МИСиС ускоряет разработку новых материалов в 1,5 раза с помощью уникального центра термохимии.

НИТУ «МИСиС» открыл уникальный в стране и мире центр «Термохимия материалов», работы которого позволят ускорить разработку новых материалов. На одной площадке центра совмещаются серьёзные теоретические исследования, использующие программное математическое моделирование, с дорогостоящим высокотехнологичным оборудованием, позволяющим сразу на месте проводить необходимые эксперименты.

Предполагается, что центр позволит ускорить разработку новых материалов в среднем на 30–40%, отсекая заведомо неперспективные составы посредством компьютерного моделирования и концентрируя экспериментальные усилия только на потенциально прорывных направлениях, сообщила на открытии лаборатории её руководитель к.т.н. Александра Хван.

Термохимия (в пер. с лат. тепло и превращение) это один из фундаментальных природных принципов. Все процессы, которые существуют в мире, идут либо с выделением тепла, либо с его поглощением. Этим явлением сопровождается любой процесс, будь то работа двигателей при взлёте самолёта, сдвиг горных пород или рост человеческого организма. При разработке новых материалов теоретическое и экспериментальное исследование данного эффекта имеет решающее значение.

«Глубокое понимание химии и физики материалов все больше и больше необходимо для разработки новых материалов, которые нужны народному хозяйству, промышленности, науке, — сказала Александра Хван. — При этом огромную роль играет наличие взаимосвязи между фундаментальными исследованиями и прикладными, которая позволяет применять теоретические знания в прикладных целях. Более этого требования промышленности и недостаток финансирования требует сокращения времени и количества экспериментов для разработки материалов или изменения технологического процесса от момента разработки концепции до внедрения в промышленность. Уникальность открываемого центра в том, что на одной площадке мы совмещаем серьёзные теоретические исследования и программное математическое моделирование с дорогостоящим высокотехнологичным оборудованием, позволяющим сразу на месте проводить необходимые эксперименты.

Нужно отметить, что проводимые экспериментальные термохимические исследования дополняют работы по расчетной термодинамике и являются ее основой. В то же время расчетная термодинамика позволяет прогнозировать отсутствующие экспериментальные данные. Таким образом, эти два метода являются взаимодополняющими».

С помощью современного программного обеспечения сотрудники НИЦ «Термохимия материалов» осуществляют термодинамическое моделирование (Calphad), построение термодинамических баз данных, а также проводят термодинамические и кинетические расчеты. Эти научные методы позволяют получить результаты, которые применяются для решения целого ряда промышленных задач при производстве и эксплуатации неорганических материалов. Центр также оснащен редким калориметрическим оборудованием последнего поколения — AlexSys, Setaram, ДСК Labsys Evo с 3D-детектором для измерения теплоёмкости, высокотемпературным ДТА SETSys (до 2400°С). Оно дает возможность измерять даже самые малые тепловые эффекты и работать с металлическими, керамическими и наноматериалами.

«Мы строим термодинамические базы данных, которые описывают не просто отдельные фазы, а целые системы, — отметила Александра Хван. — На следующем этапе к этим данным добавляются кинетические данные, что позволяет найти наиболее оптимальные составы будущих материалов для народного хозяйства, а также оптимизировать процессы их обработки».

В своей работе Центр термохимии материалов будет сконцентрирован на металлических, керамических и наноматериалах. Продукция лаборатории будет востребована в таких отраслях народного хозяйства, как автомобиле- и машиностроение, аэрокосмическая отрасль, ядерная энергетика, металлургия, минералогия, а также в геохимии (наука о химическом составе Земли и планет), электрохимии и др. областях.

«Востребованность разработок университета многими отраслями промышленности не только в России, но и за рубежом, обязывает нас идти в ногу со временем и создавать высокотехнологичные лаборатории для проведения уникальных исследований на мировом уровне, — прокомментировала ректор МИСиС Алевтина Черникова. — Уверена, что деятельность высокопрофессионального коллектива Центра термохимии материалов будет способствовать как повышению научного потенциала нашего вуза, так и развитию отечественного материаловедения в целом».

Свои первые шаги в науке молодые исследователи — магистры, аспиранты, младшие научные сотрудники — делают в Центре под научным руководством Алана Динсдейла, всемирно известного учёного с мировым именем, лауреата премии Юм-Розери, имеющего богатый опыт руководства международными научными сообщеcтвами (такими как SGTE, Materials chemistry committee IOM3, Industrial awards committee APDIC) и научными программами (Metroffision, Improved thermochemical data and modelling for nuclear design, COST MPO602 и т.д.), объединяющими группы учёных как внутри Великобритании, так и по всему миру.

НИЦ «Термохимия материалов» МИСиС сотрудничает и с подразделениями университета, и со сторонними организациями как внутри страны, так и за ее пределами. На его базе уже ведутся совместные проекты с крупными российскими партнерами (ИМЕТом, Выксунским металлургическим заводом), иностранными научными центрами (Техническим университетом Ахена, Исследовательским центром Юлиха, Технологическим институтом Карлсруэ, Йоханнесбургским университетом Витватерсранда), и ведущими международными компаниями-производителями научного оборудования и программного обеспечения — ThermoCalc AB, Setaram instrumentation, MSI GmbH.

На фото ректор МИСиС Алевтина Черникова (слева) и Александра Хван