intelligent-lab

08.07.2021 07:44

Профессор Дмитрий Мерсон: Сплавы для саморассасывающихся имплантатов проходят испытания

Автор:  Растегаев Игорь Анатольевич
Директор НИИ прогрессивных технологий (НИИПТ) Тольяттинского госуниверситета (ТГУ), профессор Дмитрий Львович Мерсон, недавно удостоенный почетного звания "Заслуженный работник образования Самарской области", рассказал информационному порталу ВолгаНьюс о разработанных в институте магниевых сплавах для аэрокосмической промышленности и медицины, достижениях по внедрению метода акустической эмиссии и взаимодействии с зарубежными и российскими вузами.


— В этом году отмечается 70-летие высшего образования в Тольятти. Каковы основные достижения на этом пути? В чем особенности и традиции тольяттинской высшей школы?
За 70 лет своего существования филиал Куйбышевского индустриального института (1951 г.) - Тольяттинский политехнический институт (1966 г.), а ныне Тольяттинский государственный университет (ТГУ, 2001 г.) стал кадрообразующей организацией, благодаря которой сегодня Тольятти по праву относится к городам с высоким технологическим и инновационным потенциалом. Так что, основным достижением ТГУ являются десятки тысяч подготовленных в его стенах классных специалистов с высшим образованием.
Не думаю, что у тольяттинской высшей школы есть какие-то присущие исключительно ей особенности и традиции, но благодаря первому ректору ТГУ Сергею Жилкину, пришло осознание ответственности университета за жизнь всего города и, говоря словами нынешнего главы города Николая Ренца, необходимости переформатировать Тольятти из города промышленного в город университетский.

— Ваша личная судьба и научная работа тесно связана с ТГУ. Чем ваш вуз встречает нынешний Год науки и технологий?
За последнее десятилетие в ТГУ очень много сделано для вовлечения профессорско-преподавательского состава и студентов в научно-исследовательский и проектный процесс, и это стало приносить плоды.
Так совпало, что именно в Год науки и технологий ТГУ стал инициатором создания шести мощных структур — "Цифровые университеты", "Консорциум инноваций", "Эколого-промышленный консорциум", консорциум "АвтоВАЗ-ТГУ", консорциум "Новые технологии для магниевых сплавов" и консорциум "Медицинская химия". Эти структуры органично объединяют образовательные, академические и индустриальные организации из разных регионов России.
При этом за счет консолидации компетенций в едином смысловом пространстве удается решить целый ряд актуальных, прорывных задач.

— С 2013 года вы возглавляете НИИ прогрессивных технологий ТГУ. Чем занимается ваш НИИ, какие результаты достигнуты его сотрудниками за это время?
В 2010 году заявка ТГУ совместно с ведущим ученым Алексеем Виноградовым (в то время сотрудником университета г. Осака, Япония) на конкурсной основе в очень острой конкуренции стала обладателем мегагранта, для выполнения которого в ТГУ была создана лаборатория мирового уровня "Физика прочности и интеллектуальные диагностические системы".
По завершении работы по мегагранту (в 2013 г.) было принято решение создать на базе этой лаборатории НИИ прогрессивных технологий (НИИПТ). И хотя он находится на полном самофинансировании, его численность непрерывно растет и в настоящее время превышает 50 человек, а ежегодные объемы выполненных НИОКР и оказания технических услуг превышают 60 млн рублей.

— Каковы основные направления НИИПТ?
Во-первых, это разработка магниевых сплавов с повышенным комплексом физико-механических и эксплуатационных свойств. Актуальность этого направления определяется, в частности, тем, что магниевые сплавы на 30% легче алюминия, а потому они весьма востребованы в аэрокосмической, автомобильной и других областях, где минимизация веса является приоритетной задачей.
Кроме того, магний полностью биосовместим с организмом человека и может в его среде растворяться. По этой причине медицинские магниевые сплавы считаются особо перспективными для изготовления временных имплантатов, которые после выполнения своих основных функций по фиксации костных тканей способны саморассасываться, что исключает необходимость хирургического вмешательства для их извлечения.

— Судя по литературе, вы много занимались применением метода акустической эмиссии (АЭ), который, как там сказано, "основан на регистрации упругих колебаний (акустических волн), генерируемых при различных процессах, происходящих в объекте, таких как деформация напряженного материала, истечение газов и жидкостей, кристаллизация материала и других… Анализ данных АЭ позволяет определять местоположение дефекта, дает представление о его характере и степени опасности".
Исключительное преимущество метода АЭ перед другими известными методами неразрушающего контроля состоит в том, что материалы и механизмы, когда им "больно" сами испускают ультразвуковые волны, а нам остается только понять, что они нам хотели "сказать".
Конечно, на самом деле, все намного сложнее, так как полезные сигналы АЭ смешиваются с посторонними шумами, из-за чего задача их распознавания является серьезной проблемой, над которой мы успешно и работаем.
Мы исследуем также природу водородного охрупчивания и коррозионного растрескивания металлических материалов. С этими двумя явлениями связаны многочисленные аварии оборудования, часто происходящие внезапно — без каких-либо предвестников их наступления.
Глубокое понимание физики указанных явлений позволяет выработать научно обоснованные требования к химическому составу и структуре материалов, работающих в водородосодержащих и коррозионных средах.

— А какие-то методы защиты материалов от такого рода внешних воздействий вы предлагаете?
Мы рекомендуем покрытия, получаемые методом микродугового оксидирования. По сути, такое покрытие является керамикой, которая существенно улучшает износостойкость, теплостойкость, коррозионную стойкость, а также теплофизические и другие свойства материалов (в частности, алюминиевых или магниевых сплавов), что весьма востребовано во многих отраслях промышленности.

— НИИПТ ведет еще большую экспертную работу.
Действительно, наш институт, будучи крупнейшим в Самарской области аккредитованным подразделением в сфере металлографических экспертиз, ежегодно выдает более 1500 протоколов испытаний и заключений о соответствии качества металлических и неметаллических материалов и изделий требованиям нормативной документации. С особой тщательностью мы изучаем причины аварий, брака и других подобных проблем.
К примеру, НИИПТ является одной из ведущих экспертных организаций для РЖД: по итогам наших заключений эта компания неоднократно вносила изменения в ведомственную техническую документацию для профилактирования аварийных ситуаций.

— Наверное, ваши оценки важны также для мониторинга экологической обстановки в Тольятти?
На базе нашего структурного подразделения — Научно-аналитического центра физико-химических и экологических исследований — проводится систематическое тестирование показателей воздуха, воды и других факторов внешней среды.
Конечно, круг задач, решаемых в НИИПТ, намного шире. Об уровне их решений наиболее красноречиво свидетельствует тот факт, что ежегодно его сотрудники публикуют более 30 статей, половина из которых выходит в высокорейтинговых журналах Q1 и Q2, а каждая третья в Q1.

— В каких сферах ваши научные результаты находят свои технологические приложения? Есть ли у вас постоянные технологические партнеры? Влияют ли они на учебные планы и программы вашего вуза?
На данный момент внедрение в практику нашли наши разработки в области метода АЭ (например, в ЦБК группы "Илим" в г. Коряжме для контроля цапф сушильных цилиндров картоноделательных машин).
На подходе к внедрению наши разработки по магниевой тематике — как в качестве конструкционных материалов для аэрокосмической отрасли, так и в качестве медицинских материалов для изготовления имплантатов.
Так, по медицинскому направлению, разработанный нами магниевый сплав прошел в полном объеме все необходимые доклинические испытания. Теперь на очереди испытания клинические.
Поскольку пока основная деятельность НИИПТ связана с наукой, большинство наших постоянных партнеров — это вузы, академические НИИ, а также зарубежные университеты. В частности, мы уже много лет сотрудничаем с Центром исследования магния университета Кумомото (Япония), Карловым университетом (Прага, Чехия), Технологическим университетом (Тронхейм, Норвегия). Очень тесные связи у нас с Соликамским опытно-металлургическим заводом, с которым мы ведем совместные работы по разработке перспективных магниевых сплавов.
Влияние наших партнеров на учебные планы пока не слишком существенное, потому что в большинстве своем они не являются работодателями наших выпускников. Но вполне возможно, что ситуация в скором времени коренным образом изменится, если вместе с передачей разрабатываемых нами технологий заказчикам (индустриальным партнерам) потребуются молодые специалисты для их реализации.

— Какие междисциплинарные исследования с коллегами из ТГУ вы ведете? Есть ли у вас научно-технологические связи с другими вузами и исследовательскими центрами (в частности, с самарскими)?
Действительно, для решения амбиционных задач необходима консолидация всех нужных компетенций в едином исполнительном пространстве. Например, для изготовления легких силовых конструкций на основе магниевых сплавов требуется разработка технологии сварки их элементов. Для улучшения коррозионных свойств — знание химической физики. Для разработки биомедицинских материалов — глубокие медицинские знания, в том числе обратная связь от практикующих хирургов.
Поэтому внутри ТГУ мы сотрудничаем со специалистами в области сварки, химии, экономики, маркетинга, а в Самарской области с медиками (СамГМУ) и специалистами в области обработки металлов давлением (СамГУ).

— Участие в двух диссертационных советах позволяет вам анализировать подготовку молодых научно-педагогических кадров.
Начиная с 2000-х годов в стране на самом высоком уровне уделяется большое внимание привлечению молодежи к научной деятельности: разыгрывается большое количество грантов, проводится много конкурсов, в том числе на назначение стипендий, причем как на федеральном уровне, так и на уровне Самарского региона.
Как раз сейчас в России под патронажем научно-образовательных центров (НОЦ) проводится конкурс на создание более ста молодежных лабораторий, для финансирования которых ежегодно предусмотрено 1,8 млрд рублей. Все это дает нужные плоды: качество публикаций и диссертационных работ молодых исследователей стало существенно выше.
Так, НИИПТ ТГУ раз в два года проводит международную школу "Физическое материаловедение", в которой, кроме маститых ученых, участвуют около 100 молодых людей из многих российских регионов, а также стран ближнего и дальнего зарубежья. Половина из них участвует в конкурсе, по результатам которого, победители (до 50 человек) получают существенные льготы. В этом году число победителей 36, и качество представленных ими работ очень высокое!

— В вашей официальной биографии сказано, что вы увлекаетесь спортом, а также сочинением эпиграмм и юмористических поздравлений. Расскажите немного об этом.
По-настоящему спортом (легкой атлетикой) я занимался около десяти лет в школьные и студенческие годы, и даже становился призером чемпионатов России. Когда же, окончив вуз, начал работать, для серьезного спорта уже не было свободного времени. Но почти каждый рабочий день мы с моими товарищами по институту играли в футбол, баскетбол и волейбол, выступали на спартакиадах сотрудников вузов области. Надо сказать, что занятия спортом, ежедневные тренировки дали мне прочный навык дорожить своим временем.
Что касается эпиграмм, они интересны тем, кто лично знал людей, которым они были адресованы. Например, у нас в коллективе работала один из лучших металловедов Самарской области Галина Васильевна Ожгихина — настоящий профессионал, и, хотя у нее не было ученой степени, ее (точнее, ее знаний) "побаивались" многие профессора, а про студентов и говорить не приходится. Так, вот, ей были посвящены такие строки:

Хоть нет у ней больших регалий —
Снимают шляпу все пред Галей.

А эти строки были написаны к юбилею Владимира Ивановича Бетехтина, крупного ученого (Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе, Санкт-Петербург), председателя Межгосударственного координационного Совета по физике прочности и пластичности:

Бетехтин Вова с данных пор
На порах сделал свой упор,
Теперь пора закончить спор:
Материалов нет без пор!
А те, кто продолжают споры,
Не видят просто нанопоры!

Растегаев Игорь Анатольевич

Растегаев Игорь Анатольевич

Cтарший научный сотрудник
Доцент кафедры «Материаловедение и механика материалов». К. ф.-м. н.
Интересы: Акустические методы неразрушающего контроля, сигналы акустической эмиссии регистрируемые при действии источников шумоподобных процессов (трение, кавитация, аэро- и гидродинамические явления).

[ Список публикаций ] [ Участие в конференциях ]

Календарь событий

« Октября 2018 »
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
1 2 3 4 5 6 7
8 9 10 11 12 13 14
15 16 17 18 19 20 21
22 23 24 25 26 27 28
29 30 31        

Вход в систему

You are here: