Российские учёные превращают алюминий в сталь

Композит на основе сплава алюминия с нанотрубками из нитрида бора обладает выдающимися прочностными характеристиками
(фото Сергея Гнускова/МИСиС).

В стенах Национального исследовательского технологического университета МИСиС вот уже более двух лет функционирует лаборатория "Неорганические наноматериалы", в которой учёные занимаются развитием одного из новых и перспективных направлений науки. При помощи нанотрубок и наносфер из нитрида бора они придают алюминию характеристики стали.

Главой коллектива является профессор Дмитрий Гольберг. Он, окончив МИСис с красным дипломом, в 1993 году перебрался работать в Японию, и теперь является директором Центра нанотрубок Национального института материаловедения в Цукубе. Добившись выдающихся результатов за рубежом, он вернулся к работе в России по двухлетней программе мегагрантов Правительства РФ. Напомним, что, согласно программе, ведущие учёные мира могут создавать лаборатории и вести научные исследования не только на базе российских вузов, но и академий наук.

Композит на основе сплава алюминия с нанотрубками из нитрида бора обладает выдающимися прочностными характеристиками (фото Сергея Гнускова/МИСиС).

Финансирование в размере 150 миллионов рублей, полученное в 2011 году, позволило приобрести массу важного для научной работы оборудования, в том числе электронный микроскоп. На технику была потрачена основная часть мегагранта — 75% от 150 миллионов рублей. Зато новые приборы позволяют российским учёным конкурировать с ведущими мировыми научными центрами.

Теперь исследователи МИСиС занимаются разработкой "материала мечты" — перспективного композита на основе алюминия более прочного, чем самая прочная сталь, и при этом более лёгкого, чем традиционный алюминий. В мире всего два научных центра, настолько значительно продвинувшихся в исследованиях по данной теме, в России в МИСиС и в Японии в Цукубе.

Учёные, работающие в лаборатории "Неорганические наноматериалы" Московского института стали и сплавов (фото Сергея Гнускова/МИСиС).

Под руководством профессора команда учёных университета разработала материал на основе алюминия, такой же лёгкий, как и этот металл, но почти в 25 раз более прочный, что позволяет сопоставлять его со сталью. Это стало возможным благодаря уникальной для России и новой в мире технологии упрочнения материалов с помощью нанотрубок нитрида бора. В ближайшей перспективе исследователи из России намерены превысить прочность стали в 2-3 раза.

"Наш проект наполовину посвящён нанотехнологиям, наполовину — металлургии. В научном плане мы нащупали методы получения композитов, состоящих из лёгкого металла и очень прочной части из нанотрубок или наночастиц нитрида бора. Мы уже делаем несколько видов этих композитов.

Первый — когда нанокомпозиты создаются путём напыления металла на нанотрубки. Второй — когда смешиваются порошки и делается тонкая лента, которая выглядит как обычная алюминиевая, но в неё внедрены наноструктуры. Причём прочность этих структур превышает сталь в 50 раз. То есть достаточно немного добавить этих упрочняющих волокон в материал и тот становится намного прочнее", — отмечает Гольберг.

Ленты из "материала мечты" могут быть использованы для упрочнения других материалов. При своей видимой хрупкости, они также обладают уникальными характеристиками (фото Сергея Гнускова/МИСиС).

Сейчас университет подал заявку на продление мегагранта на два года с финансированием в 60 миллионов рублей. Половину этой суммы по условиям конкурса должен выделить МИСиС. "Поскольку мы закупили основное оборудование, то нам уже не придётся делать такие капитальные вложения. Можем направлять основную часть средств на реактивы, материалы, чтобы увеличить производство", — рассказывает профессор.

"Материал мечты" открывает новую ступень развития для автомобилестроения, авиации, космической отрасли, поскольку при значительном росте прочностных, термических характеристик происходит радикальное снижение веса техники, что позволяет перевозить большее число людей или объёмы грузов на большие расстояния, сокращать затраты топлива. Также такой материал найдёт применение и в биомедицинских технологиях.

Те самые нанотрубки нитрида бора, которые упрочняют структуру лёгкого металла. В отличие от чёрных углеродных нанотрубок они прозрачные, могут использоваться в оптике. Масштабная линейка – 1 микрометр (фото лаборатории "Неорганические наноматериалы"/МИСиС).

Конечно, пока стоимость его высока. Требуется время, чтобы удешевить его изготовление, выйти на промышленные масштабы. В университете нет возможности заниматься крупным производством. Но так как уникальным материалом уже заинтересовались в ряде организаций, в том числе в РУСАЛе и Сколково, то есть шанс выйти с ним на рынок.

Впрочем, пока, по мнению Гольберга, в России не очень охотно внедряют новые разработки. Может быть, нужно вводить какое-то льготное налогообложение, чтобы предприятиям было выгодно заниматься новыми технологиями, считает профессор.

Несмотря на то, что Гольбегу удалось организовать в России хороший рабочий коллектив, он признаётся, что в Стране восходящего солнца пока работать и достигать нужного результата гораздо проще. Кроме того, там живёт семья учёного. Но всё же дальнейшее развитие этой отрасли науки в России будет продолжаться.

Также по теме:
Американские учёные научились превращать цемент в металл 
Немецкие учёные создали новый лёгкий, но прочный материал 
Новый материал позволит роботам менять состояние с пластичного на жесткое 
Китайцы представили самый лёгкий материал
Новый ребристый материал отталкивает жидкость с рекордной скоростью
Представлен новый материал с регулируемой гладкостью
Графен в сочетании с металлом образует сверхпрочный материал

Сегодня