Специалисты Новосибирского государственного технического университета НЭТИ (НГТУ НЭТИ) реализовали уникальный проект по разработке новых износостойких и коррозионностойких материалов, обладающих исключительной устойчивостью к агрессивным средам и значительным температурным перепадам. Полученные покрытия и сплавы на основе высокоэнтропийных металлических стекол предназначены для широкого спектра применений — от передовых космических технологий до сферы медицины, где требования к надежности и долговечности особенно высоки.
Энтропийный подход: шаг навстречу новым возможностям
Классические металлические сплавы обычно включают один или два основных элемента с добавлением модифицирующих примесей, что ограничивает их возможности по сочетанию физических свойств. Однако современные исследования в материаловедении открыли новые горизонты: особой популярностью пользуются так называемые высокоэнтропийные сплавы. Такие материалы содержат пять и более различных металлов в сравнительно равных пропорциях, благодаря чему увеличивается ферментативная энтропия системы. Это приводит не только к росту надежности и стойкости материала, но и к появлению новых свойств, ранее недоступных традиционным сплавам.
Среди всех представителей высокоэнтропийных сплавов особенно выделяются металлические стекла. Это материалы, которые при быстром охлаждении приобретают стеклоподобную аморфную структуру. Такой метод позволяет создать материалы без структурных дефектов, что существенно влияет на ключевые эксплуатационные характеристики — износоустойчивость, прочность и коррозионную стойкость.
Данный научный проект стал результатом работы коллектива механико-технологического факультета и аспиранта Игоря Насенника при научной поддержке профессора Ивана Анатольевича Батаева. Возможно, именно благодаря подобным прорывам открываются принципиально новые пути повышения эффективности материалов в самых технологичных отраслях.
Преимущества новых металлических стекол для техники и медицины
Основное достоинство аморфных металлических сплавов заключается в отсутствии характерных для кристаллических материалов внутренних дефектов. Это существенно уменьшает вероятность разрушения или преждевременного износа при работе в экстремальных условиях. Высокоэнтропийные металлические стекла прекрасно подходят для изготовления деталей микромеханических устройств, например, миниатюрных зубчатых колес, которые подвергаются высоким нагрузкам и часто работают в агрессивной среде.
Благодаря уникальной структуре, новые материалы проявляют рекордную стойкость к коррозии и износу, поэтому они идеально подходят для работы в условиях, где обычные сплавы неизбежно выходят из строя. Это позволяет значительно увеличить срок службы изделий и повысить их надежность, что особенно важно в авиации, электронной промышленности, медицинских приборах и даже в области освоения космоса.
Современные методы исследования и перспективы внедрения
В течение последнего года научная группа под руководством специалистов НГТУ НЭТИ активно изучала не только физические, но и эксплуатационные характеристики новых материалов. С помощью рентгенофазового анализа была подтверждена аморфная структура сплавов, проведены измерения микротвердости, испытания на износоустойчивость и определение коэффициента трения. Результаты показали, что созданные материалы значительно превосходят по ряду параметров традиционные аналоги.
В ближайшей перспективе исследователи планируют приступить к созданию специальных технологических оснасток, с помощью которых можно будет производить зубчатые колёса и другие элементы микромеханических устройств. Проведение комплексных испытаний новых материалов в условиях, максимально приближённых к реальным эксплуатационным, станет следующим шагом на пути к их широкому внедрению в различные сферы промышленности и науки.
Роль Министерства науки и высшего образования РФ
Реализация подобных амбициозных проектов стала возможна благодаря активной поддержке и финансированию со стороны Министерства науки и высшего образования Российской Федерации. Благодаря взаимодействию вузов, талантливых молодых ученых и органов государственной поддержки отечественная наука продолжает добиваться серьезных успехов на мировой арене и совершать значимые открытия для будущего страны.
Вклад ученых НГТУ НЭТИ в решение глобальных задач
Работа Игоря Насенника, Ивана Анатольевича Батаева и их коллег явственно демонстрирует потенциал российской научной мысли. Создание новых классов материалов на базе высокоэнтропийных металлических стекол открывает перед отечественным производством целый спектр новых возможностей — от повышения качества и работоспособности микроустройств до внедрения инновационных решений в критически важных отраслях. Благодаря сплочённой работе ученых, новых идей и поддержке государства, россиян ждет период технологических открытий и устойчивого развития.
Источник: scientificrussia.ru
