Ведущие ученые Новосибирского государственного технического университета НЭТИ (НГТУ НЭТИ) под руководством специалистов и при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ создали уникальные износостойкие и коррозионностойкие материалы нового поколения. Эти покрытия, выполненные на базе высокоэнтропийных объемных металлических стекол, предназначены для эффективной работы в самых суровых и переменчивых условиях — от авиационной или космической техники до новейших медицинских приборов.
В чем суть энтропийного подхода
Современная промышленность по-прежнему широко использует традиционные сплавы, в которых в качестве основы выбран один-два ключевых химических элемента с добавлением специальных легирующих присадок для улучшения характеристик. Однако в современном материаловедении заметен ощутимый сдвиг к созданию так называемых высокоэнтропийных сплавов: они представляют собой сочетание пяти и более различных элементов, находящихся примерно в равных долях. Подобная конфигурация позволяет многократно повысить конфигурационную энтропию — степень беспорядка в атомной структуре материала, что способствует формированию необычных и полезных свойств. Особого внимания среди подобных инноваций заслуживают металлические стекла.
В отличие от стандартных кристаллических структур, такие стекла формируются при быстром охлаждении и приобретают аморфное состояние. Благодаря отсутствию кристаллических дефектов возникает возможность существенно увеличить прочность, избежать стандартных зон хрупкости, добиться исключительной коррозионной стойкости и высокой износоустойчивости. Именно этому направлению посвятил свои исследования аспирант кафедры материаловедения в машиностроении НГТУ НЭТИ Игорь Насенник под руководством профессора Ивана Анатольевича Батаева, который возглавляет лабораторию физико-химических технологий и функциональных материалов.
Преимущества металлических стекол для инновационной промышленности
Обычные материалы на кристаллической основе ограничены по своим возможностям именно наличием различных дефектов и неоднородностей, снижающих параметры изделия. А вот металлические стекла, обладая однородной структурой, демонстрируют значительно лучшие показатели прочности и устойчивости к агрессивным средам. Именно поэтому такие материалы находят все большее применение при производстве элементов микромеханики — например, миниатюрных шестеренок и других подвижных компонентов, испытывающих постоянные значительные нагрузки.
Новые материалы, полученные в лабораториях НГТУ НЭТИ, могут работать в условиях значительных температурных колебаний и воздействия химически агрессивных сред, что позволяет открывать новые горизонты не только для промышленности, но и для разработки уникальных медицинских устройств, приборостроения и даже космических технологий.
Методы исследований и испытаний
Команда специалистов под руководством Игоря Насенника и Ивана Анатольевича Батаева сумела за короткое время не только синтезировать новые металлические стекла, но и провести полный цикл исследований их структурных и эксплуатационных свойств. Прежде всего, с помощью рентгенофазового анализа подтвердили наличие разупорядоченного состояния материалов — главного отличия аморфных металлических стекол от традиционных сплавов. Далее было проведено комплексное тестирование на микротвердость, износоустойчивость, коэффициент трения и оценку объемного износа. Эти исследования позволили точно определить потенциал новых разработок для индустриального применения.
Эксперименты показали, что материалы, разработанные в Новосибирске, демонстрируют отличные показатели надежности и сохраняют свои качества при длительной эксплуатации в неблагоприятных условиях.
Планы и перспективы ученых НГТУ НЭТИ
Исследовательский коллектив НГТУ НЭТИ не останавливается на достигнутом. В ближайших задачах — проектирование и изготовление специальной оснастки, позволяющей создавать миниатюрные зубчатые передачи для микромеханических узлов на основе высокоэнтропийных металлических стекол. Уже запланированы комплексные испытания опытных образцов таких изделий в условиях, максимально приближенных к реальным эксплуатационным режимам.
Сотрудничество с Министерством науки и высшего образования РФ обеспечивает команде необходимую поддержку и возможности для дальнейшего расширения исследовательских горизонтов, популяризации технологии среди промышленных предприятий и поиска новых направлений прикладного использования.
Инновации НГТУ НЭТИ: шаг в будущее надежных технологий
Инновационные разработки в области новых материалов стали реальным прорывом для российской науки и инженерии. Работа коллектива НГТУ НЭТИ под руководством Ивана Анатольевича Батаева и при активном участии Игоря Насенника доказывает потенциал российских ученых в области создания уникальных по свойствам материалов мирового уровня. Высокоэнтропийные металлические стекла открывают огромные перспективы для различных отраслей — от медицины и приборостроения до ракетно-космической индустрии, давая уверенность в завтрашнем дне и укрепляя национальное технологическое лидерство.
