МИСиС ускоряет разработку новых материалов с помощью нового научно-исследовательского центра

НИТУ «МИСиС» открыл уникальный в стране и мире центр по ускоренному моделированию и созданию новых материалов «Термохимия материалов» под руководством к.т.н. Александры Хван. На одной площадке центра совмещаются серьёзные теоретические исследования и программное математическое моделирование с дорогостоящим высокотехнологичным оборудованием, позволяющим сразу на месте проводить необходимые эксперименты.

НИТУ «МИСиС» открыл уникальный в стране и мире центр по ускоренному моделированию и созданию новых материалов «Термохимия материалов» под руководством к.т.н. Александры Хван. На одной площадке центра совмещаются серьёзные теоретические исследования и 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 соединения посредством систем компьютерного моделирования и концентрируя экспериментальные усилия только на потенциально прорывных направлениях.

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. 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», — сказала Александра Хван.

С помощью современного программного обеспечения сотрудники ЦТМ 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 гр. С)). Оно дает возможность измерять даже самые малые тепловые эффекты и работать с металлическими, керамическими и наноматериалами.

«Мы строим термодинамические базы данных, которые будут покрывать не просто отдельные фазы, а целые системы. Потом к этим данным добавляется кинетическая база данных, проводятся необходимые эксперименты. Это ключ к поиску наиболее оптимальных составов будущих материалов для народного хозяйства», — отметила Александра Хван.

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, аэро-космическая 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 лаборатории для проведения уникальных исследований на мировом уровне. Уверена, что деятельность высокопрофессионального коллектива Центра термохимии материалов будет способствовать как повышению научного потенциала нашего вуза, так и развитию отечественного материаловедения в целом» — прокомментировала ректор МИСиС Алевтина Черникова

Свои первые шаги в науке молодые исследователи — магистры, аспиранты, младшие научные сотрудники — делают в Центре под руководством известных учёных с мировым именем, лауреатов премии Юм-Розери Алана Динсдейла (2000) и Эндрю Уотсона (2013)

Центр термохимии 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.

Директор Института биомедицинской инженерии Фёдор Сенатов на визионерской сессии «Прекрасное не далеко. Квантовый мир завтрашнего дня»Директор Института биомедицинской инженерии Фёдор Сенатов на визионерской сессии «Прекрасное не далеко. Квантовый мир завтрашнего дня»