Высокие технологии для традиционной индустрии.

/Rusmet.ru, Валерий Фортунин/ Недавно в Москве завершился II Международный форум по нанотехнологиям, проводимый под эгидой российской госкорпорации «Роснано», которая, по словам ее главы Анатолия Чубайса, призвана заниматься не непосредственно научными разработками, а скорее реализацией госполитики в области нанотехнологий и коммерциализации новых открытий. Казалось бы, а причем здесь металлургия? Очень даже причем. Не исключено, что благодаря применению нанотехнологий в материаловедении миру уже не понадобится столько металла? Уже сегодня композиты широко используются в разных отраслях машиностроения. Там, где ранее использовался металл, его будут заменять новые материалы, более прочные, долговечные, легкие и безопасные. Тогда могут оказаться не нужными те посткризисные проекты расширения производственных мощностей в ГМК, от которых пока не отказываются украинские компании.

Специалисты еще есть

Украинские компании, работающие в области нанотехнологий, как-то отстранены от внутреннего рынка, поскольку работают преимущественно на экспорт. «Сверхъемкие электронные схемы, новые виды материалов и топлива, лекарства, косметика — по всем этим направлениям сейчас идет работа в Украине. Эти же направления, по моему мнению, останутся перспективными на ближайшие 10-15 лет», — прогнозирует специалист по коммерциализации технологий Арарат Егизарян.

Как правило, украинские нанокомпании — это предприятия при университетах и НИИ, основателями которых зачастую являются ученые, овладевающие новейшими технологиями на коммерческих началах. Так, например, Донецкий физико-технический институт им. Галкина продвигает на рынок нанопорошки — использование этих материалов при производстве керамики, по информации разработчиков, увеличивает срок эксплуатации изделий вдесятеро. Ноу-хау ученых сегодня уже используется на некоторых шахтах Донбасса. НТЦ «Нанотехнология» разрабатывает покрытия и материалы с уникальными физическими и химическими свойствами, которые обеспечивают высокие показатели износоустойчивости.

«В советское время мы работали на оборонку — разрабатывали системы прицеливания для ракет. Те принципы и разработки, которые у нас были тогда, пригодны для использования в других сферах, — говорит Сергей Петренко, доктор технических наук, директор научно-производственного предприятия „Лилея“. — Мы начали производить приборы для формирования движения и управления им в микро- и нанопространстве. Догнать клетку, деликатно подойти к ней, зафиксировать ее — это не менее сложный комплекс работ, чем стыковка космических кораблей. Для всех этих операций необходимо оборудование, производством которого и занимается наше предприятие. На внутреннем рынке мы продвигаем пьезоэлектрические моторы. Одна из наших последних разработок — клапан на базе наномотора. Это высокоточный прибор, работающий со скоростью электронной схемы».

Министерствам сегодня не до нанотехнологий, у них финансирование уходит на латание дыр и выплату зарплат. Поэтому украинские нанокомпании существуют, в основном, вне национальных проектов и не получают государственного финансирования. Действующие же специалисты говорят следующее: «Некоторые дельцы, умеющие лихо отхватывать куски от Академии наук, в 90-х годах вывезли за границу немало перспективных разработок наших ученых и рассчитались за это обещаниями и воздушными замками. Эти люди сейчас создают нанотехнологические фирмы в Израиле и на Кипре. Теперь из-за них наши изобретатели остерегаются инвесторов». В принципе, такое происходило по всему постсоветскому пространству.

Академик Антон Наумовец еще до кризиса так обрисовал существовавшую обстановку: «Отечественная наука довольно естественно вошла в наноотрасль. Первые исследования на наноуровне украинские ученые вели еще в довоенные годы — работали с коллоидными растворами, изучали свойства нанопленок и наночастиц. И сейчас в некоторых областях нанознаний у нас имеются оригинальные разработки. Так, например, в Донецком физико-техническом институте им. А.А. Галкина НАН Украины предложен метод винтовой гидроэкструзии — винтовой деформации металлов под давлением, благодаря чему образуются новые материалы с нанокристаллическими зернами и улучшенными механическими характеристиками. В частности, прочность таких материалов возрастает вдвое.

Я бы выделил две самые перспективные области применения украинских нанотехнологий — электроника и материаловедение. Однако для успешной работы на наноуровне необходимо современное дорогое оборудование, на приобретение которого Украине часто не хватает денег. Развитию украинских нанотехнологий содействует международное сотрудничество. У нас общая с россиянами программа в области нанофизики и наноэлектроники, есть подобная украинско-немецкая программа, имеются также договоренности с другими государствами. Это сотрудничество обеспечивает украинским ученым доступ к самому современному оборудованию, без которого невозможны полноценные исследования. Конечно, нужна программа национального масштаба, которая позволила бы развить те направления украинских нанотехнологий, которые сегодня конкурентоспособны на мировых рынках. Нам очень важно не утратить темпы развития нанонауки. Если Украина потеряет свой потенциал в области нанотехнологий, она будет обречена на роль поставщика сырья для мировой экономики. Ведь в будущем даже успешное развитие медицины и сельского хозяйства будет едва ли возможным без внедрения наноразработок…».

Как видите, не ошибся академик. Программы до сих пор нет. Потенциал уходит, да и на роль поставщика сырья для мировой экономики в кризисный период уже также сложно претендовать. Конкурентов хватает.

И потенциал еще остается

Напомним, что Украина до сих пор сохранила кадры в своей авиа и космической отраслях. Причем, не только тех специалистов, кто работал еще в советских программах, но и растят новых. Как известно, каждый грамм, преодолевающий земное притяжение, обходится в копеечку. Но, кроме расходов, как для авиации, так и для космонавтики еще важны и объемы полезных грузов, и надежность всех агрегатов. Поэтому на флагмане подготовки научных кадров для этих отраслей — Национальном аэрокосмическом университете имени Жуковского «ХАИ» — композитам придают не менее важное значение, чем и металлам.

По словам кандидата технических наук М.А. Шевцовой, научная школа проектирования и производства изделий из композиционных материалов своим возникновением обязана Генеральному авиаконструктору академику НАН Украины О. К. Антонову. По его инициативе в 1963 году были начаты работы по внедрению стеклопластика в модификацию сельскохозяйственного самолета Ан-2М. В последующие годы в тесном сотрудничестве с АНТК «Антонов», УкрНИИТМ, УкрНИАТ, КБ А. Н. Туполева, КБ А. И. Микояна, Луганского завода «Горизонт» были разработаны новые конструктивно-технические решения лопасти воздушных винтов, киля самолета Ан-140, элементов механизации самолета Ан-148, сосудов высокого давления, трехслойных сотовых панелей солнечных батарей и многих других конструкций из полимерных композиционных материалов. Реализация полученных конструкторских решений позволило значительно снизить вес конструкции при увеличении ее прочности.

Большие научные и практические результаты достигнуты по созданию новых соединений деталей из композитов и металла. Спроектированные соединения имеют в полтора раза меньшую массу по сравнению с соединениями, используемыми ныне в авиационных структурах.

Ученые из АНТК «Антонов» подтвердили, что общая масса конструкций из композитов в самолете Ан-148 составила порядка 2550 кг или же 10,8% от его сухой массы, а доля в планере — 17%. Из композиционных материалов выполнены почти все агрегаты механизации крыла, рули и хвостовые панели оперения, створки и обтекатели шасси, зализы крыла и фюзеляжа, поперечные балки пола, капоты и воздухозаборники двигателей, и многое другое. При этом поверхность композиционных конструкций, выходящих на внешний контур, составила 42% от омываемой поверхности самолета. Практически полностью из композитов изготовлены агрегаты пассажирской кабины.

Учитывая специфику отрасли, где не все выставляется на показ, мы можем только перечислить основные типы конструктивных решений, по их доле в общей массе. Это интегральные цельнопрессованные конструкции с вентилируемым объемом и трехслойные конструкции с трубчатым заполнителем. Их доля — 38%. На процент меньше составляют трехслойные конструкции с сотовым заполнителем, включая детали интерьера. И 25% композитов приходится на конструкции с монолитной обшивкой, подкрепленной каркасом. С учетом нагруженности и экономических соображений в композитных конструкциях используются углепластики — 28% и стеклоорганопластики — 72%.

Из космоса на землю

Это только самолеты, а есть еще и ракеты. Разрабатывались они в сверхсекретном бюро в Днепропетровске. Сегодня ГП «Конструкторское бюро «Южное» продолжает свои разработки, в том числе и по композитам. Ведь в современных твердотопливных ракетах доля полимерных композитов составляет около 70% от общей массы конструкции без учета топлива. Специалисты из Днепропетровска уже не скрывают, как их бюро использует свои наработки и опыт в использовании композитов «в мирных целях».

Так недавно сотрудниками КБ «Южное» совместно с проектантами «Днепрогипромаша» и «Павлоградуголь» были разработаны, изготовлены и опробованы в шахтах стеклопластиковые изделия разного назначения: водонапорные и вентиляционные трубы, стойки усиления или ремонтины. В конструкциях изделий использованы стеклопластики со специальными свойствами — высокопрочные, огнестойкие, с антистатической защитой. Именно с теми свойствами, которых так не хватает сегодня в шахтах для обеспечения безопасности. Это оборудование уже прошло проверку на шахтах объединения «Павлоградуголь» с привлечением специалистов отраслевых институтов.

Далее о том, что не должны забывать металлурги. Трубы из черных металлов в условиях агрессивной шахтной среды через 3-4 года выходят из строя, требуя замены и давая тем самым работу труженикам ГМК. Но владельцы шахт уже знают, что стеклопластиковые водонапорные трубы в сравнении с металлическими имеют меньшую массу, не подвергаются электролитической коррозии и обладают высокой коррозионной стойкостью. При замерзании жидкости они не разрушаются, не зарастает внутреннее сечение, а срок эксплуатации составляет 25-30 лет. Опытная партия, изготовленная в КБ «Южное», уже прошла шахтные испытания, получив высокую оценку специалистов.

Еще одно важное место в шахтах — вентиляционное оборудование. Сейчас предпринимаются попытки усовершенствовать вентиляционные системы, предусматривающие наряду с нагнетанием свежего воздуха его отсос после перемешивания на участках с большой запыленностью. Для этого и разрабатываются новые схемы вентиляции и оборудования. В составе вытяжного вентиляционного комплекса предусматривается непрерывно наращиваемый по мере продвижения комбайна трубопровод диаметром 600-800 мм. Его наращивание осуществляется за счет присоединения коротких секций. И лучше всего в этих случаях использовать стеклопластик. Такой трубопровод уже был успешно испытан в составе вытяжного вентиляционного комплекса. Коэффициент эффективности очистки воздуха от пыли на рабочих местах машиниста комбайна и его помощника превысил 98%.

Южмашовцы позаботились и об ремонтинах — усилительных стойках. Взамен обычных деревянных был отработан простой в изготовлении и эксплуатации вариант стеклопластиковой стойки трубной конструкции. Новые стойки в 4 раза меньше весят при большей в 3 раза несущей способности. Они также не подвержены размоканию и гниению, а также пригодны для повторного использования.

Это только некоторые примеры использования новых материалов в разных сферах промышленности. И разработки не стоят на месте. Как показал московский форум, кризис не помеха для развития новых прогрессивных технологий. И это очень здорово, когда государство делает ставку на новое. Украинцам же в очередной раз остается ждать, когда пройдут выборы и надеяться, что новые вожди все-таки найдут время и средства для поддержания страны на том уровне, которого она достойна.

Источник: www.rusmet.ru

.