Сортировать по дате: Пятница, 07 Февраля 2020 Joomla! - the dynamic portal engine and content management system http://intelligent-11c.1gb.ru Mon, 06 Apr 2020 03:02:09 +0000 Joomla! 1.5 - Open Source Content Management ru-ru Магниевые технологии в НИИПТ ТГУ http://intelligent-11c.1gb.ru/index.php?option=com_k2&view=item&id=278:mg&Itemid=16 http://intelligent-11c.1gb.ru/index.php?option=com_k2&view=item&id=278:mg&Itemid=16 Магниевые технологии в НИИПТ ТГУ
Магниевые сплавы, исследования которых в опорном вузе ведутся более семи лет, довели в 2019 году до практического внедрения. Впервые имплантат из биорезорбируемого магниевого сплава был успешно применён при проведении челюстно-лицевой операции. С чего всё начиналось и каковы перспективы дальнейшего изучения и коммерческого применения магниевых сплавов – об этом рассказывает директор Научно-исследовательского института прогрессивных технологий (НИИПТ) ТГУ, доктор физико-математических наук, профессор Дмитрий Мерсон.

Модель для опытов
Сегодня магниевая тематика является приоритетной, «наукообразующей» для опорного ТГУ. Мощным импульсом для глубокого изучения свойств магниевых сплавов стала другая ключевая область научных исследований учёных тольяттинского вуза – акустическая эмиссия. В 2010 году ТГУ совместно с профессором Алексеем Виноградовым – ведущим учёным с мировым именем – стал победителем в конкурсе мегагрантов по постановлению Правительства РФ № 218 от 09.04.2010 г. В рамках мегагранта в Тольяттинском госуниверситете создана лаборатория мирового уровня «Физика прочности и интеллектуальные диагностические системы» (НИО-2).

– Проект был, главным образом, направлен на развитие метода акустической эмиссии в качестве эффективного инструмента диагностики технического состояния объектов повышенной опасности, – комментирует Дмитрий Мерсон. – Не менее важным направлением работ по мегагранту было совершенствование метода акустической эмиссии для исследования механизмов пластической деформации и разрушения современных и перспективных материалов. Эти знания необходимы для того, чтобы целенаправленно создавать материалы с заданными прочностными и эксплуатационными свойствами.

Для проверки эффективности разрабатываемых алгоритмов обработки и анализа данных регистрации акусти- ческой эмиссии в качестве «подопытных» материалов сотрудниками НИО-2 были использованы в том числе магниевые сплавы. Поведение последних в силовых полях было не совсем обычным: в отличие от других металлических материалов у магниевых сплавов при растяжении и сжатии проявляется резкая асимметрия деформационного поведения (что негативно сказывается на долговечности сплавов). Именно эта особенность магниевых сплавов и заинтересовала тольяттинских исследователей, и постепенно магниевая тематика для НИО-2 стала основной. Кстати, лаборатория уже семь лет полностью находится на самофинансировании и демонстрирует хорошую динамику роста качества исследований и разработок.

Магниевый прорыв
Изыскания НИО-2 по части магниевых сплавов изна- чально были ориентированы на авиа- и машиностроение. Магний самый лёгкий из наиболее распространённых в земной коре металлических элементов. Сплавы на его основе обладают максимальной удельной прочностью, соответственно, они особенно перспективны в тех отраслях промышленности, где снижение веса относится к приоритетным задачам: аэрокосмической и автомобильной. Например, замена используемого производителем материала каркасов сидений салона пассажирского самолета на магниевые сплавы позволяет снизить массу авиалайнера почти на тонну. Представьте: «Боинг-737» с учётом заправленного топлива, но без пассажиров весит в пределах 27 – 45 тонн (в зависимости от модификации), «Ту-154» – 92 тонны. Обыватель скажет: «При таких цифрах уменьшение веса на тонну ничего не даёт». А для авиастроителей даже небольшое снижение веса самолёта ощутимо улучшает лётные характеристики и увеличивает его экономичность.

– Для вхождения в рынок нам требовалось решить целый ряд проблем, связанных с магниевыми сплавами: одновременно повысить их усталостную прочность, пластичность (технологичность получения полуфабрикатов и изделий) и коррозионную стойкость. Решение таких сложных задач в одиночку нереально. И во многом благодаря широким научным связям Алексея Виноградова вокруг данного направления в ТГУ была создана международная коллаборация с учёными ведущих магниевых центров мира, – рассказывает Дмитрий Мерсон.

Магниевый проект тольяттинского вуза развивался с активным участием групп учёных из университетов Кореи, Чехии, Японии. Кроме того, по разработке магниевых технологий опорный ТГУ активно сотрудничает с Соликамским опытно-металлургическим заводом (Соликамск, Пермский край) – в части получения сплавов и с Институтом проблем сверхпластичности металлов РАН (Уфа, Республика Башкирия) – в части улучшения структуры материалов. Участие иностранных и российских коллег и партнёров во многом способствовало решению вопросов повышения пластичности и коррозионной стойкости. Однако авиакосмическая и автомобильная отрасли консервативны, не допускают применения новых материалов без полного пакета разрешительных документов и не готовы вкладывать собственные средства в процесс доведения новых материалов до внедрения. Как полагает Дмитрий Мерсон, серьёзного прогресса в этом вопросе удастся добиться на уровне создаваемого в Самарской области Научно-образовательного центра (НОЦ), программу развития которого в настоящее время разрабатывает АНО «Институт регионального развития» (управляющая компания НОЦ Самарской области).

Уже не фантастика
По сравнению с «технарями» медики оказались более инновационно мыслящими. Их интерес сосредоточен на биорезорбируемости (постепенное растворение в среде организма) магниевых сплавов. Помимо этого, модуль упругости магния близок к модулю упругости костных тканей человека. Эти свойства сделали магний и сплавы из него фаворитами среди наиболее перспективных материалов для изготовления временных металлических конструкций (стенты, имплантаты) в реконструктивной медицине.


Соглашения о проведении совместных исследований и испытаний материалов из магниевых сплавов также заключены с дочерними структурами Национального медицинского исследовательского центра им. академика Е.Н. Мешалкина (Новосибирск). И это – тема для будущих научных публикаций.

Новое время
– За семь лет активной работы по магниевой тематике нами выполнено семь крупных проектов (три из которых – с международным участием) с общим объёмом финансирования за счёт федеральных средств свыше 100 млн рублей и софинансирования иностранными партнёрами 65 млн рублей. Опубликовано свыше 30 статей в журналах, входящих в базу цитирования Web of Science с совокупным импакт-фактором свыше 80, – рассказывает Дмитрий Мерсон. – Несмотря на успехи, многое ещё предстоит сделать: отработать технологии, обеспечивающие максимальную чистоту сплавов от примесей и удешевляющие производство сплавов с заданными свойствами, провести полноценные клинические испытания разработанных сплавов, а также разработать методические рекомендации по применению изделий из биорезорбируемых магниевых сплавов в хирургической практике и многое другое.

Именно с целью разработки технологий производства конкретных изделий из магниевых сплавов в августе 2018 года по приказу ректора в Тольяттинском госуниверситете создан Центр магниевых технологий. В 2019 году за счёт финансирования из регионального бюджета центр начали оснащать современным оборудованием, которое позволит более оперативно, качественно и с меньшими энергозатратами проводить исследовательские работы в рамках критической технологии Самарской области «Новые материалы и химические технологии» в части «Металлы и сплавы со специальными свойствами».

– Нет сомнений, что в ближайшее время этот Центр магниевых технологий заработает и в Самарской области будет налажено производство инновационных продуктов медицинского и технического назначения, – уверенно заявляет Дмитрий Мерсон.

Структура НИИПТ ТГУ:
– НИО-1 «Термомеханическая и химическая обработка конструкционных материалов»
– НИО-2 «Физика прочности и интеллектуальные диагностические системы»
– Научно-аналитический центр физико-химических и экологических исследований:
– НИО-3 «Лаборатория нанокатализаторов и функциональных материалов»
– НИО-5 «Лаборатория "Металлические материалы с пространственно-градиентной структурой»
– НИЛ-13 им. С.П. Коршунова «Органический синтез и анализ»
– Испытательный центр
– Центр магниевых технологий

Сотрудничество ТГУ с мировыми магниевыми центрами:
– Университет Кумамото (Япония, Кумамото), профессор Ёсихито Кавамура
– Национальный университет (Корея, Сеул), профессор Кванг Сеон Шин
– Карлов университет (Чехия, Прага), профессор Кристиан Маттис.

Проекты, реализованные в ТГУ по магниевой тематике
2017-2019 – Госзадание «Деформационное поведение перспективных магниевых сплавов c LPSO-структурой: экспериментальное исследование in-situ и моделирование», 15 млн руб.;

КOMMEHТАРИИ
Евгений КРЕТОВ, главный эндоваскулярный хирург Новосибирской области, кандидат медицинских наук:
– Мы долго искали в России людей, которые занимались бы магниевой тематикой, тщательно изучали вопрос. Выяснилось, что у специалистов Тольяттинского государственного университета есть и большой опыт, и собственные разработки по этому уникальному направлению. Поэтому мы приняли решение сотрудничать с ТГУ. Сейчас ведём совместную научно-поисковую работу и планируем получить грант на свои исследования.

Иван ИРТЕГОВ, генеральный директор ООО «Соликамский опытно-металлургический завод» (Соликамск, Пермский край):
– Наше предприятие производит различные магниевые сплавы. В России практически не осталось научных центров, которые серьёзно занимались бы этой тематикой. Поэтому сотрудничество с Тольяттинским государственным университетом, с командой профессоров Дмитрия Львовича Мерсона и Алексея Юрьевича Виноградова можно назвать уникальным. Любому производству необходимо сотрудничество с учёными, чтобы понимать современные процессы, куда нам двигаться и как развивать свой бизнес. Думаю, у нас получился удачный союз науки и производства. Мы предоставляем ТГУ для изучения магниевые сплавы, на стажировку к нам приезжали аспиранты. Когда мы познакомились, в ТГУ только начинали развивать магниевую тематику, но за последние год учёные в Тольятти достигли впечатляющих результатов, особенно по разработке новых магниевых сплавов. Признаюсь, первое время я сомневался, что появится магниевый сплав, который можно будет применять в медицине для лечения переломов костей. Однако уже есть результат: проведена первая операция с использованием имплантата из магниевого сплава. Рад, что оказался неправ. И сейчас мы совместно с ТГУ решаем, как преодолеть такой недостаток магния, как горючесть. Уже получен магниевый сплав, который не горит, но, к сожалению, другие его характеристики ухудшились. Наша задача – разобраться в этом вопросе и восстановить высокие механические свойства, сохранив при этом негорючесть нового магниевого сплава. Надеюсь, прорыв совершим.


]]>
Новости Fri, 07 Feb 2020 10:01:21 +0000