Беларусь Сегодня

Минск
+18 oC
USD: 2.06
EUR: 2.31

Искусственные драгоценные камни, графеновая батарея и оборудование для космоса – над чем еще работают наши физики

Небо в алмазах

От автомобильной до космической тематики – спектр интересов НПЦ Национальной академии наук по материаловедению достаточно велик. Наших физиков знают далеко за пределами страны. К примеру, не так давно на борту японского космического корабля, полетевшего к Меркурию, отправилась и уникальная техника нашего производства. Подробнее об этой и других разработках «Р» рассказал генеральный директор НПЦ НАН Беларуси по материаловедению Валерий Федосюк.


Тайна магнитов

— Валерий Михайлович, как случилось, что оборудование под маркой «Сделано в Беларуси» вдруг отправилось к Меркурию?

— Когда я был студентом, нас учили, что в мире все развивается по спирали. Так получилось и с этим проектом. Он возник не внезапно. Мои кандидатская и докторская диссертации посвящены исследованию многослойных пленок. Было это достаточно давно, поскольку докторскую свою я защищал в 1991 году. Но тогда в многослойных пленках интерес представляли магнитные, магниторезистивные, электрические свойства. Кстати, в 2004-м году эти результаты вошли в цикл работ, который получил Государственную премию. Уже тогда по этой теме мы были в числе мировых лидеров. Могу это сказать наверняка, поскольку в те времена я очень много ездил. Бывал в Англии, США, Италии, Испании и знаю, как работают там ученые. Поверьте, нам не стыдно за нашу научную школу. 

Комплектация российского оборудования белорусским экраном накануне миссии «Бепи Коломбо».

Впоследствии оказалось, что эти многослойные структуры, только немного другого состава и соответственно других свойств, интересны как экраны для защиты от различного рода негативных воздействий. В том числе электромагнитных, магнитных, электрических, радиационных на различные приборы. Например, как показал опыт работы с ОАО «Интеграл», на интегральные микросхемы. И на все, что летает. На космическом аппарате все приборы расположены недалеко друг от друга. То есть, скажем, включенный электродвигатель создает помехи различного рода принимающим устройствам. А ведь им
нужно не помехи принимать, а проводить исследования. Мы эту проблему с помощью многослойных структур решили. Работы проводились совместно с корпорацией «Роскосмос». В итоге экраны нашего авторства защищали произведенные ими приборы. Тестирование проводилось в Японии, в так называемой магниточистой комнате. Это капсула со стенами практически в метр толщиной, из особого металла. Выяснилось, что наш экран уменьшает воздействие внешних полей в сотни раз! Кстати, этот цикл работ вошел как существенная часть наших заслуг в Государственную премию по итогам 2017 года.

— Работа будет продолжаться?

— Без сомнения. Есть ряд договоренностей с российскими коллегами. В этой теме, не побоюсь сказать, мы – лидеры. Поэтому с нами хотят работать. В целом магнитная тематика – одна из основных в нашем центре. Исследования в этом направлении из имеющихся в центре 15 лабораторий ведет практически половина. Да и большинство наших докторов наук – магнитологи. И эта тематика приносит нам множество публикаций в высококлассных научных журналах, куда трудно попасть. 

Изумруды и рубины рассыпаются дождем 

— Знаю, что центру по силам выращивать драгоценные и полудрагоценные камни. Радуете только ювелиров и любителей камней?

— Мы создали целую линейку кристаллов. И не только для женщин. Они широко применяются в оптической, лазерной технике. Очень популярны сегодня сверхтвердые материалы. Не только алмазы, но и гексагональный нитрид бора, который по твердости такой же, но только работает при более высоких температурах и с материалами, с которыми алмазу работать нельзя. Например, с чугуном, содержащем много графита, от взаимодействия с которым алмаз горит. Больше подходит этот материал и для каленой стали. 

Что касается изумрудов, то их выращивают и красных, и даже голубых оттенков.

Мы умеем делать несколько модификаций нитрида бора – так называемые черный и янтарный. Второй напоминает солнечный камень по цвету. По своим свойствам он лучше обычного нитрида бора. Кстати, получать его в мире умеют лишь единицы. Так что и в этом направлении мы – среди лидеров. 

Сверхтвердые материалы – это то, что от нас сегодня ждут, по чему меряют нашу работу. Наши новинки используют МТЗ, МАЗ и многие другие предприятия. Из нитрида бора мы делаем готовые резцы, которые ставятся на обрабатывающие станки. 

— А как же украшения?

— Что касается других кристаллов, мы умеем выращивать также изумруды, причем разных цветов, рубины и многое другое. Но из практики большей популярностью пользуются именно изумруды. Мы достигли заметной точности в их производстве, воссоздаем даже натуральные дефекты, такие как жучок, воздух в камне. Может быть, поэтому они у нас лучше всего и продаются. Не только зеленые, но и красных, и других оттенков. Цвета варьируются при помощи добавок. Например, красный цвет изумруду дает железо, голубой – кобальт и никель и так далее. Помимо качества, потребителей привлекает наша ценовая политика. Белорусский необработанный изумруд стоит около 3,5 доллара за карат, а это в разы дешевле импортных аналогов. Небольшими партиями, но стабильно наши камни покупает потребитель из Западной Европы, Израиля. 

Графен всемогущий

— Не могу не спросить о вашем графеновом суперконденсаторе для электротранспорта, образец которого представлен в ноябре на выставке научно-технических достижений ученых НАН. Мы планируем отказаться от дорогого лития?

— Действительно, мы решили создать накопитель без лития, который достаточно дорогой. Кроме того, его месторождения в основном находятся в Китае и Афганистане. Графен делается из графита, месторождений которого в мире немало. Мы научились его получать быстро, а еще точнее — за секунды. Правда, речь не о том графене, за который не так давно ученые получили Нобелевскую премию. Но наш материал не хуже и выигрывает по скорости и объемам получения. Из нашего графена можно изготавливать не только накопители, но и сорбенты для утилизации нефти и нефтепродуктов, причем многократно, делать нагреватели настенные, проводящие греющие полы и многое другое. 

Младший научный сотрудник лаборатории физики магнитных пленок НПЦ НАН Беларуси по материаловедению во время нанесения многослойных пленочных экранов.

Но первейшая задача — поставить наш накопитель на электромобиль и провести ходовые испытания. Сейчас закупаем много оборудования. Впрочем, наша конечная цель — сделать для ОАО «Белкоммунмаш» батареи безлитиевые. Да, они уступают литиевым по емкости в несколько раз. Но выигрывают по цене материала и скорости зарядки – такая батарея заряжается за считаные минуты. Кроме того, она запросто преодолеет положенный электробусу маршрут. Рассчитываем завершить этот проект уже в следующем году. 

— Как правило, суперконденсаторы работают в паре с тяговой батареей, выполняя вспомогательную функцию. Они быстро накапливают и так же быстро отдают энергию. Ваша разработка – новое слово в этом вопросе? 

— Мы создали фактически не суперконденсатор, а нечто среднее между ним и тяговой батареей. По удельной энергии типичная литиевая ячейка держит 250—300 Вт.час/кг сухого веса. Для суперконденсатора эта величина, как правило, меньше в десяток раз. На некоторых наших опытных образцах мы увеличили этот показатель до 70—80 Вт.час/кг. Да, это все еще меньше литиевых батарей, но уже больше, чем у суперконденсатора. Конечно, для электромобиля, которому нужно ехать 500—1000 километров, такой вариант не подойдет. А вот для городского общественного транспорта, погрузчика это допустимо. Будем продолжать работать над емкостью графеновой батареи. Планируем еще увеличить ее объем — потенциально такое возможно. 

arteaga@sb.by 
Полная перепечатка текста и фотографий запрещена. Частичное цитирование разрешено при наличии гиперссылки.
Заметили ошибку? Пожалуйста, выделите её и нажмите Ctrl+Enter
Фото: Юрий МОЗОЛЕВСКИЙ
5
Загрузка...
Новости и статьи