Состоялась I Всероссийская школа-семинар студентов, аспирантов и молодых ученых (до 35 лет) по тематическому направлению деятельности национальной нанотехнологической сети «Функциональные наноматериалы для космической техники»

Школа-семинар, организованная при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (государственный контракт № 16.647.12.2002), проводилась 1–3 декабря 2010 г. в Московском государственном институте электроники и математики (техническом университете) – МИЭМ. Председатель организационного комитета Школы-семинара – и.о. ректора МИЭМ д.т.н., профессор В.П. Кулагин.

Цель Школы-семинара – повышение качества подготовки и уровня квалификации студентов, аспирантов и молодых ученых в области тематического направления деятельности национальной нанотехнологической сети «Функциональные наноматериалы для космической техники» на основе организации взаимного конструктивного обмена мнениями, данными и знаниями о состоянии и тенденциях развития данного направления.

В работе Школы-семинара приняли участие более 100 студентов, аспирантов и молодых ученых из вузовских, академических и отраслевых организаций семи регионов Российской Федерации (Москва, Московская область, Санкт-Петербург, Самара, Саратов, Калуга, Кострома). Программа школы-семинара включала в себя выступления с докладами и лекциями ведущих ученых и представителей реального сектора экономики по данному тематическому направлению, проведение мастер-классов и семинаров с элементами инженерного тренинга преподавателями МИЭМ и других организаций.

На пленарном заседании выступили с докладами

• Л. Новиков (НИИ ядерной физики им. Д. Кобельцына) «Наноматериалы и нанотехнологии в космонавтике»,
• В. Ковалев (МГУ им. М.В. Ломоносова) «Моделирование физико-химических процессов и течений в микро- и наноструктурах»,
• А. Жуков (Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем») «Проблемы применения функциональных материалов при создании перспективных изделий космической техники».

Их сообщения были посвящены оценке тенденций и базовых направлений развития исследований поведения материалов в космосе, технологий создания и применения функциональных наноматериалов в космической технике в России и в мире.

В частности, в докладе Л. Новикова был представлен обобщенный прогноз развития (на 20 лет) космических нанотехнологий и внедрения наноматериалов в космическую технику. В соответствии с представленной прогностической схемой, в ближайшие годы (до 5 лет) ожидается появление и начало практического применения нескольких классов наноматериалов. Прежде всего речь идет о новых конструкционных материалах на основе наночастиц и нанотрубок, которые позволят резко снизить вес космического аппарата без ущерба для его прочности.

Другое успешно развиваемое направление – наноэлектроника с использованием углеродных нанотрубок и иных наноструктур. В дальнейшем планируется создание стойких к воздействию космической радиации молекулярных компьютеров и биокомпьютеров, реализация проекта строительства «космического лифта» на основе сверхпрочного троса (изготовленного, как ожидается, из жгутов углеродных нанотрубок) протяженностью от земной поверхности до геостационарной орбиты, разработка биосенсоров, использующих эффект «молекулярного распознавания», создание сенсорных сетей для диагностики состояния среды в окрестности Земли и других планет, а также систем нанороботов, способных выполнять масштабные работы в космосе. Было отмечено, что для успешной реализации перспективных программ развития космических нанотехнологий и внедрения наноматериалов в космическую технику еще предстоит решить целый ряд сложных фундаментальных и прикладных задач, связанных с созданием новых уникальных наноматериалов с необходимыми для их применения в космической технике свойствами, а также с изучением поведения наноматериалов и изделий на их основе в условиях космического пространства. Для решения этих задач необходимо создать физико-математические модели, адекватно описывающие структурные особенности наноматериалов и механизмы воздействия факторов космического пространства различной природы на наноструктуры, разработать технологические и испытательные установки нового поколения для производства наноматериалов и исследования изменения их свойств в космической среде, подготовить и провести космические эксперименты по тестированию наноматериалов и изготовленных из них изделий. При этом одна из важнейших задач, от решения которой во многом зависит успех развития работ в данной области, – это подготовка специалистов, обладающих необходимым комплексом знаний и практических навыков.

Весьма информативной для участников школы-семинара была лекция Б. Ишханова (МГУ им. М.В. Ломоносова) «Физические условия в космическом пространстве». В ней в яркой и популярной форме были изложены сведения о составе и основных параметрах космического излучения, радиационных поясах Земли, магнитосферной плазме, солнечном ветре; кроме того, был дан обзор результатов исследований космической радиации на станции «Мир», Международной космической станции (МКС), искусственных спутниках Земли серий «Молния», «Глонасс», «Горизонт», «Экспресс» и др.

Важной составляющей образовательной программы Школы-семинара стало проведение мастер-классов:

• «Углеродсодержащие наноструктуры как основа функциональных наноматериалов для космической техники» (В. Рыбалко, МИЭМ),
• «Основы методов получения наноструктур и полимерных нанокомпозитов для использования в качестве функциональных материалов космической техники» (Н. Чеченин, НИИ ядерной физики МГУ),
• «Рентгеновская рефлектометрия – универсальный метод определения параметров сверхгладких поверхностей, наноразмерных пленок и многослойных структур на их основе» (И. Смирнов, МИЭМ),
• «Основы технологии CUDA» (А. Казеннов, МФТИ).

Основная задача мастер-классов – познакомить студентов, аспирантов и молодых ученых с основами создания и технологий получения наноматериалов, их возможностями и перспективами для использования в космической технике, сформировать и расширить у участников Школы-семинара представление о физических явлениях, лежащих в основе поведения разработанных к настоящему времени наноразмерных объектов, функциональных материалов, технологических процессах их получения, формирования и изготовления структур для космической техники, физических принципах их эксплуатации в условиях космической среды, а также их физико-химических характеристиках, дать участникам школы-семинара сведения об особенностях применения наномодифицированных функциональных материалов в космической технике.

Полезные практические навыки использования современных методик исследования наноматериалов были получены молодыми участниками Школы-семинара в процессе семинарских занятий с элементами инженерного тренинга:

• «Сканирующая зондовая микроскопия в исследовании поверхностной структуры материала» (Б. Львов, А. Николаевский, МИЭМ),
• «Молекулярно-динамическое моделирование конденсированных сред с применением графических ускорителей» (И. Морозов, Институт высоких температур РАН).

На секционных заседаниях были заслушаны доклады студентов, аспирантов и молодых ученых по направлениям:

• физические основы воздействия факторов космического пространства на материалы;
• математическое моделирование наноструктур; основы создания и технологии получения функциональных наноматериалов для космической техники;
• перспективные функциональные наноматериалы для космической техники.

Среди вопросов, которым уделялось особое внимание, можно отметить следующие:

• деградация оптических элементов космического аппарата при воздействии потока высокоскоростных частиц;
• исследование элементного состава микрометеороидов и частиц космического мусора с помощью пленочных структур;
• полимерные композиции на основе термопластичного полиимида с повышенной устойчивостью к воздействию атомарного кислорода;
• полимерные нанокомпозиты для систем радиационной защиты космических аппаратов;
• радиационно-индуцированные изменения углерод-углеродных волоконных материалов;
• упругие и электронные свойства модифицированного графена – графана;
• перспективные жаростойкие наноматериалы в ракетно-космической технике;
• моделирование воздействия ионизирующих излучений на МДП-структуры с наноразмерными диэлектрическими пленками;
• повышение инжекционной и радиационной стойкости наноразмерных диэлектрических пленок МДП-приборов;
• расчет тепловых деформаций и напряжений в многослойных наноструктурах оптических узлов для космической техники и др.

Информация о Школе-семинаре размещена на специально созданном для освещения ее работы веб-сайте www.schs.miem.edu.ru и федеральном интернет-портале «Нанотехнологии и наноматериалы».

В мае 2011 года в Московском государственном институте электроники и математики (техническом университете) – МИЭМ, в соответствии с заданием Министерства образования и науки РФ, будет организована II Всероссийская школа-семинар студентов, аспирантов и молодых ученых «Функциональные наноматериалы для космической техники».

Заместитель председателя оргкомитета Школы-семинара Г.Г. Бондаренко Журнал «Российские нанотехнологии» № 1–2 2011 год.