовать сгенерированную энергию для его обслуживания, — рассказывает молодой ученый. — Сегодня перед наукой стоит задача создания актуальных солнечных элементов, которые смогут заменить классические и позволить более широко использовать их на практике.
Что касается обычных классических солнечных панелей, то сейчас их изготавливают на основе кристаллического кремния и используют в качестве подложек стеклянные пластины. При этом сложная и энергозатратная технология получения кристаллов кремния приводит к высокой стоимости солнечных элементов. К тому же стеклянные подложки вызывают существенные ограничения использования панелей из-за большого веса и недостаточной устойчивости к механическим воздействиям. Например, при установке на крыше или стенах зданий необходимо продумывать конструкцию, которая будет их надежно удерживать, поскольку из-за сильного ветра или снегопада они могут не просто сорваться, а стать причиной травмы прохожих. Так что недостатки классических солнечных элементов препятствуют их широкому использованию.
В новых, предложенных нами солнечных элементах в качестве светопоглощающего материала используются тонкие пленки кестерита, а в качестве подложек — металлические фольги толщиной около 50 мкм. Это позволяет снизить стоимость солнечной панели, поскольку кестерит состоит из малотоксичных, широко распространенных и недорогих компонентов. При этом возможное КПД фотоэлементов на их основе больше, чем классических.
Почетной премии имени академика Ж. И. Алферова для молодых ученых НАН Беларуси за 2021 год удостоена старший научный сотрудник лаборатории магнитных пленок кандидат физико-математических наук Александра Серокурова за цикл работ «Разработка и синтез мультиферроидных гетероструктур с функциональными СВЧ-характеристиками, востребованными для практического применения в качестве новых элементов компонентной базы магноники и микроэлектроники»:
— Уменьшать размеры элементов кремниевых чипов становится все труднее и финансово более затратно. Потому столь своевременно и значимо развитие молодого направления материаловедения, задачей которого стала разработка материалов для новой области — так называемой спиновой электроники, или магноники.
Использование спиновых волн открывает широкие преимущества в скорости обработки информации, а кроме этого, возможности уменьшения их размеров — миниатюризации микросхем. К слову, чем больше элементов можно «посадить» на кремниевый чип, тем доступнее он будет по стоимости.Меня увлекла и захватила эта тематика. Изначально была поставлена ясная цель. Материаловедение как наука — необыкновенно интересно. Своим коллегам, молодым ученым, только начинающим делать первые шаги на научном поприще, хочу пожелать найти ту тематику, которая будет зажигать их сердце, не давать покоя, волновать и будоражить. Если появится такая искра — это путь к большой работе. Надо быть готовым к тому, что не все и сразу получится, но ищущему и увлеченному человеку обязательно откроется тайна, то научное познание, к которому он стремится.
Компетентно
Генеральный директор НИИ материаловедения НАН Беларуси Валерий Федосюк:
— Национальная академия наук давно имеет статус научно-производственной корпорации. Не исключение и работа нашего центра, где ученые не только пишут статьи и книги — занимаются фундаментальной наукой, но и разрабатывают новые материалы с уникальными свойствами. А далее на их основе создаются готовые изделия, комплектующие, оборудование, востребованное на отечественных предприятиях и за рубежом. Значимость этой работы огромная, так как полученные материалы становятся основой инновационных производств, что определяет экономическое развитие страны.
Освоение нового уровня знаний в материаловедении является настоящим прорывом в развитии тяжелой промышленности, микроэлектроники, медицины, транспортной сферы и множества других. Создано немало разработок, имеющих практическое применение, многие из которых используют отечественные предприятия и зарубежные компании.
Труды наших талантливых ученых публикуются в рейтинговых журналах с высоким импакт-фактором. Их многократное цитирование подтверждает признание мировым научным сообществом. Этот авторитет укрепляется и деловыми отношениями — заключением договоров и контрактов с зарубежными партнерами. Что касается следующего года, мы намерены работать с коллегами из России, Китая, Польши, Узбекистана.
…Многие окна нашего института светятся в вечернее время и в выходные, праздничные дни. В центре немало сотрудников, которые в хорошем смысле помешаны на работе, их не оторвать от научных испытаний. Горжусь своими ребятами, которые до 40 лет защищают докторские диссертации, в молодом возрасте получают признание, удостаиваются премий, становятся лауреатами научных конкурсов. Они выдвигают гипотезы и ставят эксперименты, совершают открытия, изобретают новое, решая актуальные задачи современного мира.
УНП 100029036
