Подготовка специалистов будущего

Издание «Коммерсантъ» приводит слова главы Минпромторга России Антона Алиханова, что на отечественные предприятия обрабатывающей промышленности необходимо привлечь дополнительно 1,9 млн человек, из них 500–530 тысяч должны быть с высшим образованием. Это требуется исходя из целей, которые определены нацпроектами технологического лидерства. Это означает, что в высокотехнологичных сферах конкуренция за специалистов будет ещё выше, чем уже наблюдается.

Ответом на этот вызов стал запуск в НИТУ МИСИС программы специализированного высшего образования «Геометаллургия» в рамках пилотного проекта по обновлению национальной образовательной системы. Она выстроена в тесном взаимодействии с индустрией. К разработке учебных модулей и преподаванию привлечены специалисты компаний-партнёров: «ФосАгро», «Полюс», GV-Gold, «Росгеология», «Росатом», Группа компаний Б1, Kept, «Гинтелл», «Геомикс». Студенты участвуют в геологических исследованиях, знакомятся с технологическими процессами добычи и обогащения руды, работают с промышленными данными и лабораторным оборудованием. Благодаря этому выпускники получают практический опыт, который позволяет им совершить «бесшовный переход» из университета на работу в горно-металлургические компании. Такой подход органично соединяет фундаментальные знания с современными методами анализа данных и цифрового моделирования.

Что ждёт отрасль дальше

Ближайшие десять лет, вероятно, будут связаны с цифровизацией. Уже сегодня модели рудных тел начинают объединяться с потоками производственных данных, датчиками и алгоритмами машинного обучения.

Геометаллургия постепенно превращается из инструмента стратегического планирования в систему оперативного управления освоением месторождения. Алгоритмы способны прогнозировать поведение руды практически в реальном времени и корректировать параметры переработки — например, режим измельчения или флотации — ещё до поступления руды на фабрику. Либо, напротив, выбирать такую последовательность отработки месторождения, при которой на обогатительную фабрику длительное время поступает руда с одинаковыми характеристиками, что также повышает сквозную эффективность всей производственной цепочки.

Если раньше решения принимались реактивно — когда проблемы уже возникали на фабрике, — то сегодня отрасль движется к предиктивной модели, где большинство технологических сценариев просчитывается заранее. Это позволит повысить извлечение ценных компонентов и оптимизировать ресурсы горно-обогатительного комбината.

В итоге геометаллургия станет одним из ключевых подходов к освоению месторождений. Она также приведёт к появлению нового типа специалистов — инженеров, одинаково хорошо разбирающихся в геологии, горном деле, обогащении, металлургии и анализе данных.

Спрогнозировать, оптимизировать и повысить доходность

В горном деле должен действовать простой принцип: геологи находят руду, горняки её добывают, а обогатители и металлурги перерабатывают. На практике же эта последовательность нарушается.

Очень часто руда, перспективная на стадии разведки, вызывает ряд трудностей при добыче и переработке: хуже дробится и измельчается, дает низкое извлечение, содержит вредные примеси, которые снижают качество концентрата. Кроме того, существует тенденция к ухудшению качества минерального сырья. Снижается содержание ценных компонентов в породах, усложняются горно-геологические условия освоения месторождений, а требования к конечной продукции горно-обогатительных комбинатов — концентратам — растут.

Именно из этого противоречия и возникла геометаллургия. Это направление стремится рассматривать месторождение как единую систему: от геологического изучения до выплавки металла. Его задача — спрогнозировать характеристики руды и оптимизировать её добычу и переработку для повышения доходности производства.

Что делать, когда данных геологической разведки недостаточно?

Традиционная разведка месторождений в основном опирается на данные бурения и химического анализа проб. Часто этого оказывается недостаточно, чтобы точно сказать, какие сложности могут возникнуть.

Геометаллургия рассматривает залежи и как геологический объект, и как сырьевую базу для конкретных технологических процессов, эффективность которых зависит от изученности и особенностей полезного ископаемого. Помимо химического состава руды изучается её минеральный состав, прочностные свойства, особенности флотационного поведения. Затем параметры объединяют в единую систему и связывают с пространственным строением месторождения. В результате формируется геометаллургическая модель — трёхмерная карта, которая иллюстрирует распределение металлов и характеристики различных типов руды. Она помогает заранее понимать, какие участки легче перерабатывать, где возможны потери металла, а где потребуется корректировка технологических режимов. Это позволяет предприятиям экономить значительные временные и финансовые ресурсы.

Геометаллургические цифровые модели позволяют прогнозировать производительность

Часто при освоении месторождения складывается ситуация, когда все основные параметры сырья, поступающего на переработку, в норме, но при этом производительность обогатительной фабрики резко падает. Вскоре становится ясно, что при планировании горных работ не были учтены те или иные особенности рудного тела, которые ранее казались несущественными. Для снижения вариативности производственных показателей эксперты строят геометаллургические модели участка недр, на основании которых выполняется планирование горных работ.

Чтобы построить такую модель, специалисты изучают химический и минеральный составы, а также физико-механические свойства руды. Например, измеряют, насколько легко она дробится и измельчается, как влияет на износ оборудования, как ведёт себя в процессах флотации или выщелачивания. Затем эти данные сопоставляют с результатами лабораторных испытаний и распространяют на всё месторождение с помощью трёхмерных карт. По сути, цифровые модели отвечают на важный для инженеров и инвесторов вопрос: насколько эффективно и рентабельно будет предприятие.

Соединения РЗМ применяются для разработки новых материалов и устройств с уникальными свойствами, включая катализаторы, керамические материалы, пигменты, электронные устройства, фармацевтику и др. При этом традиционные методы получения их соединений, как правило, основаны на работе с разбавленными растворами, требуют повышенных температур и длительных стадий обработки, что снижает производительность и увеличивает объём солевых стоков.

Учёные НИТУ МИСИС предложили получать карбонат неодима осаждением из концентрированных азотнокислых растворов неодима насыщенными растворами углеаммонийных солей. Новая технология позволяет формировать однородные по форме и размеру частицы со структурой типа тангерита без длительной перекристаллизации и нагрева.

«Использование концентрированного раствора неодима позволило увеличить производительность процесса в 10 раз и сократить объём отходов как минимум в пять раз по сравнению с известными аналогами. Открывается возможность управлять морфологией частиц, что важно для производства катализаторов, керамики, пигментов и электронных компонентов», — сказала автор патента, д.т.н. Елена Богатырева, профессор кафедры цветных металлов и золота НИТУ МИСИС.

Второй патент описывает способ получения порошков диоксида церия — материала, востребованного, в частности, в автомобильных катализаторах и полирующих составах. В отличие от традиционных методов, основанных на длительном прокаливании, разработка учёных МИСИС использует СВЧ-нагрев суспензии карбоната церия.

«Метод позволяет сократить продолжительность термической обработки с нескольких часов до 1-2 минут, исключить стадии промывки и сушки осадка и снизить затраты на реагенты. В результате формируется порошок диоксида церия со сфероидальной формой частиц и высокой долей мелкодисперсных фракций, что повышает его эффективность для дальнейшего использования», — добавила Елена Богатырева.

Запатентованные способы ориентированы на создание технологических решений, пригодных для масштабирования и промышленного внедрения. Они расширяют возможности получения материалов на основе РЗМ и могут быть использованы при формировании современных ресурсосберегающих производственных процессов.

ГОСТ Р 72595–2026 «Трёхмерная биопечать эквивалентов тканей и органов. Базовые принципы. Термины и определения» разработан учёными НИТУ МИСИС в сотрудничестве с экспертами Ассоциации «Технологическая Платформа БиоТех2030» и лаборатории биотехнологических исследований «3Д Биопринтинг Солюшенс».

Ректор Университета МИСИС Алевтина Черникова отметила: «Утверждение национального стандарта — важный этап становления биопечати как полноценной отрасли в России. Разработка ГОСТ Р 72595–2026 стала возможной благодаря активной работе консорциума „Инженерия здоровья“, сформированного в Университете МИСИС в рамках стратегического технологического проекта госпрограммы „Приоритет-2030“. В тесном партнёрстве с индустрией коллектив наших учёных под руководством директора Института биомедицинской инженерии, молодого талантливого д.ф.-м.н. Фёдора Сенатова ведёт прорывные исследования, результаты которых позволят улучшить качество жизни множества людей. Именно в нашем вузе создан 3D-биопринтер, с помощью которого в декабре 2023 года проведена первая в мире операция с in situ биопечатью. А в октябре 2025 года впервые в практике применён разработанный нашими исследователями инновационный метод биопечати хрящей».

Стандартизация необходима для создания эквивалентов тканей и органов для регенеративной медицины, тестирования лекарственных препаратов, разработки персонализированных решений для пациентов. Наличие нормативной базы позволит повысить воспроизводимость результатов, ускорить трансфер технологий из лабораторий в клиническую практику и обеспечить безопасность разрабатываемых решений.

«До настоящего времени развитие трёхмерной биопечати в стране происходило преимущественно в рамках отдельных исследовательских проектов. Появление национального стандарта переводит эту сферу на системный уровень — с едиными требованиями, терминологией и подходами, необходимыми для масштабирования технологий и их внедрения в практику», — добавил управляющий партнёр «3Д Биопринтинг Солюшенс» Юсеф Хесуани.

Кроме того, стандарты создают «инфраструктуру доверия» через кодификацию знаний, единые методы и совместимость подходов.

«Тема биопечати активно обсуждается в мировой повестке, в частности, в рамках ИСО профильный технический комитет активно работает над стандартизацией в области органоидов. Разработка стандартов на терминологию, системы контроля качества, а также рекомендаций по применению в данной сфере способствует повышению доверия к новым технологиям со стороны регулирующих органов и потребителей», — отметил директор ФИЦ Биотехнологии РАН, официальный представитель в ISO/TC 276 «Биотехнологии» Алексей Фёдоров.

Документ закреплён за техническим комитетом по стандартизации № 326 «Биотехнологии» и вводится впервые, формируя единое понятийное поле и базовые принципы для всей отрасли.

«Важно отметить, что при разработке стандарта учитывался международный опыт стандартизации в данной сфере, а сам документ прошел всестороннее обсуждение среди экспертов из промышленности, науки и здравоохранения. Можно сказать, что Россия, таким образом, находится на передовом крае в этом вопросе, закрепляя данное перспективное направление в нормативном поле для регулирующих органов, а также задавая требования к качеству и безопасности такого рода технологий», — подчеркнула Софья Сапун, руководитель практики по отраслевому взаимодействию Ассоциации «ТП БиоТех2030».

Принятие ГОСТа открывает новые возможности для кооперации науки, индустрии и медицины, а также усиливает позиции России в глобальной повестке развития биомедицинских технологий.

Золотой медалью отмечено «Азотсодержащее комплексное удобрение пролонгированного действия и способ его получения». Разработчики: Александр Гороховский, Игорь Бурмистров, Денис Кузнецов, Елена Мазова. Проект также удостоен специального приза в номинации «Лучшее изобретение в сфере агропромышленного комплекса Российской Федерации» и награды Кубанского государственного аграрного университета.

Серебряную медаль получил «Способ повышения коррозионной стойкости NiTi-скаффолдов». Разработчики: Вероника Утяганова, Виктор Семин, Станислав Чернышихин, Мария Лянге, Мария Асеева, Владимир Егоров, Виктор Филинов, Леонид Федоренко, Артём Творогов, Вадим Шереметьев. Работа отмечена специальной наградой Всемирной ассоциации изобретательства и интеллектуальной собственности (WIIPA).

Бронзовой медалью награжден «Рабочий орган роботизированной медицинской системы и роботизированная медицинская система для 3D-биопечати». Разработчики: Станислав Петров, Александр Левин, Елизавета Кудан, Юсеф Хесуани, Фёдор Сенатов, Егор Демидов, Владислав Львов, Сергей Островский, Светлана Сенатова, Антон Назаренко. Проект удостоен специального приза имени Николы Теслы от Ассоциации изобретателей Белграда.

Салон «Архимед» — одно из крупнейших мероприятий в сфере изобретательства. Мероприятие ежегодно проходит при поддержке Администрации Президента Российской Федерации, Всемирной организации интеллектуальной собственности, Министерства обороны Российской Федерации, Федеральной службы по интеллектуальной собственности (Роспатент), Ассоциации «Лига содействия оборонным предприятиям», Международной федерации ассоциаций изобретателей (IFIA) и Международного инновационного клуба «Архимед». В этом году в салоне приняли участие представители 254 организаций из 25 стран и 30 регионов России, представившие около 500 разработок, включая 170 зарубежных проектов.

Алюминиевые сплавы широко используются в промышленности, однако на практике приходится выбирать: есть материалы с хорошими литейными свойствами, но недостаточно прочные, другие выдерживают нагрузки и нагрев, но склонны к трещинам или быстрому износу.

Исследователи Университета МИСИС объединили ключевые достоинства разных групп сплавов в одном материале и получили новую композицию на основе алюминия с добавлением цинка, магния, меди, циркония и хрома, а также редкоземельного элемента иттрия. Такие сплавы называются «кроссоверными».

«Мы сформировали в структуре сплава особую комбинацию фаз и наночастиц, которые упрочняют материал и повышают его стабильность при нагреве. Такой подход открывает новые возможности для создания лёгких и надёжных изделий, где ранее приходилось идти на компромиссы между прочностью, долговечностью и технологичностью», — сказал к.т.н. Андрей Поздняков, доцент кафедры металловедения цветных металлов НИТУ МИСИС.

Одной из особенностей разработки стало использование иттрия, который выполняет сразу несколько функций. С одной стороны, он улучшает литейные свойства сплава, снижая риск образования дефектов при затвердевании. С другой — способствует формированию термостойких частиц, которые препятствуют разрушению структуры при высоких температурах и длительной эксплуатации.

После специальной термической обработки новый сплав демонстрирует высокую прочность при комнатной температуре и сохраняет высокие механические свойства при нагреве до 200 °C. Такие показатели сопоставимы или превосходят характеристики ряда промышленных литейных алюминиевых сплавов, применяемых в ответственных узлах машин и механизмов. Испытания в солевом растворе показали, что материал медленнее разрушается в агрессивных средах, чем распространённые промышленные аналоги. Высокая коррозионная стойкость особенно важна для деталей, работающих во влажной среде или при контакте с техническими жидкостями. Новый сплав также отличается повышенной износостойкостью при трении. При этом он сохраняет низкую плотность и сравнительно малый коэффициент теплового расширения, что снижает риск деформаций при нагреве и охлаждении. Подробности исследования описаны в научном журнале Journal of Alloys and Compounds (Q1).

«В перспективе новый сплав может быть востребован для изготовления ответственных литых деталей, работающих при повышенных температурах и нагрузках, включая элементы двигателей, энергетического оборудования и узлы с повышенными требованиями к износо- и коррозионной стойкости», — добавила младший научный сотрудник лаборатории «Ультрамелкозернистые металлические материалы» НИТУ МИСИС Мария Главатских.

Работа проведена при поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 22-79-10142).

— Алексей Владимирович, «бережливое производство» — термин не новый. Почему о нём снова говорят так активно?

— Потому что изменилась среда. Раньше бережливость воспринималась как способ «сэкономить». Сегодня — как способ сохранить устойчивость и обеспечить выживаемость. Технологии производства стали гораздо сложнее, цепочки поставок — менее предсказуемыми, а требования к качеству — существенно выше. В этих условиях выигрывает не тот, кто больше производит, а тот, кто быстрее адаптируется.

Бережливое производство — это, по сути, управляемость процессов в динамичной среде. Это способность видеть потери, устранять избыточные операции и выстраивать поток создания ценности без разрывов за счёт постоянного перепланирования процессов. Речь уже не столько о сокращении складов и передельных затрат, сколько об архитектуре всей операционной модели компании.

— Часто звучат цифры о росте производительности до 70%. Насколько это реалистично?

— Такие оценки действительно приводят крупные корпорации. Но важно понимать контекст. Речь идёт не о «волшебном» росте за месяц, а о системной трансформации всей системы управления: пересмотре модели организации процессов, продуманной цифровизации, работе с вовлечённостью персонала.

Если предприятие десятилетиями работало по инерции, потенциал оптимизации действительно может быть очень высоким. Но бережливость — это не разовая кампания, а постоянная перенастройка и адаптация к меняющимся условиям.

— Могли бы вы привести реальные примеры реализации стратегии «бережливости» в металлургии?

— Можно приводить сотни и тысячи таких примеров — именно они, в частности, лежат в основе практической части обучения.

В группе «Северсталь» с помощью инструмента картирования потока оптимизировали логистику на аглофабриках, а через инструмент «Фабрика идей» внедрили тысячи небольших улучшений, предложенных рабочими, что принесло миллиардный эффект.

На НЛМК инструментарий «быстрой переналадки» на прокатных станах сократил время замены валков на 30 %, позволив выпускать на тысячи тонн продукции больше в месяц.

В группе ЕВРАЗ путем внедрения системы всеобщего обслуживания оборудования рядовые операторы обучились базовой диагностике, что радикально снизило количество аварийных остановок печей и станов.

— В чём главная ошибка при внедрении таких подходов?

— Подмена стратегии инструментами. Компании начинают внедрять канбан-доски, проводить кайдзен-сессии, но не меняют саму логику управления предприятием. В результате инструменты есть, а эффекта нет.

Бережливое производство — это прежде всего культура. Это изменение модели поведения на рабочих местах: от станка до кабинета генерального директора. Это способность руководителя видеть процесс целиком — от технических решений до действий конкретного сотрудника в цехе. Здесь техника, экономика и управление сходятся в единый вектор движения.

— Какую роль в этом играет цифровизация?

— Огромную. Современные производственные системы невозможно представить без работы с данными. Принятие управленческих решений опирается именно на них. Хочешь управлять — измеряй.

Но цифровизация не заменяет само мышление, а лишь усиливает его. Если процесс изначально выстроен хаотично, автоматизация только ускорит хаос. Поэтому важно сочетание цифровых инструментов и системного понимания операционной логики.

— Меняется ли запрос со стороны рынка труда?

— Существенно. Раньше ценились узкие специалисты — технолог, экономист, менеджер по закупкам. Сегодня востребованы специалисты, которые видят взаимосвязи: понимают производственный процесс, могут оценить экономические последствия управленческого решения и при этом владеют современными инструментами изменений.

Это эксперты на стыке знаний — управленцы нового типа. И уровень их доходов подтверждает спрос: по данным HH.ru, позиции в сфере операционной эффективности относятся к высокооплачиваемым.

— Можно ли научить системному мышлению?

— Можно создать образовательную среду, в которой оно формируется. Это работа с реальными кейсами, анализ ошибок, проектная деятельность. Когда человек не просто слушает лекцию, а пробует внедрять изменения — пусть сначала в учебном, игровом формате, — мышление начинает перестраиваться.

Очень важно, чтобы обучение не было оторвано от практики. Связь с реальным сектором экономики позволяет избежать академической абстрактности. Например, у нашего института среди партнёров — промышленные предприятия Объединённой металлургической компании, экосистемы Сбербанка и Альфа-Банка, предприятия группы СИБУР и другие.

— Насколько сложно совмещать такое обучение с работой?

— Если программа изначально спроектирована для работающих специалистов, это вполне реально. Полный онлайн-формат обучения, дистанционные инструменты групповой работы, индивидуальная проектная работа на кейсе собственного бизнеса позволяют встроить обучение в профессиональную жизнь, а не выпадать из неё. Более того, совмещение даёт дополнительный эффект: многие начинают применять инструменты прямо в своей компании, превращая учебные проекты в реальные изменения.

— Кому сегодня особенно важно разбираться в операционной эффективности?

— Любому специалисту, который планирует работать в промышленности или крупном бизнесе, а не только экономистам. Производство — это всегда система, управление которой требует понимания её логики. Мы живём в эпоху, когда эффективность становится конкурентным преимуществом страны в целом. И здесь подготовка управленцев для реального сектора — стратегическая задача.

В НИТУ МИСИС этим вопросам посвящена программа специализированного высшего образования «Операционная эффективность и бережливое производство в промышленности», реализуемая в рамках пилотного проекта по переходу на новую систему высшего образования. На ней управленческие подходы рассматриваются именно в отраслевом контексте и через призму реальных проектов. Но в более широком смысле речь идёт о формировании новой управленческой культуры — той, что способна работать в условиях постоянных изменений.

В мероприятии приняли участие: директор Института биомедицинской инженерии Фёдор Сенатов, заведующая лабораторией тканевой инженерии и регенеративной медицины НИТУ МИСИС Елизавета Кудан, директор НПЦ им. В.Ф. Войно-Ясенецкого Алексей Крапивкин и управляющий партнер компании 3Д Биопринтинг солюшенс Юсеф Хесуани.

Объединение клинического опыта центра и инженерных компетенций университета позволило создать площадку, где современные технологии интегрированы непосредственно в процесс терапии. Новая лаборатория станет центром индивидуализированного лечения и 3D-печати для медицинских задач. Ключевая особенность — взаимодействие врачей и инженеров, позволяющее повысить точность, безопасность и персонализацию хирургических вмешательств.

Исследовательский центр будет решать широкий спектр практических задач: создавать анатомические модели для хирургического планирования, разрабатывать фантомы и тренажеры для обучения врачей, адаптировать имплантаты под индивидуальные особенности пациентов, а также проектировать ортезы и экзоскелеты для реабилитации. Работа лаборатории направлена на повышение эффективности и безопасности сложных реконструктивно-пластических операций у детей, сокращение восстановительного периода после операции, внедрение инженерных подходов в клиническую практику, подготовку специалистов, владеющих инструментами цифрового моделирования и аддитивного производства. Отдельное направление связано с научными исследованиями, посвященными развитию и внедрению этих технологий в медицине.

Создание лаборатории стало важным шагом в развитии высокотехнологичной педиатрической помощи. Использование аддитивных технологий позволит ускорить внедрение современных методов лечения сложных патологий и укрепит позиции Москвы как одного из центров развития медицинских инноваций.

Ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова отметила: «Студенческое научное общество НИТУ МИСИС на протяжении многих лет служит проводником в удивительный, увлекательный мир науки для тысяч молодых людей. Оно объединяет студентов, интересующихся исследовательской деятельностью, помогает им найти научного руководителя и лабораторию, реализовать себя в проектах и мероприятиях от вузовского до международного уровня. СНО активно участвует в реализации таких проектов университета, как Рождественские лекции от учёных с мировым именем, ежегодная серия конференций „Дни науки“, Молодежная премия в области науки и инноваций, битва молодых учёных Science Slam MISIS и мн. др. Благодарю всех участников и наставников СНО за активную плодотворную работу, поздравляю с очередной победой!»

По итогам заочного этапа заявка Университета МИСИС набрала 92,7 балла из 100 возможных — это лучший результат среди вузов, претендующих на грант в размере 3 млн рублей. На очном этапе команда успешно защитила проект. В состав делегации от университета вошли: проректор по образованию Андрей Воронин, куратор СНО Александр Чубрик, председатель СНО Дарья Хлебникова, а также члены общества Елизавета Жорник и Екатерина Маслова.

Грантовая поддержка позволит развить уже известные проекты НИТУ МИСИС: Рождественские лекции, Science Slam MISIS, Всероссийскую школу СНО и многие другие. Также будут запущены новые форматы: мастер-классы и форум по технологическому предпринимательству, онлайн-курс для студенческих научных обществ, школа медиа и другие инициативы.

Проекты направлены на вовлечение молодежи в научную сферу, повышение престижа исследовательской деятельности и популяризацию образа молодого ученого. Особое внимание будет уделено расширению участия студентов в научно-исследовательской работе как внутри университета, так и на всероссийском уровне, в том числе в рамках Десятилетия науки и технологий.

В 2026 году на конкурс поступило 299 заявок, победителями стали 40 вузов. Оценка проводилась по ряду критериев, включая опыт студенческих коллективов, достижения в сфере молодежной науки и уровень реализуемых проектов. Общий грантовый фонд конкурса составил 100 млн рублей.

Алюминий обладает низкой плотностью, благодаря чему его используют для снижения массы конструкций. Однако традиционные алюминиевые сплавы и современные алюмоматричные композиты, упрочнённые частицами керамики, обладают существенным недостатком: при температурах выше 300°C они значительно теряют прочность.

«Учёные Университета МИСИС создали и запатентовали инновационный композит на основе алюминия, который при температуре выше 300°C демонстрирует прочность, близкую к конструкционной стали, оставаясь при этом почти в три раза легче. Разработка будет востребована в авиации, космонавтике, машиностроении, где детали и оборудование эксплуатируются в экстремальных условиях и агрессивных средах», — рассказала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.

Исследователи создали гибридный композиционный материал, в котором алюминиевая матрица одновременно армируется субмикрочастицами оксида алюминия и порошком титана.

«Мы не просто смешали два типа добавок — мы создали систему, в которой один из компонентов (титан) взаимодействует с алюминиевой матрицей на каждом этапе: от легирования до отжига, усиливая упрочняющий эффект оксида алюминия», — рассказал к.т.н. Алексей Просвиряков, старший научный сотрудник лаборатории «Ультрамелкозернистые металлические материалы» НИТУ МИСИС.

К частицам оксида алюминия, обеспечивающим повышенную жесткость композиционного материала, добавляют порошок титана. В ходе термообработки он вступает в реакцию с алюминием, образуя твёрдые и тугоплавкие интерметаллидные частицы. Они способствуют сопротивлению пластической деформации материала даже при высоких температурах, создавая дополнительный эффект упрочнения.

«Не менее важен и сам способ создания материала — механическое легирование. Интенсивная обработка в планетарной шаровой мельнице измельчает структуру до наноуровня, формируя множество ультрамелких и стабильных зёрен. Благодаря этим границам происходит значительное упрочнение материала», — добавил лаборант-исследователь кафедры металловедения цветных металлов НИТУ МИСИС Дмитрий Бекаревич.

Обычно магнитное поле увеличивает сопротивление металла и электронам становится сложнее двигаться из-за действующей на них силы Лоренца. Но в некоторых слоистых магнитных материалах происходит обратное: при включении магнитного поля сопротивление уменьшается и это магнитосопротивление не зависит от направления электрического тока и магнитного поля. Учёные наблюдали этот эффект во многих материалах, но объяснения ему не было.

Исследователи НИТУ МИСИС, Института электрофизики УрО РАН, Института химии твёрдого тела УрО РАН, Центра «Высокотемпературной сверхпроводимости и квантовых материалов» им. В.Л. Гинзбурга и Института исследований твёрдого тела и материалов имени Лейбница (Германия) выяснили, что причина во внутреннем строении таких кристаллов. В этих материалах соседние атомы ведут себя как магниты, направленные в разные стороны, что влияет на поведение электронов: они распределяются между слоями кристалла неравномерно и сильнее рассеиваются на дефектах, что увеличивает сопротивление. Когда материал помещают в магнитное поле, магнитный порядок ослабевает, электроны распределяются более равномерно, рассеяние уменьшается — и сопротивление падает.

«Разработанная модель позволяет не просто описать этот процесс, но и рассчитать, насколько изменится сопротивление. Более того, по таким измерениям можно определить важные параметры электронной структуры материала. То есть эффект становится инструментом диагностики взаимодействия магнитного порядка с электронами проводимости», — сказал д.ф.-м.н. Павел Григорьев, профессор кафедры теоретической физики и квантовых технологий НИТУ МИСИС, ведущий научный сотрудник Института теоретической физики им. Л.Д. Ландау РАН.

Модель проверили на слоистом антиферромагнитном материале EuSn₂As₂ — соединении европия, олова и мышьяка. Расчёты совпали с экспериментальными данными: теория правильно воспроизводит величину снижения сопротивления и его зависимость от магнитного поля.

«Предложенный механизм универсален и подходит для широкого класса слоистых антиферромагнитных металлов. Он описывает эффект как естественное свойство их электронной структуры, а не как случайную особенность конкретного образца. Результаты важны для развития спинтроники — области электроники, где используется не только заряд электрона, но и его спин. Понимание того, как магнитный порядок влияет на проводимость, помогает точнее создавать материалы с заданными характеристиками», — добавил Павел Григорьев.

Работа опубликована в журнале Communications Materials (Q1). Советом по физике низких температур Отделения физических наук РАН статья признана одной из пяти лучших в 2025 году.

Алгоритм опорных векторов — одна из базовых моделей классификации, которую обычно используют для распознавания изображений и цифр, а также в таких проектах машинного обучения, которые занимаются распознаванием раковых опухолей и разработкой новых лекарств.

«В предложенной модели информационный массив кодируют с использованием кудитов, то есть в квантовых состояниях с числом уровней больше двух, что позволяет обрабатывать больший объём информации, не наращивая число физических носителей. Работа приближает практическое применение квантовых компьютеров в задачах машинного обучения», — отметил директор Института физики и квантовой инженерии НИТУ МИСИС Алексей Фёдоров.

Согласно принципу работы алгоритма, кудиты переносят данные в многомерное пространство, где они впоследствии легко разделяются и классифицируются.

«Сначала на квантовое состояние кудита по очереди действуют квантовые вентили, в которых закодированы классические данные. После чего выполняют измерения всех регистров и на выходе получают обычную битовую строку — последовательность нулей и единиц. Наибольшая точность классификации данных была достигнута при 1024 итерациях цепочки из квантовых вентилей», — рассказывает аспирантка кафедры теоретической физики и квантовых технологий НИТУ МИСИС Елизавета Глазкова.

Полученный алгоритм учёные Университета МИСИС и Института нанотехнологий микроэлектроники РАН уже применяют в совместной работе по сегментации интерфейсов функциональных тонких пленок для перспективной микроэлектроники.

Подробности исследования опубликованы в научном журнале Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. Работа выполнена в рамках стратегического технологического проекта НИТУ МИСИС «Квантовый интернет» по программе Минобрнауки России «Приоритет-2030».

«Аддитивные технологии — это один из драйверов развития современной промышленности: их применение ускоряет производственный цикл, повышает эффективность использования материалов. Коллектив учёных Университета МИСИС под руководством д.ф.-м.н., профессора Сергея Николаевича Жевненко разработал и запатентовал инновационный метод, перспективный для металлургии и высокотемпературной электроники. Аддитивная технология позволяет создавать вольфрамовые нагреватели сложной геометрии и различных размеров, снижает трудоёмкость производства, улучшает надёжность изделия в экстремальных условиях эксплуатации», — рассказала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.

Вольфрамовые нагреватели — ключевой компонент оборудования, работающего при температурах от 1500 до 3000°C. Их устанавливают в вакуумных и защитных печах для спекания и термообработки, а также для выращивания кристаллов, пайки и плавки тугоплавких металлов. Широко используют в высокотемпературной металлургии и порошковых технологиях, а также при синтезе карбидов, нитридов и сверхтвердых соединений. Элементы устанавливают в лабораторном оборудовании, которое моделирует экстремальные условия для испытания новых сплавов, керамики и композитов. Однако традиционное изготовление вольфрамовых нагревателей трудоёмко из-за сложностей обработки металла, что ограничивает масштаб и эффективность их применения. Учёные МИСИС решили эту проблему с помощью аддитивных технологий, применив для производства нагревателя метод селективного лазерного плавления.

«Традиционные методы производства вольфрамовых нагревателей — выплавка, точение, ручная сборка составной конструкции — сложны и дороги, особенно если речь идёт о компактных изделиях с многокомпонентной структурой. Мы запатентовали технологию аддитивного производства, которая радикально упрощает устоявшиеся процессы», — рассказывает д.ф.-м.н. Сергей Жевненко, профессор кафедры физической химии НИТУ МИСИС.

Благодаря правильно подобранным режимам сплавления учёным удалось сделать вольфрамовый нагреватель цельным и не требующим дополнительной оснастки.

«Для печати мы использовали порошок чистого вольфрама с размером частиц в десятки микрометров. Поскольку этот металл плавится при очень высокой температуре, около 3422 °C, процесс требовал высокой мощности излучения и точной настройки технологических параметров. В установке селективного лазерного плавления мы локально расплавляли вольфрамовый порошок в атмосфере аргона, слой за слоем формируя изделие», — объясняет PhD Станислав Чернышихин, заведующий лабораторией аддитивного производства НИТУ МИСИС.

По словам к.ф.-м.н. Айнура Хайруллина, инженера 1 категории научного проекта кафедры физической химии НИТУ МИСИС, с помощью разработанной технологии можно в разы легче и дешевле, в сравнении с традиционными вольфрамовыми нагревателями, изготавливать элементы небольшого размера для научного и учебного применения. Это поможет без дополнительных затрат повысить скорость и эффективность исследований, в которых применяются высокотемпературные лабораторные методы. В целом разработка открывает путь к массовой печати вольфрамовых нагревателей для широкого спектра промышленных применений.

Работа выполнена при поддержке гранта РНФ 23-19-00657.

— За последние годы материаловедение сильно изменилось. В чём главное отличие современного подхода от того, что было раньше?

— Традиционно в материаловедении основное внимание уделялось химическому составу. Подбор компонентов, их соотношения и степени чистоты долгое время считался главным инструментом управления свойствами. Сегодня ключевым становится управление структурой на разных масштабных уровнях.

Даже без изменения химического состава можно существенно изменить свойства, если целенаправленно формировать специфические нано- и микроструктуры: например, размер и форму включений, характер границ фаз, распределение наполнителей, ориентацию волокон. Фактически материал начинают проектировать под конкретные условия работы.

— Почему именно наноструктурированные композиты считаются материалами нового поколения?

— На наноуровне во многом формируются механизмы длительной прочности, износостойкости и упругости. Именно здесь определяются процессы зарождения дефектов, распространения трещин и релаксации напряжений.

Композиты позволяют сочетать высокую прочность с малой плотностью, что принципиально важно для многих отраслей. Кроме того, появляется возможность задавать дополнительные функциональные свойства — электрические, магнитные, радиопоглощающие. Такие материалы можно адаптировать под конкретные условия эксплуатации, заранее закладывая в них необходимое поведение в ответ на нагрузку, температуру или внешние поля.

— Где подобные материалы уже реально применяются?

— В авиационной и космической технике их активно используют благодаря снижению веса при сохранении прочностных характеристик. В энергетике — например, при производстве лопастей ветрогенераторов и элементов, работающих при высоких температурах и нагрузках.

В судостроении важную роль играет сочетание коррозионной стойкости и малой массы. В строительстве композиты применяются при создании долговечных и устойчивых конструкций. В медицине — при изготовлении эндопротезов, имплантатов и экзоскелетов, где одновременно важны прочность и биосовместимость.

Могу привести примеры из НИТУ МИСИС, так как наш университет является лучшим материаловедческим вузом России. Например, для биомедицины созданы «самоупрочнённые» композиты из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, где и волокна, и матрица имеют одну природу, что обеспечивает рекордное сочетание прочности, ударной вязкости и биосовместимости. Наши учёные разработали проводящие полимерные композиты, которые могут заменить металлы в энергетике и электронике, сочетая высокую тепло- и электропроводность с малой массой и технологичностью.

Для энергетики и высокотемпературных применений предложены износостойкие композиты на основе высокоэнтропийных сплавов, упрочнённых наночастицами оксида алюминия, с многократным ростом износостойкости и снижением окисления.

— Какие специалисты сегодня наиболее востребованы в области композитных материалов?

— В первую очередь те, кто умеет работать с реальными материалами, а не только с теориями. Это специалисты, понимающие, как структура влияет на свойства, и способные одновременно участвовать в фундаментальных исследованиях и прикладных проектах.

— Возможна ли такая подготовка в университетской среде?

— Да, если обучение тесно связано с научной работой. В этом случае студенты вовлекаются в проекты уже на этапе обучения — иногда с первого курса. Инфраструктура исследовательского университета позволяет работать с современными методами и оборудованием, что принципиально важно для формирования практических навыков и понимания реальных задач материаловедения.

— Если говорить о подготовке кадров, какие образовательные форматы сегодня наиболее эффективны?

— Обучение должно строиться вокруг реальных исследовательских задач — с возможностью индивидуальной образовательной траектории и работы в лабораториях.

Такой подход, в частности, реализуется в магистерских программах по технологиям наноструктурированных композиционных материалов в НИТУ МИСИС — как части общей научной экосистемы университета, ориентированной на современное материаловедение.

— С какими вызовами сегодня сталкиваются разработчики новых материалов?

— Основная сложность заключается в том, чтобы точно спрогнозировать поведение материала на протяжении всего срока службы. Важно заранее понимать, как именно композит будет разрушаться или деградировать в реальных условиях эксплуатации.

В связи с этим возрастает роль ускоренных методов тестирования, которые позволяют за относительно короткое время получить информацию о процессах, растянутых в реальности на годы и десятилетия. Без таких подходов внедрение новых материалов становится слишком долгим и рискованным.

Моделирование сегодня стало не вспомогательным, а обязательным инструментом. Активно используется анализ цифровых изображений микроструктуры, а математические модели позволяют прогнозировать свойства ещё до создания самих материалов.

Эксперимент и цифровые расчёты работают как единая система. Например, в лаборатории ускоренных частиц НИТУ МИСИС исследование наноструктуры осуществляется с помощью синхротронного излучения методом малоуглового рассеяния. Расшифровка полученных спектров в принципе невозможна без построения цифровой модели наноструктуры материала. Всему этому мы учим на программе специализированного высшего образования «Технология наноструктурированных композиционных материалов», реализуемой в рамках пилотного проекта по переходу на новую модель высшего образования.

По параметрам суперконденсаторы занимают промежуточное место между обычными конденсаторами и аккумуляторами. Они способны очень быстро заряжаться и разряжаться, выдерживают десятки тысяч рабочих циклов. Их характеристики во многом зависят от материала электродов — и для их изготовления зачастую используют активированный уголь, традиционное производство которого требует существенных затрат времени и энергии.

Учёные МИСИС и НИИ ПМТ предложили альтернативу традиционным методам его получения. Вместо длительного нагрева в печах исследователи применили микроволновую обработку в специальном волноводе в режиме бегущей волны. В такой системе микроволновое излучение эффективно поглощается всем образцом, а это позволяет нагревать материал быстро и по всему объёму. В качестве исходного сырья они использовали хлопковые отходы текстильного производства — доступный и возобновляемый материал с высоким содержанием углерода.

«Весь процесс превращения исходного хлопка в углерод и формирования пористой структуры занял менее пяти минут. Для сравнения: классическая термическая обработка требует более полутора часов и значительно больших энергозатрат. Полученные углеродные материалы имеют развитую иерархическую пористую структуру», — отметил ассистент кафедры физической химии НИТУ МИСИС, младший научный сотрудник НИИ ПМТ Валентин Берестов.

У традиционных аналогов преобладают очень мелкие поры, в которые ионам электролита сложно быстро проникать, а в новом материале формируется удачное сочетание и мелких, и более крупных каналов. Это облегчает движение ионов внутри электрода и повышает эффективность работы суперконденсатора, особенно при высоких нагрузках.

Испытания показали, что образцы сохраняют более 95% ёмкости даже после 20 тысяч циклов зарядки и разрядки. При высоких токах они демонстрируют более высокие характеристики, чем активированные угли, полученные традиционным способом. Подробности исследования опубликованы в научном журнале Journal of Energy Storage (Q1).

«Микроволновое излучение и раньше использовали для получения активированного углерода, но обычно это делается в так называемых печах резонаторного типа — по конструкции почти таких же, как обычные бытовые печи-микроволновки. И в этом случае по скорости получения или качеству материала результат не всегда превосходил традиционные методы. В нашей работе предложено оригинальное техническое решение: облучать образец в волноводе. Это позволяет радикально повысить скорость получения материала с нужными свойствами, а использование для этого текстильных отходов снижает нагрузку на окружающую среду и соответствует концепции экономики замкнутого цикла, где отходы становятся ресурсом», — добавил к.ф.-м.н. Илья Кречетов, доцент кафедры физической химии НИТУ МИСИС.

Технология может быть масштабирована и адаптирована под другие виды биомассы. В перспективе это открывает путь к быстрому и экологичному производству материалов для систем хранения энергии нового поколения — от портативной электроники до электротранспорта и промышленной энергетики.

Школа направлена на развитие и интеграцию совместной научно-исследовательской деятельности молодых исследователей, научных организаций и отечественных высокотехнологичных компаний. Участниками, прошедшими отбор, стали в том числе победители Конкурса для молодых ученых, реализованного Фондом совместно с РАН и крупными отечественными компаниями, — авторы инновационных разработок в 10 приоритетных наукоемких отраслях. Они получат возможность познакомиться с передовыми исследованиями и разработками наукоемких компаний в различных отраслях экономики, входящих в Группу АФК «Система», а также сформировать профессиональные контакты с коллегами и ведущими экспертами.

«Для Корпорации, объединяющей компании в большинстве приоритетных наукоемких отраслей, принципиально важно готовить кадры для собственных предприятий. Мы заинтересованы в том, чтобы решения молодых ученых становились частью широкой кооперации и усиливали национальную повестку в сфере исследований и разработок. Эту работу АФК „Система“ ведет совместно с Благотворительным фондом „Система“, выстраивая устойчивое партнерство науки и индустрии», — рассказал Тагир Ситдеков, президент АФК «Система», председатель Попечительского совета Благотворительного фонда «Система».

Государственная поддержка молодых ученых в рамках Десятилетия науки и технологий и развитие научно-технического сотрудничества со странами Азии также стали темами для обсуждения в рамках первого дня Школы.

«Каждая из 12 инициатив Десятилетия науки и технологий открыта для участия молодых ученых: от проектов научного волонтерства до яркого представителя инициативы „Третий семестр“ — Школы для молодых ученых и организаторов науки. Школа не только объединяет талантливых исследователей со всей страны, но и создает условия для их прямого взаимодействия — друг с другом, с академическими институтами и высокотехнологичными компаниями, помогая в дальнейшем профессиональном развитии», — отметил Андрей Воронин, заместитель председателя Координационного совета по делам молодежи в научной и образовательной сферах Совета при Президенте Российской Федерации по науке и образованию, проректор по образованию Университета МИСИС.

Индустриальными партнерами Школы стали более 20 высокотехнологичных компаний АФК «Система», которые открыли двери своих R&D-площадок для молодых ученых, среди которых ГК «МЕДСИ», Группа «Эталон», ГК «Спутникс», «Биннофарм Групп», Центр Исследований и Разработок, Система-БиоTех, Natura Siberica, Национальная Газовая Компания, Центр водородной энергетики, холдинг «ЭРСО», АО «БЭСК», Сегежа Групп, BN Group, АХ «СТЕПЬ» и другие. Помимо экскурсий, в рамках программы запланированы встречи с представителями руководства бизнеса, посвященных инновационной инфраструктуре, интеллектуальным системам, инновациям в ресурсных и инфраструктурных отраслях и развитию биотехнологий.

Защита интеллектуальной собственности научных разработок станет еще одной важной темой Школы. Федеральная служба по интеллектуальной собственности (Роспатент) — один из ключевых партнеров Фонда в рамках реализации проектов по поддержке молодых ученых — проведет для участников лекторий «От идеи до продукта: защита и развитие инноваций».

Школа для молодых ученых и организаторов науки станет площадкой для запуска еще одного проекта БФ «Система» — серии лекций от ученых-визионеров «Системный лекториУМ», в рамках которой исследователи и все желающие смогут познакомиться с перспективными направлениями развития науки и технологий в стране.

«Разработки Университета МИСИС успешно применяются в различных инновационных наукоёмких отраслях — от медицины до авиации и космоса. Новый алюминиевый сплав с добавлением олова, созданный нашими исследователями под руководством молодого талантливого доктора технических наук Торгома Акопяна, перспективен для отраслей, где важно сочетание прочности и лёгкости: использование запатентованного материала значительно удешевит производство высоконагруженных деталей в авиационной, космической и транспортной отраслях», — рассказала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.

Сначала все компоненты расплавили, смешали и отлили в слитки. Затем эти слитки раскатали в листы, что уплотнило структуру металла. Самый важный этап — термическая обработка: сначала сплав закалили, а затем применили метод старения. На последней стадии микродобавка олова спровоцировала образование внутри металла множество сверхмелких медьсодержащих частиц, которые и придают материалу высокую прочность.

«Важно отметить, что прирост достигается без использования дорогостоящих или токсичных легирующих добавок, таких как серебро или кадмий, и с сохранением способности к высокой деформации без разрушения. Из сплава можно создавать силовые элементы планеров, рам, креплений и узлов шасси в аэрокосмической промышленности», — сказал д.т.н. Торгом Акопян, старший научный сотрудник кафедры обработки металлов давлением НИТУ МИСИС.

Новый состав и режимы обработки позволяют управлять структурой материала на наноуровне, благодаря чему его ключевые механические параметры — пределы прочности и текучести — повышается на 30–40% при сохранении высокой пластичности. В транспортном машиностроении сплав может быть использован при производстве высоконагруженных компонентов для автомобилей, поездов и спецтехники: кузовов, рам, элементов подвески. Также можно производить все основные виды деформированных полуфабрикатов: катаные плиты и листы, поковки, а также прессованные прутки.

«Преимущество метода заключается в его полной совместимости с существующей промышленной инфраструктурой. Для перехода на выпуск нового сплава не потребуется дорогостоящего переоснащения цехов — можно использовать стандартное оборудование для литья, прокатки и термообработки. Это обеспечивает низкий порог внедрения и быструю окупаемость технологии», — объяснил д.т.н. Николай Белов, главный научный сотрудник кафедры обработки металлов давлением НИТУ МИСИС.

Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 23-79-10147).

«Коллектив учёных НИТУ МИСИС под руководством д.т.н., профессора Николая Александровича Белова, входящего в число самых цитируемых исследователей мира, разработал инновационный алюминиевый сплав с содержанием кальция и титана. Материал обладает высокими литейными свойствами и исключительной деформационной пластичностью. В перспективе из нового сплава можно создавать лёгкие и долговечные детали для машиностроительной промышленности», — рассказала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.

Традиционные сплавы из алюминия и кремния широко распространены в производстве благодаря хорошим литейным свойствам, малой плотности и низкой стоимости. Однако они обладают существенным недостатком — низкой пластичностью. Из-за этого они неспособны выдерживать ударные нагрузки и сложные деформации, что значительно ограничивает их сферу применения. Учёные НИТУ МИСИС предложили альтернативу на основе системы алюминий-кальций с добавлением титана.

«Мы обнаружили новое соединение, включающее алюминий, кальций и титан. При застывании расплава формируется тройная компактная фаза вместо грубых и хрупких кристаллов, которые ухудшают деформируемость сплавов», — сказала д.т.н. Евгения Наумова, доцент кафедры обработки металлов давлением НИТУ МИСИС.

С подробными результатами исследования можно ознакомиться в научном журнале Materials Letters.

«При затвердевании сплава в нём формируется структура, которую мы называем „природным композитом“. Её можно сравнить с армированным материалом: мельчайшие твёрдые частицы равномерно распределены в пластичной алюминиевой основе. Твёрдость закономерно возрастает с увеличением доли этих частиц. Оптимальное сочетание свойств продемонстрировали сплавы, содержащие 0,5% титана», — добавил д.т.н. Николай Белов, главный научный сотрудник кафедры обработки металлов давлением НИТУ МИСИС.

Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 23-79-30015).

Водород — один из самых перспективных энергоносителей, однако его хранение и транспортировка остаются технологически сложными задачами. Газ легко воспламеняется и требует либо высокого давления, либо низких температур. Одной из альтернатив являются твёрдотельные накопители — специальные металлические сплавы, которые обратимо поглощают газ, образуя гидриды. Металл «запирает» водород в своей кристаллической решетке, а при нагреве или снижении давления — выпускает.

Одним из наиболее изученных материалов для таких систем является интерметаллический сплав титана и железа (TiFe). Он относительно недорогой, устойчивый к многократным циклам поглощения и выделения водорода и не содержит дорогостоящих редкоземельных элементов. Однако при его изготовлении поверхность материала покрывается тонкой оксидной плёнкой. Этот слой препятствует проникновению водорода внутрь сплава, поэтому перед первым использованием материал приходится подвергать специальной активации — нагреву и обработке под высоким давлением. Такие процедуры усложняют эксплуатацию и повышают стоимость систем хранения.

Учёные НИТУ МИСИС нашли способ устранить эту проблему, добавив к составу хром и серу. Первая добавка позволяет снизить рабочие давления поглощения и выделения водорода, а вторая модифицирует поверхностный оксидный слой, делая его более проницаемым для водорода. В результате материал начинает эффективно взаимодействовать с водородом без предварительной активации. При этом в его составе отсутствуют дорогие редкоземельные элементы, такие как лантан, ванадий или церий, которые часто используются в аналогичных материалах.

«Главная новация и отдельный экологический плюс нашей разработки в том, что сера вводится не в чистом виде, а в составе дешёвого сульфида железа, который безопаснее чистой серы. Атомы серы встраиваются в оксидную плёнку на поверхности сплава, создавая неровности и шероховатости. Так молекулам водорода проще проникать через барьер. В результате сплав больше не нуждается в сложной активации, он начинает поглощать водород сразу, при комнатной температуре и сравнительно низком давлении, всего 1,6-3 атм — это в 20-40 раз ниже, чем для обычного сплава TiFe», — сказал аспирант кафедры физического материало­ведения НИТУ МИСИС Артём Король.

Важным преимуществом разработки является и её стабильность. Сплав сохраняет свои свойства при многократных циклах поглощения и выделения водорода, что важно для энергетических систем длительной эксплуатации. Подробности исследования опубликованы в научном журнале Energy & Fuels (Q1).

«Новый сплав изготавливается из доступных компонентов с использованием дуговой или индукционной плавки в инертной атмосфере — технологий, хорошо освоенных в промышленности. Разработка перспективна для масштабирования и внедрения в стационарных системах хранения водорода для энергетики, в установках резервного электроснабжения, а также в автономных энергетических комплексах», — отметил д.т.н. Владислав Задорожный, профессор кафедры физического материало­ведения НИТУ МИСИС.

Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда, проект № 24-22-00246.

Благодаря активному развитию аддитивных технологий учёные уже умеют создавать уникальные по форме и структуре имплантаты, полностью адаптированные под конкретного пациента. Однако инфицирование после установки ортопедических протезов остается одной из наиболее серьезных проблем современной медицины.

«Одно из самых быстроразвивающихся направлений в современной медицине — 3D-печать, обеспечивающая создание индивидуальных имплантатов с высокой точностью и биосовместимостью. Сложная геометрия таких медизделий затрудняет нанесение любых покрытий. Исследователи Университета МИСИС под руководством ведущего материаловеда страны, директора НИЦ „Неорганические наноматериалы“, д.ф.-м.н., профессора Дмитрия Владимировича Штанского разработали новую технологию нанесения антибактериальных покрытий на персонализированные имплантаты. Кроме защиты от инфицирования, такие покрытия позволят улучшить совместимость медицинского изделия с нативными тканями», — рассказала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.

Учёные НИТУ МИСИС, НИЦЭМ им. Н. Ф. Гамалеи и Центрального электрохимического научно-исследовательского института Индии (г. Караикуди) выяснили, какие дозировки серебра, меди и цинка справляются с бактериями и грибами в разных средах наиболее эффективно, а также опробовали несколько способов нанесения антимикробных составов с помощью доступных и легко масштабируемых электрохимических методов.

«Мы экспериментально выявили оптимальные концентрации металлов для защитного покрытия, так как они по-разному проявляют свою антимикробную активность. Ионы серебра повреждают мембрану и цитоплазму клеток бактерий, блокируют для них перенос кислорода, инактивируют ферменты и нарушают репликацию ДНК. Ионы меди производят реактивные формы кислорода, которые проникают в клетки бактерий и вызывают разрушение их мембран, ДНК и ферментов. Ионы цинка тоже производят реактивные формы кислорода и повреждают мембраны микробных клеток, а также формируют гидроксильные группы, которые препятствуют адгезии бактерий», — объясняет к.т.н. Константин Купцов, старший научный сотрудник научно-учебного центра самораспространяющегося высокотемпературного синтеза МИСИС-ИСМАН.

Также учёные опробовали разные технологии нанесения покрытий: плазменно-электролитическое оксидирование, анодирование и катодное осаждение. Подробности исследования опубликованы в научном журнале Surface & Coatings Technology (Q1).

«Мы экспериментально подтвердили, что не только состав, но и технология нанесения защитного покрытия влияет на антибактериальную активность его компонентов. Так, плазменно-электролитическое оксидирование отдельно или в сочетании с катодным осаждением показало наилучшие результаты. Эта технология формирует микро- и нанопористый слои, содержащие бактерицидные металлы, ионы которых постепенно высвобождаются и воздействуют на бактерии, — рассказывает д.ф.-м.н. Дмитрий Штанский, директор НИЦ „Неорганические наноматериалы“ НИТУ МИСИС. — В перспективе дополнительно на поверхность можно наносить гидроксиапатит — материал, похожий на минеральную часть костей — или добавлять белки, стимулирующие рост костной ткани».

Работа выполнена при поддержке Минобрнауки России (Соглашение № 075-15-2023-469), а также Министерства науки и технологий Индии.

Ранее учёные уже придавали тканям либо антибактериальные, либо водоотталкивающие свойства. Однако так, чтобы всё это работало вместе, сохраняло свои свойства в течение продолжительного времени и было полностью безопасно для человека — нет. Исследователям НИТУ МИСИС это удалось впервые.

Данного результата удалось добиться за счет включения в ткань гибридных наночастиц на основе нитрида бора и оксида цинка. Для того чтобы наночастицы лучше распределялись по поверхности волокон ткани и крепко с ней связывались, их предварительно обрабатывали соединением диэтилентриамином (ДЭТА), так образовывались аминогруппы на поверхности частиц. Благодаря этому они смогли сформировать водородные связи с целлюлозой, которая является основным компонентом хлопка, таким образом обеспечивая стабильность полученных материалов.

«Нанотекстильные материалы широко распространены, тем не менее основной проблемой таких материалов остается потеря их функциональности при использовании. Ранее нами была разработана технология с использованием ДЭТА, которая позволяла сохранить более 50% частиц на поверхности даже спустя 40 стирок. Тем не менее, ткань все равно потеряла желаемые характеристики, поскольку моющие средства содержат большое количество поверхностно-активных веществ, которые обволакивают частицы, тем самым мешая им выполнять свои функции. Целью данной работы было получение материалов, которые обладая антибактериальной активностью и гидрофобностью, способны очищаться от загрязнений альтернативным путем, а именно под действием солнечного света, что и было успешно достигнуто за счет включения фотокаталитических частиц ZnO. При этом было показано, что ткани полностью безопасны и не вызывают раздражения при контакте с кожей в течение 24 ч», — сказала Елизавета Пермякова, младший научный сотрудник научно-исследовательского центра «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС.

Оксид цинка дозированно высвобождает антибактериальные ионы на поверхности ткани, не проникая в кожу, благодаря чему материал не вызывает раздражения и безопасен для длительного ношения.

Покрытие обладает высокой водо- и грязеотталкивающей способностью. Угол контакта с водой составляет 145°, поэтому она не впитывается, а собирается в капли и скатывается с поверхности, унося с собой частицы пыли и грязи. После 24 часов в жидкости ткань сохраняет до 92,6% покрытия, тогда как немодифицированный аналог теряет более трети частиц. Подробные результаты — в научном журнале Applied Surface Science (Q1).

«Главная особенность — сочетание антибактериального эффекта со светоактивным очищением. Под воздействием ультрафиолета нанопокрытие на основе оксида цинка запускает химическую реакцию, разлагающую органические загрязнения: компоненты пота, пищевых пятен или напитков. Таким образом ткань не только отталкивает загрязнения, но и разрушает те из них, которые остались на поверхности», — отметил д.ф.-м.н. Дмитрий Штанский, директор научно-исследовательского центра «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС.

Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 25-19-00458), а также в рамках реализации стратегического технологического проекта НИТУ МИСИС «Биомедицинская инженерия и биоматериалы» по программе Минобрнауки России «Приоритет-2030».

По данным крупнейшей международной базы научных публикаций Scopus, только в 2025 году по тематике антибактериальной активности опубликовано свыше 23 тысяч статей. Во многих из них речь идёт не о поиске «универсального антибиотика», а о принципиально иной стратегии — поверхностной функционализации медицинских изделий, чтобы они сами по себе были активными участниками борьбы с патогенами. Такой подход к антимикробной защите подходит, к примеру, для ортопедических и дентальных имплантатов, урологических катетеров, раневых повязок, масок для дыхания, фильтров для контура аппарата искусственной вентиляции легких, пищевой упаковки, а также для формы медицинского персонала.

Учёные создают всё больше сложных наноматериалов с заданными свойствами, получая более сильный и управляемый антибактериальный эффект. Совершенствуют способы поверхностной обработки, меняют морфологию и топографию их поверхности и, наносят многофункциональные бактерицидные покрытия. Создают гидрогели нового поколения — мягкие материалы, которые помогают тканям заживать и при этом защищают рану от инфекции. Активно развиваются такие подходы, как высвобождение бактерицидных ионов металлов (серебра, меди и цинка), контролируемая доставка лекарственных веществ, подавление формирования микробных биоплёнок и контактное разрушение бактериальной клетки за счёт особенностей поверхности. Среди наиболее перспективных решений — фотокаталитические системы на основе оксидов титана, цинка и меди, а также модифицированные наноструктуры, способные эффективно генерировать активные формы кислорода. Такие высокореакционные радикалы повреждают клеточную стенку бактерий и запускают в них разрушительные окислительные процессы. Отдельное направление — создание гибридных покрытий, сочетающих сразу несколько механизмов действия антибактериальной защиты, так как комплексный подход снижает вероятность, что бактерии адаптируются к одному конкретному фактору. При этом учёным важно контролировать не только эффективность антимикробного эффекта, но и его управляемость.

Одна из неочевидных проблем при масштабировании подобных разработок заключается в разнящихся получаемых результатах. Это объясняется сложностью биологических процессов, ведь на активность антибактериальной защиты влияет не только её выверенный механизм действия, но и условия среды: механические нагрузки, иммунный ответ организма, присутствие смешанных микробных сообществ. Поэтому параллельно с разработкой новых материалов идёт пересмотр подходов к их тестированию.

В целом разработка антибактериальных материалов всё больше смещается от метода проб и ошибок к осознанному проектированию медицинских изделий с заранее заданными свойствами. Сейчас в центре внимания учёных — многофункциональные и адаптивные системы, способные реагировать на изменения среды и работать локально там, где возникает очаг инфекции.

Следующий рубеж исследований антимикробной защиты находится на пересечении микробиологии, инженерии поверхностей и машинного обучения: с помощью компьютерного моделирования учёные смогут прогнозировать эффективность материалов ещё до их синтеза, ускоряя путь от лабораторных экспериментов к практическому применению в условиях растущей устойчивости бактерий.

Более подробно с исследованиями антимикробных биоматериалов можно ознакомиться в обзоре, опубликованном в журнале «Успехи химии» (Q1).

«Разработки Университета МИСИС, ведущего вуза страны в области новых технологий и материалов, успешно применяются в различных наукоёмких отраслях. Под руководством выдающегося учёного, члена-корреспондента РАН, профессора Евгения Александровича Левашова коллектив наших исследователей создал сверхтвёрдые покрытия, которые найдут применение в экстремальных условиях — при высоких температурах, в агрессивных средах. Сплав на основе хрома, алюминия, кремния и бора продлит срок службы оборудования и деталей, используемых в авиации, энергетике и машиностроении», — рассказала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.

Режущие инструменты, штампы, пресс-формы, компоненты двигателей, гидравлические системы, узлы трибосопряжения и подшипники регулярно подвергаются высоким нагрузкам, трению и нагреву. Чтобы защитить их от быстрого износа, коррозии и термического разрушения, используют специальные покрытия. Традиционный нитрид хрома улучшает износостойкость изделий, но многие высокотемпературные трибологические применения требуют покрытий с ещё большей стойкостью к окислению и термической стабильностью.

Исследователи Университета МИСИС получили новые покрытия с помощью метода магнетронного распыления с использованием композитных керамических мишеней. В зависимости от соотношения химических элементов, лежащих в основе многокомпонентных составов, покрытия показывали улучшенные механические, трибологические или термические свойства. Высокое содержание хрома формирует прочную основу материала, а бор и кремний повышают его твёрдость и износостойкость. Алюминий, в свою очередь, отвечает за устойчивость к высоким температурам и защищает поверхность от окисления.

«Мы исследовали 4 варианта покрытий, которые продемонстрировали хорошую стойкость к окислению при температурах до 1200°C, что связано с образованием защитных поверхностных плёнок на основе оксидов хрома и алюминия. Один из образцов успешно противостоял окислению при 1300°C, что обусловлено высокой концентрацией алюминия, который участвует в образовании промежуточного слоя между верхним слоем оксида хрома и неокисленным покрытием, предотвращая диффузию кислорода в глубину покрытия», — рассказал д.т.н. Филипп Кирюханцев-Корнеев, профессор кафедры порошковой металлургии и функциональных покрытий (ПМиФП) МИСИС, ведущий научный сотрудник Научно-учебного центра самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (НУЦ СВС) МИСИС-ИСМАН.

Подробные результаты исследования опубликованы в научном журнале Coatings (Q2).

«Мы получили покрытия, которые обладают превосходными механическими и трибологическими свойствами, а также повышенной химической и коррозионной стойкостью. При длительной эксплуатации они выдерживают температуру на 100-300 градусов больше, чем аналоги», — отметил д.т.н. Евгений Левашов, член-корреспондент РАН, заведующий кафедрой ПМиФП, директор НУЦ СВС МИСИС-ИСМАН.

Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках государственного задания № FSME-2025-0003.

«В рамках госпрограммы „Приоритет-2030“ коллектив исследователей Университета МИСИС под руководством д.ф.-м.н., профессора Алексея Устинова — учёного с мировым именем — реализует стратегический технологический проект „Квантовый интернет“. Одна из его основных задач — обеспечение условий для перехода квантовых разработок из лабораторий в индустрию и создание конкурентоспособных продуктов с экспортным потенциалом. Новый алгоритм с применением машинного обучения позволяет динамически оптимизировать коррекцию ошибок в системах квантового распределения ключа, повышая устойчивость работы в неидеальных условиях. Разработка учёных — важный шаг к созданию масштабируемых и практичных квантовых сетей», — рассказала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.

Квантовая криптография обеспечивает высокую степень защиты при передаче данных, поскольку любая попытка перехвата информации изменяет состояние квантовой системы и не остаётся незамеченной. Однако технология чувствительна к помехам и нестабильной работе оборудования.

В высокоскоростных системах квантового распределения ключей (КРК) обработка потока данных должна идти практически в реальном времени. Поэтому необходимы быстрые коды коррекции ошибок, которые при этом раскрывают по открытому каналу минимум информации о ключе. Выбор оптимального кода, в частности, зависит от точности предсказания априорного уровня ошибок в распределенном ключе. Учёные предложили новое решение этой задачи, обучив алгоритм анализировать работу системы КРК и на основе полученных данных динамически прогнозировать уровень квантовых ошибок.

«По завершению сеанса КРК легитимные пользователи получают „сырые“ ключи, которые должны быть одинаковыми, но из-за естественных шумов или вмешательства злоумышленника в них всегда есть ошибки, которые обнаруживаются и исправляются с помощью специальных кодов коррекции. Для этого ключи разбиваются на небольшие блоки, и по открытому каналу происходит обмен контрольными суммами — синдромами — по каждому блоку. Это позволяет найти и исправить несовпадающие биты, не раскрывая их значений. Чем больше служебной информации требуется для этого обмена, тем медленнее и уязвимее становится процесс. Предложенный алгоритм в реальном времени анализирует телеметрию системы и подбирает наиболее оптимальный режим работы кода коррекции ошибок для каждого блока», — сказал руководитель лаборатории теории квантовых коммуникаций НИТУ МИСИС Андрей Тайдуганов.

«Мы систематически отработали доступные современные методы на имеющейся выборке реальных данных, это дало возможность значительно расширить имеющийся инструментарий. То есть наш метод важен именно с точки зрения своей отработанности на реальных данных, его применимости к конкретной установке. В основном, методы, которые описаны в литературе тестируются на симуляции, что позволяет им достичь высокой эффективности формально, до проверки на данных», — поделился заведующий научно-учебной лабораторией методов анализа больших данных ФКН НИУ ВШЭ Денис Деркач.

Новая модель учитывает не только историю флуктуаций уровня ошибок, но и ряд дополнительных параметров работы системы, что позволяет ей быстро адаптироваться к неожиданным изменениям. С подробными результатами исследования можно ознакомиться в научном журнале Physics of Particles and Nuclei.

Алгоритм также анализирует уровни ошибок и вероятности регистрации лазерных импульсов обманного типа, которые не участвуют в формировании ключа, но играют важную роль в оценке параметров, необходимых для расчета длины финального секретного ключа. Это позволяет заметить внезапные изменения в квантовом канале или детекторах одиночных фотонов приемника и учесть их для более точного прогнозирования уровня ошибок импульсов сигнального типа.

Исследование выполнено в рамках стратегического технологического проекта НИТУ МИСИС «Квантовый интернет» по программе Минобрнауки России «Приоритет-2030» (национального проекта «Молодежь и дети»), проект № K1-2022-027.

С приветственным словом к участникам обратилась ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова: «Университет науки и технологий МИСИС входит в число ведущих вузов страны, которым предоставлено право самостоятельно присуждать учёные степени. Численность поступающих в нашу аспирантуру ежегодно растёт, что свидетельствует об увеличении интереса молодых людей к научно-исследовательской деятельности, техническим наукам. Сегодня в аспирантуре НИТУ МИСИС обучаются более 800 человек. На протяжении многих лет в вузе реализуется комплекс программ, направленных на создание целостной системы подготовки научных кадров, формируется атмосфера научного поиска. Благодаря этому за последние годы значительно увеличилась численность молодых исследователей: в университете 339 учёных до 39 лет, 15 из которых возглавляют институты, научно-исследовательские лаборатории, научно-образовательные центры».

Ректор Алевтина Черникова и первый проректор Сергей Салихов поздравили новых кандидатов наук и вручили им дипломы. Среди награжденных:

1. Антон Васильев, кандидат физико-математических наук. Научный руководитель — к.т.н., профессор кафедры полупроводниковой электроники и физики полупроводников НИТУ МИСИС Александр Поляков.
2. Владислав Кочев, кандидат физико-математических наук. Научный руководитель — д.ф.-м.н., ведущий научный сотрудник сектора электронных и оптических свойств твердых тел Института теоретической физики им. Л. Д. Ландау РАН; профессор кафедры теоретической физики и квантовых технологий НИТУ МИСИС Павел Григорьев.
3. Полина Ковалева, кандидат физико-математических наук. Научный руководитель — д.ф.-м.н., директор Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС Фёдор Сенатов.
4. Во Фан Тхань Дат, кандидат технических наук. Научный руководитель — д.т.н., профессор кафедры «Обработка материалов давлением и аддитивные технологии» Московского Политеха Игорь Бурлаков.
5. Нгуен Ван Тхань, кандидат технических наук. Научный руководитель — к.т.н., доцент кафедры обработки металлов давлением НИТУ МИСИС Виктор Фадеев.
6. Роман Ковалышин, кандидат экономических наук. Научный руководитель — д.э.н., доцент, профессор Высшей школы производственного менеджмента СПбПУ Алексей Фадеев.
7. Гулшат Шайхислам, кандидат технических наук. Научный руководитель — к.т.н., научный сотрудник научно-учебной испытательной лаборатории «Физико-химия углей» НИТУ МИСИС Тускул Соловьёв.
8. Хао Цзе, кандидат технических наук. Научный руководитель — д.т.н., профессор кафедры безопасности и экологии горного производства, заведующая научно-учебной испытательной лаборатории «Физико-химия углей» НИТУ МИСИС Светлана Эпштейн.
9. Павел Клеммер, кандидат физико-математических наук. Научный руководитель — к.ф.-м.н., старший научный сотрудник лаборатории терагерцовой спектроскопии твердого тела Физического института им. П. Н. Лебедева РАН, доцент кафедры теоретической физики и квантовых технологий НИТУ МИСИС Максим Теленков.
10. Дмитрий Овсянников, кандидат технических наук. Научный руководитель — д.т.н., профессор кафедры «Электротехника и электрооборудование» Тульского государственного университета Дмитрий Шпрехер.
11. Ефим Аргунов, кандидат физико-математических наук. Научный руководитель — к.ф.-м.н., доцент кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ МИСИС Дмитрий Карпенков.
12. Фёдор Бочканов, кандидат физико-математических наук. Научный руководитель — к.ф.-м.н., доцент кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ МИСИС Дмитрий Карпенков.
13. Евгения Чернышова, кандидат физико-математических наук. Научный руководитель — д.ф.-м.н., профессор кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ МИСИС Владимир Ховайло.
14. Станислав Воронцов, кандидат физико-математических наук. Научный руководитель — к.ф.-м.н., директор НОЦ «Умные материалы и биомедицинские приложения» БФУ им. И. Канта Валерия Родионова.
15. Михаил Саблин, кандидат технических наук. Научный руководитель — д.т.н., профессор, заведующий кафедрой металловедения и физики прочности НИТУ МИСИС Сергей Никулин.
16. Ростислав Юдин, кандидат технических наук. Научный руководитель — д.т.н., ректор Пермского национального исследовательского политехнического университета Антон Петроченков.
17. Александр Левин, кандидат технических наук. Научный руководитель — д.б.н., к.х.н., профессор заведующая научно-исследовательской лабораторией тканевой инженерии и регенеративной медицины НИТУ МИСИС Елизавета Кудан.
18. Данил Барилюк, кандидат технических наук. Научный руководитель — д.ф.-м.н., профессор кафедры порошковой металлургии и функциональных покрытий, главный научный сотрудник научно-учебного центра СВС МИСИС-ИСМАН (НУЦ СВС), заведующий научно-исследовательским центром «Неорганические наноматериалы» Дмитрий Штанский.
19. Умеджон Нарзуллоев, кандидат технических наук. Научный руководитель — д.ф.-м.н., профессор кафедры порошковой металлургии и функциональных покрытий, главный научный сотрудник научно-учебного центра СВС МИСИС-ИСМАН (НУЦ СВС), заведующий научно-исследовательским центром «Неорганические наноматериалы» Дмитрий Штанский.
20. Любовь Варламова, кандидат физико-математических наук. Научный руководитель — д.ф.-м.н., профессор кафедры материаловедения полупроводников и диэлектриков, заведующий лабораторией цифрового материаловедения НИТУ МИСИС Павел Сорокин.

Также ректор наградила победителя конкурса «Аспирант года» Артёма Короля и его научного руководителя — д.т.н., профессора кафедры физического материало­ведения НИТУ МИСИС Владислава Задорожного. Победитель получил единовременную стипендию в размере 100 000 рублей от Эндаумент-фонда НИТУ МИСИС.

Проректор по науке и инновациям Михаил Филонов и проректор по молодежной политике Григорий Ревняков наградили победителя первого конкурса по поддержке академической мобильности аспирантов на предприятиях химической отрасли в 2025 году, прошедшего в рамках нацпроекта «Новые материалы и химия», Саддама Машарипова и его научного руководителя — к.т.н, доцента, заведующего лабораторией «Гибридные наноструктурные материалы», директора Передовой инженерной школы «Материаловедение, аддитивные и сквозные технологии» Александра Комиссарова.

Университет МИСИС представлен как многопрофильная научная мастерская, оказывающая широкий спектр услуг. В их числе — испытания образцов с определением механических, физических, коррозионных, высоко- и низкотемпературных свойств, а также анализ химического состава методами оптико-атомно-эмиссионной спектроскопии и рентгенофлуоресцентного анализа.

Специалисты университета проводят исследования причин разрушения металлоконструкций, оценивают качество металлопродукции, выполняют НИОКР в области приборостроения, медицинского оборудования и робототехники, занимаются реверс-инжинирингом. Существенное направление работы связано с материаловедением — разработкой перспективных материалов для нефтегазовой, строительной и медицинской отраслей, подбором технологических режимов изготовления и термической обработки.

Также НИТУ МИСИС оказывает услуги в области металлообработки, механических и структурных испытаний, спектрального и химического анализа, изготовления деталей с применением 3D-печати (FDM и SLA) и лазерной резки. Отдельное направление — работа с программным обеспечением: САПР, 3D-сканирование и инженерные расчеты методом конечных элементов.

Проект «НАША ЛАБА» реализуется как партнерский федеральный медиапроект и направлен на поддержку российских организаций, создающих наукоемкое высокотехнологичное оборудование и ведущих разработки в интересах технологического суверенитета страны. Запросы на проведение исследований, разработок и проектирование специалистами НИТУ МИСИС принимаются по адресу: laba@misis.ru

Рост концентрации парниковых газов — одна из наиболее серьёзных экологических проблем современности. Среди них особое место занимает закись азота, которая образуется в результате сельскохозяйственной деятельности и сжигания ископаемого топлива. Она не наносит прямого ущерба человеку, но агрессивно воздействует на озоновый слой Земли и способствует глобальному потеплению.

В настоящее время каталитическое разложение закиси азота до безвредных азота и кислорода обладает рядом технологических и экономических ограничений. Основные проблемы процесса связаны с высокой температурой проведения реакции (до 700°С), многоступенчатым синтезом катализаторов, а также высокой стоимостью исходных реагентов, используемых для их приготовления. Учёные НИТУ МИСИС, ИОХ РАН и МГУ предложили новое решение — применение высокоактивных металлсодержащих цеолитных катализаторов, полученных по усовершенствованной методике. Предложенный подход позволяет не только упростить производство катализатора, но и значительно повысить его эффективность.

В данной работе цеолит со структурой FER был получен двумя методами синтеза. Первый — классический гидротермальный, основан на проведении реакции синтеза цеолита в водном щелочном растворе. Второй — сольвотермальный, основан на проведении реакции синтеза в органических растворителях (пиридине и н-бутиламине) с добавлением плавиковой кислоты.

«Эти подходы позволяют создавать цеолиты FER с различной формой кристаллов, пористостью и химической активностью. Наиболее эффективным оказался именно гидротермальный метод, так как он позволяет получить цеолит с более однородной пористой структурой и меньшим размером частиц», — сказал д.х.н. Леонид Кустов, профессор, заведующий лабораторией нанохимии и экологии НИТУ МИСИС, главный научный сотрудник Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН.

Подробности исследования описаны в научном журнале Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects (Q1).

«Также мы установили, что цеолитные катализаторы с добавками кобальта справляются с разложением закиси азота эффективнее, чем аналоги на основе меди. Лучший кобальтовый катализатор достигал 90%-го разложения N2O при температуре 420°C, в то время как медным катализаторам для достижения такого же результата требовалось на 50—70°C больше», — добавила Анна Макова, ассистент кафедры общей и неорганической химии НИТУ МИСИС.

Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 23—73—30007).

Алюминий считается одним из ключевых материалов для энергетики. Он легкий, устойчивый к коррозии и хорошо проводит ток. Однако у него есть и слабые места: чистый алюминий недостаточно прочен и плохо сохраняет свойства при нагреве, а традиционные упрочненные сплавы нередко теряют электропроводность.

«Материаловедческие решения учёных Университета науки и технологий МИСИС успешно применяются в различных высокотехнологичных отраслях. Молодой талантливый исследователь, к.т.н. Андрей Поздняков предложил использовать в энергетике алюминиевые сплавы с добавками циркония и редкоземельных элементов — гадолиния или иттербия, а также с повышенным содержанием железа и кремния. Новый материал сочетает высокую электропроводность, прочность и термостабильность при низкой стоимости легирующих элементов. Сплав будет востребован в производстве электрических проводов, устойчивых к повышенным нагрузкам и температурам», — рассказала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.

Обычно такие примеси считаются нежелательными, однако учёные выяснили, что их можно эффективно использовать, если правильно управлять структурой.

«Ключевую роль играет термомеханическая обработка — сочетание прокатки и последующего отжига при строго заданных температурах. В ходе этих процессов внутри алюминия формируются наночастицы особой кристаллической структуры. Они „фиксируют“ структуру металла, повышая его прочность и термическую стабильность», — сказал к.т.н. Андрей Поздняков, доцент кафедры металловедения цветных металлов НИТУ МИСИС.

При этом важно не только наличие таких частиц, но и момент их образования. Учёные сравнили несколько технологических маршрутов и показали, что предварительный отжиг перед прокаткой позволяет добиться более равномерного распределения наночастиц. В результате материал становится прочнее.

Эксперименты показали, что оптимально обработанные сплавы демонстрируют высокий предел текучести и уровень коррозионной устойчивости при электропроводности, близкой к чистому алюминию. Материал сохраняет свойства даже после сотен часов термической обработки.

«Алюминиевые сплавы могут изготавливаться с применением небольшого количества редкоземельных элементов, но без использования дорогостоящего скандия. Новый материал сочетает высокую электропроводность, прочность и термостабильность, что делает его подходящими для проводов и других токоведущих элементов, работающих при повышенных нагрузках и температурах», — добавил Андрей Поздняков.

Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 24-79-00036). Подробности исследования описаны в научном журнале Journal of Alloys and Compounds (Q1).

«Коллектив учёных Университета МИСИС — признанного лидера в области материаловедения в России — разработал новый аморфный сплав на основе железа и никеля, ориентированный на использование в экстремальных условиях или агрессивных средах. Применение ванадия помогло исследователям сохранить стабильность структуры при температурах до 800 °C. Новый материал будет востребован в качестве износостойкого и антикоррозионного покрытия газотурбинных двигателей, ядерных реакторов, теплообменников, нефте- и газопроводов», — рассказала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.

В качестве легирующей добавки для упрочнения сталей и сплавов традиционно используется бор. Однако его растворимость в таких металлах, как железо, никель и хром, ограничена, так как образуются хрупкие интерметаллидные фазы, которые значительно ухудшают характеристики итогового материала, например коррозионную стойкость. Для решения этой задачи учёные НИТУ МИСИС совместно с коллегами из СПбГУ исследовали процесс кристаллизации высокоэнтропийного сплава на основе железа и никеля.

«Попробуйте представить аморфный металлический сплав как замороженную жидкость, где атомы расположены хаотично. При нагреве он превращается в смесь разных фаз, как мороженое, в котором разделяются кристаллы льда и капли жира. Но в новом исследовании мы обнаружили нечто удивительное. При определенных условиях аморфный сплав преобразовался в единый, однородный кристалл с ГЦК решеткой, в котором равномерно „растворены“ атомы пяти разных металлов и, что самое главное, — большое количество бора. Почему это неожиданно? В обычных условиях бор практически не растворяется в этих металлах. Это как попытаться равномерно объединить масло и воду — они никогда не смешаются. Нам же удалось создать стабильный сплав с высоким содержанием бора. Поскольку раствор бора является пересыщенным и метастабильным, при дальнейшем нагреве из него могут выделиться мельчайшие, равномерно распределенные частицы боридов. Этот процесс, называемый „старение“, — один из самых эффективных способов кардинально увеличить прочность сплавов», — объясняет к.т.н. Андрей Базлов, доцент кафедры металловедения цветных металлов НИТУ МИСИС.

При полной кристаллизации сплава его структура упорядочивается и образует кубическую решётку, которая содержит до 22 ат. % бора — рекордное количество для таких систем. Результата удалось достичь благодаря добавлению ванадия в сплав. С подробными результатами можно ознакомиться в научном журнале Scripta Materialia (Q1).

«Ванадий создаёт сильное химическое взаимодействие с бором, что помогает избежать образования отдельных хрупких фаз, которые могли бы ослабить материал. Кроме того, ванадий замедляет перемещение атомов в сплаве, что предотвращает перераспределение элементов», — добавил д.ф-м.н. Алексей Родин, профессор кафедры физической химии НИТУ МИСИС.

Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (проект № 22—79—10055). Эта работа открывает путь к созданию износостойких и коррозионно-стойких покрытий для работы в агрессивных средах. При внедрении разработки на производствах можно будет создавать материалы с уникальными механическими и термостойкими характеристиками.

В основе квантовых вычислений лежат кубиты. В отличие от бита в классическом компьютере, который может быть «0» или «1», кубит может быть еще и в суперпозиции. Когда кубит измеряется, он «выбирает» одно из состояний (0 или 1) с вероятностью, заданной его суперпозицией, и «коллапсирует» в это состояние. Каждый кубит кодируется в состояние определенной физической системы, например, атома или фотона. Современные квантовые процессоры пока обладают ограниченным числом таких элементов и чувствительны к ошибкам при выполнении сложных задач, поэтому важной целью остаётся повышение точности и сокращение вычислительных операций. Помимо кубитов, есть более сложные, многоуровненвые единицы — кудиты, которые сочетают в себе больше состояний (три, четыре и более) и позволяют обрабатывать больше информации. Если научиться управлять ими, дополнительные уровни можно использовать для упрощения вычислений без увеличения числа физических носителей информации: атомов, ионов, сверхпроводниковых систем и т.д.

Исследователи НИТУ МИСИС разработали схемы, в которых дополнительные уровни кудитов подключаются только на время выполнения отдельных шагов алгоритма, а затем система возвращается к стандартному кубитному режиму работы. Это позволяет более эффективно реализовывать любые квантовые алгоритмы.

«Мы показали, как упростить сложные операции, без которых невозможно большинство квантовых алгоритмов. Обычно для их выполнения требуется множество шагов и дополнительных элементов, что повышает риск ошибок. Использование дополнительных состояний уже имеющихся в кудитах позволяет сократить число шагов для выполнения подобных операций», — отметил директор Института физики и квантовой инженерии НИТУ МИСИС, PhD Алексей Фёдоров.

Новый подход не привязан к конкретной технологии и может применяться на различных квантовых платформах — от сверхпроводниковых схем до ионных и фотонных систем. Это делает разработку универсальной и перспективной для дальнейшего развития квантовых вычислений. Результаты работы помогают приблизить практическое применение квантовых алгоритмов и повысить эффективность квантовых устройств следующего поколения.

«Мы сознательно фокусируемся на квантовых алгоритмах, представленных в виде кубитных цепочек, поскольку именно в таком виде сегодня описывается подавляющее большинство квантовых алгоритмов. Это позволяет напрямую связать теоретические идеи с реальными аппаратными платформами и показать, как кудиты могут быть использованы без необходимости полностью переосмысливать существующие алгоритмы», — уточнила к.ф.-м.н. Анастасия Николаева, старший научный сотрудник группы квантовых информационных технологий РКЦ и НИТУ МИСИС.

Статья опубликована в Reviews of Modern Physics (Q1), который входит в топ-1% научных изданий по цитируемости. По данным крупнейшей базы данных Scopus, процентиль журнала равен 99 — то есть его статьи цитируются чаще, чем у 99% других журналов. Издание занимает 13-е место среди более чем 49 000 журналов по всем областям науки.

«Мы проанализировали широкий круг подходов к использованию кудитов в квантовых вычислениях — как разработанных в наших предыдущих исследованиях, так и предложенных другими научными коллективами. Нам было важно не просто собрать эти результаты вместе, но и показать их сильные и слабые стороны, а также сделать общую картину понятной для разработчиков квантового „железа“ и коллег-теоретиков, работающих над квантовыми алгоритмами», — подчеркнул к.ф.-м.н. Евгений Киктенко, младший научный руководитель группы квантовых информационных технологий РКЦ.

Исследование выполнено в рамках стратегического технологического проекта НИТУ МИСИС «Квантовый интернет» по программе Минобрнауки России «Приоритет-2030», а также при поддержке Российского научного фонда.

«Учёные Университета МИСИС большое внимание уделяют разработкам, способствующим переходу к экономике замкнутого цикла. Метод извлечения редких тугоплавких металлов из отработанных катализаторов нефтехимии, созданный коллективом исследователей под руководством д.т.н., профессора Вадима Тарасова, соответствует принципам зелёной металлургии, позволяет возвращать ценные металлы в производство. Впоследствии извлечённые вольфрам и молибден можно использовать при изготовлении электродов, нагревательных элементов, жаростойких материалов и чувствительных датчиков», — рассказала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.

Редкие тугоплавкие металлы получают из отработанных катализаторов на алюмооксидных носителях, которые широко используются в нефтепереработке, очистке газов и других химических процессах. После выработки ресурса катализаторы теряют активирующие свойства, но в них всё ещё содержится до 25% оксидов вольфрама и молибдена от общей массы, а это ценное техногенное сырье для рециклинга.

«Десорбция вольфрама и молибдена проводится различными реагентами. Например, вольфрам осаждают раствором щелочи с последующим превращением в оксид вольфрама, а молибден выделяют с помощью аммиачного раствора, получая парамолибдат аммония, который при нагревании переходит в оксид молибдена», — рассказала к.т.н. Ольга Криволапова, доцент кафедры цветных металлов и золота НИТУ МИСИС.

Процесс проходит несколько этапов. Отработанные катализаторы измельчают до порошка, выщелачивают раствором карбоната натрия под действием ультразвука, который ускоряет растворение соединений вольфрама и молибдена. Затем суспензию доводят до нужного уровня кислотности, после чего сорбируют в пульсационных колоннах на отечественных сорбентах, которые избирательно реагируют на присутствующие ионы искомых металлов. После десорбции получают оксиды вольфрама и молибдена.

«В отличие от традиционных методов извлечения, требующих значительных энергозатрат и большого количества дорогостоящих реагентов, новая сорбционная технология более экологична, экономит предприятиям ресурсы, а также снижает износ оборудования, так как использует низкотемпературные процессы», — отметил д.т.н. Вадим Тарасов, заведующий кафедрой цветных металлов и золота НИТУ МИСИС.