Основные направления научной деятельности ИНМиН

Сегодняшняя область интересов института новых материалов и нанотехнологий (ИНМиН) не ограничивается только металлами и полупроводниками, хотя эти материалы безусловно являются для нас приоритетными. Институт в настоящее время объединяет 17 творческих коллективов: девять кафедр, пять научно-исследовательских и образовательных центров и лабораторий, а также две межкафедральные лаборатории деятельность которых охватывает практически все существующие направления материаловедения – от стали и полупроводников до нанопорошков и композитов. В широком смысле слова наша область материаловедение - это то, что за рубежом называют Materials Science and Engineering. Решение основной образовательной задачи ИНМиН - подготовки кадров высшей квалификации в области науки о материалах, а также способах и методах управления их свойствами, невозможно без активного развития соответствующих научных направлений. Этих направлений много, и можно выделить лишь некоторые, являющиеся для института в настоящий момент приоритетными:
  • технологии и свойства наноструктурных и нанодисперсных материалов;
  • функциональные материалы и технологии создания электронной компонентной базы;
  • биосовместимые материалы и покрытия;
  • физика и химия аморфных и квазикристаллических материалов;
  • композиционные материалы и покрытия;
  • алмазные и керамические материалы со специальными свойствами;
  • материалы для атомной и водородной энергетики.

Наноматериалы являются одним из наиболее приоритетных направлений научной деятельности ИНМиН. Работы проводятся по различным направлениям: электронная структура и транспортные свойства углеродных нанотрубок, компьютерное моделирование некристаллических веществ и наносистем, теоретический анализ и численное моделирование квантовых точек и квантовых ям, свойства сцинтилляционных наноструктурных материалов и другие. Для получения наноматериалов используются как различные варианты химического диспергирования – золь-гель синтез, пиролиз аэрозолей солей, термообработка солей металлов, так и физические методы – интенсивная пластическая деформация, кристаллизация аморфных лент, помол в высокоэнергетических мельницах. Коллективами наработан большой опыт по получению и исследованию самых различных наноматериалов. К ним относятся: наноразмерные порошки металлов и керамики, наноструктурные порошковые и массивные композиты, ферриты с особыми физическими свойствами, нанопористые каталитические мембраны, материалы для топливных элементов, новые виды металлических связок для алмазного инструмента. Активно разрабатываются новые технологии создания наноматериалов и способы управления их физико-химическими характеристиками.

Микрофотографии наноразмерных материалов, полученных химическими методами: а) монокристаллическая частица кремния; б) частица никеля в оболочке оксида кремния. (Лаборатория нанодисперсных систем МИСиС, www.ultrafine.ru

В 2006 году в институте была образована межкафедральная лаборатория “Наноматериалы” (http://mklabnano.ru). К настоящему времени МКЛ “Наноматериалы” располагает не только практически полным спектром оборудования для проведения анализа и аттестации различных видов наноматериалов, но, и, что не менее важно, штатом специалистов, способных работать профессионально и творчески. В 2009 году высокий уровень компетенции лаборатории в области наноматериалов был официально признан ГК “Роснано”.

На кафедре МиФП проводят исследования и разрабатывают методы получения широкого спектра сталей и сплавов для использования в атомной энергетике, авиационно-космической технике, автомобилестроении. Для этого активно используют современные технологии механической, термической, химико-термической обработки, широко привлекают различные методы моделирования процессов деформации и разрушения, разрабатывают компьютеризированные средства для анализа структур, новые методы неразрушающего мониторинга состояния материалов. На основе методик нейросетевого моделирования созданы уникальные системы управления качеством и процессами получения металлов.

Разработка новых эффективных полупроводниковых устройств и материалов на основе диэлектриков – одно из основных направлений работы кафедр МППиД, ППЭиФПП, ТМЭ, лабораторий микроэлектроники и монокристаллов, центр акустооптики. Исследования в области полупроводниковых материалов и устройств охватывают широкий спектр актуальных направлений: полупроводники с алмазоподобной кристаллической решеткой, гетероэпитаксиальные структуры на основе нитрида галлия, монокристаллы ниобата лития с двудоменной структурой для создания микро- и наноактюаторов, материалы для отрезающих оптических фильтров и иммерсионных линз; эффективные двулучепреломляющие кристаллы для поляризаторов ИК области спектра; термоэлектрические материалы для анизотропных термоэлементов приемников тепловых потоков; силовые полупроводниковые диоды на непланарном кремнии; высокоэффективные светодиоды на основе гетероструктур; твердотельные рентгеночувствительные фотоприемные модули для беспленочных рентгеновских аппаратов; акустические фильтры, резонаторы, сенсоры, удвоители частоты на основе кристаллов лантан-галлиевых силикатов и т.д. При создании новых устройств широко применяются методы математического моделирования и новейшие технологии модифицирования поверхности полупроводников.

Синтез композитных сверхтвердых и жаропрочных материалов проводится методами СВС, с помощью камер высокого давления и с использованием других новейших методик и технологий. Достигнуты значительные успехи в создании новых материалов с уникальными свойствами: новых видов огнеупорной керамики металлургического назначения, жаропрочных и жаростойких композиционных материалов с интерметаллидной матрицей, поликристаллов нитрида бора, высокоизносостойких алмазных поликристаллов, модифицированных наночастицами. Все разработки имеют четко выраженную практическую направленность и благодаря уникальным эксплуатационным характеристикам активно востребованы промышленностью.

Образцы изделий на основе поликристаллических алмазов, модифицированных наночастицами (Лаборатория высокотемпературных материалов МИСиС)

Все теоретические и прикладные научные исследования имеют четко выраженную инновационную направленность и проводятся в тесном взаимодействии с профильными научными и коммерческими организациями, как отечественными, так и зарубежными. Достигнутые результаты обеспечили признание ведущей научной роли МИСиС в области материаловедения. К числу крупнейших заказчиков и партнеров относятся ГК «Росатом», ГК “Роснанотех”, ОАО ЧерМК “Северсталь”, ОАО «Гиредмет», Департамент науки и промышленной политики г.Москвы, ФГУП “Гознак” и многие другие частные и государственные компании.

Диденко Сергей Иванович,
Заместитель директора по научной работе,
Тел.: 8(499) 237-21-29
Е-mail: inmin@misis.ru