Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Гордость профессора Штанского

Ключевые слова:  CVD, конкурс, нанотрубки нитрида бора, олимпиада, периодика, «Моя лаборатория»

Автор(ы): Илья Бентон (фото), Людмила Игнатьева (текст)

Опубликовал(а):  Чеканова Анастасия Евгеньевна

19 декабря 2014

Наше погружение в мир лабораторий началось с Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» и знакомства с профессором, доктором физико-математических наук Дмитрием Штанским. Первой мы увидели научно-исследовательскую лабораторию «Неорганические наноматериалы», которой заведует Дмитрий Владимирович.

Эта лаборатория – гордость Штанского - была создана три года назад в рамках реализации постановления правительства РФ о привлечении ведущих ученых в российские образовательные учреждения. На месте заброшенного, обшарпанного подвала с земляным полом удалось создать ультрасовременную лабораторию, оснащенную лучшим оборудованием для создания и исследования наноматериалов.

Дмитрий Владимирович показал, как выглядела лаборатория до ремонта

Основная идея проекта – научиться делать сверхпрочные легкие материалы. С помощью нанотехнологий в лаборатории работают над созданием композиционного материала на основе алюминия, который будет прочным, как сталь, но в несколько раз легче.

Научного руководителя лаборатории - Дмитрия Викторовича Гольберга - мы, увы, в лаборатории не застали. Профессор Дмитрий Гольберг, выпускник МИСиС, более 15 лет работает в Японии и руководит Центром нанотрубок в Национальном институте науки о материалах в городе Цукуба. Дмитрий Гольберг одним из первых заинтересовался нанотрубками нитрида бора и продвинулся в получении относительно больших объемов этого материала.

Многие знают про углеродные нанотрубки, а нанотрубки нитрида бора - это модификация другого очень прочного материала. В лаборатории МИСиС ученые работают над созданием различных наноструктур нитрида бора: нанотрубки, нановолокна, наносферы, нанопластины, нанолисты, - и учатся получать из них композиционные материалы с заданными свойствами.

Наноструктуры нитрида бора получают в CVD-реакторе за счет реакции аммиака с газообразным оксидом бора, который образуется при нагревании особых реакционных смесей в индукционной печи до высокой температуры.

CVD-реактор

Оборудование лаборатории позволяет получать до сотен миллиграммов наноструктур нитрида бора в ходе одного эксперимента. Это совсем немного, но из этих «крох» уже можно создавать лабораторные образцы новых композиционных материалов и, в дальнейшем, измерять их свойства.

Наноструктуры собирают вот в такие пузырьки


Андрей Трофимович Матвеев, старший научный сотрудник лаборатории, кандидат физико-математических наук, занимается изучением условий синтеза различных BN-наноструктур.

Нанотрубка - это объект толщиной от нескольких нанометров до нескольких десятков нанометров и длиной около 10 микрон и более. Нанотрубка во много раз тоньше человеческого волоса, но обладает уникальными свойствами: прочность нанотрубки на растяжение в 15 раз выше, чем у стали.

Одна из технологий, применяемых в лаборатории – создание композиционных материалов в виде аморфных лент из алюминия, упрочненных наноструктурами нитрида бора.

Такие ленты получают в машине спиннингования из расплава: сначала готовят смесь из алюминия и наночастиц нитрида бора, затем ее прессуют и получается «таблетка», которую разрезают и загружают в тигель – емкость для расплавления металлов. Включается индукционная печь и образец плавится и расплав через специальную форсунку быстро выливается на медный барабан, который вращается с высокой скоростью – до 50 оборотов в секунду. В результате моментального охлаждения на выходе получаются аморфные ленточки.

Константин Фаерштейн, аспирант МИСиС, инженер лаборатории, готовит машину спиннингования для разлива новых образцов.

Александр Штейнман, аспирант, устанавливает образец в испытательную машину для измерения прочности на растяжение.

После получения нового композиционного материала, например, упрочненного нанотрубками алюминиевого сплава, нужно исследовать структуру материала, определить размер зерен, измерить его твердость и прочность на растяжение. Запрессованный и отшлифованный образец изучают на сканирующем микроскопе с разрешением 1 нанометр. Образец ставят в колонну микроскопа и через 10 минут получают изображение объекта, который надо проанализировать.

На самом деле большую часть рабочего времени исследователи проводят за компьютером, анализируя результаты.

Еще одна задача, которую решают ученые лаборатории «Неорганические наноматериалы» - повышение прочности соединения структур нитрида бора и металлической матрицы.

Структуры нитрида бора плохо смачиваются металлом, поэтому, если их внедрить в металлическую матрицу, то прочность границы раздела между металлом и нитридом бора будет слабая. В случае деформации по этой границе может пойти трещина. Чтобы добиться максимального упрочнения, в лаборатории используют различные технологии химической, ионной обработки поверхности нитрида бора, термическое травление. Недавно в лаборатории научились покрывать нитрид бора тонким слоем меди. Первые эксперименты показали, что это позволяет увеличить прочность конструкций из композитных материалов.

Прежде чем продукт лаборатории поступит в промышленность, ученым предстоит решить много научных вопросов. Новые материалы, создаваемые здесь – легкие и прочные – предназначены для авиастроения и космической отрасли. А когда технологии получения нанотрубок станут более дешевыми, изобретения дойдут и до автомобилестроения.

Ирина Сухорукова – единственная девушка, которую мы встретили в лаборатории. Не женское, наверное, это дело - неорганические наноматериалы. Ирина занимается разработкой перспективных видов биоматериалов: наносферы нитрида бора могут использоваться и в медицине - для адресной доставки лекарств.

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Напоминаем Вам, что сейчас на сайте проходит творческий конкурс "Моя лаборатория". Участвовать в конкурсе могут студенты, аспиранты, молодые ученые, специалисты и журналисты.

На конкурс принимаются научно-популярные статьи, посвященные работе научной лаборатории, научному обмену или любым другим аспектам научной деятельности. Текст должен быть понятен и интересен самой широкой аудитории и в первую очередь школьникам старших классов.

Более подробно о конкурсе можно прочитать пройдя по ссылке.


В статье использованы материалы: Мастерские инноваций


Средний балл: 7.5 (голосов 2)

 



Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Таинственная Незнакомка Наномира
Таинственная Незнакомка Наномира

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Морзе для металлов с графеном и силиценом. Нанокомпозит растет и упрочняется, используя CO2 из окружающего воздуха и солнечный свет. Рассеяние – не проблема, а возможность точных измерений. Электрическое управление скирмионной фазой. Академик Борис Патон отмечает 100-летний юбилей.

В Москве состоялась 12-я церемония вручения национальных стипендий L'oreal-Unesco «Для женщин в науке»
26 ноября в Москве в Государственном музее изобразительных искусств имени А.С. Пушкина прошла 12-я церемония вручения национальных стипендий L'ORÉAL-UNESCO «Для женщин в науке». Десяти молодым российским женщинам-учёным вручены стипендии, призванные помочь талантливым и перспективным специалистам в различных областях знаний развивать свою научную карьеру в России.

Открыта регистрация на заочный этап Межрегионального химического турнира
Открыта регистрация на заочный этап Межрегионального химического турнира. Химический турнир – это командное творческое соревнование для школьников в формате мини-конференции. Команда может состоять из 4 - 6 человек, зарегистрироваться можно до 15 декабря включительно. Тема химического турнира этого учебного года – «Химия и океан».

Эффект лотоса
Никельшпарг Эвелина Ильинична
Кратко и поэтично об одном из самых известных эффектов, который так любят школьники и участники наноолимпиады - об эффекте лотоса...

Рентгеновская микроскопия
А.В.Афонин, Мельников Геннадий Семенович
В предлагаемом кратком обзоре сделана попытка оценки возможностей применения рентгеновских методов анализа регулярных структур. Обзор может быть полезен участникам наноолимпиады и всем, кто интересуется современными методами анализа и их последовательным развитием.

Как работает оптический нанопинцет
Богданов Константин Юрьевич
Оптический (или лазерный) пинцет представляет из себя устройство, использующее сфокусированный луч лазера для передвижения микроскопических объектов и удержания их в определённом месте. Автор этой статьи постарается в популярной форме ответить на вопрос - почему некоторые частицы, оказавшись в лазерном луче, стремятся в ту область, где интенсивность света максимальна, т.е. в фокус. И это устройство теперь связано с Нобелевскими премиями навечно!

Инновационные системы: достижения и проблемы
Олег Фиговский, Валерий Гумаров

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.