ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВМЕСТЕ, А ПРИКЛАДНЫЕ — ВРОЗЬ…

3 июля, 1998, 00:00 Распечатать Выпуск №27, 3 июля-10 июля

В научных активах уходящего века навсегда останется замечательная эпопея создания искусственных алмазов...

В научных активах уходящего века навсегда останется замечательная эпопея создания искусственных алмазов. В ней было все: и гениальные предвидения теоретиков, и выдающиеся достижения экспериментаторов, и блистательные находки организаторов науки. Перед человечеством возникла проблема-глыба, которую в одиночку не осилил бы ни один самый блистательный представитель человечества. Такая проблема могла покориться только выдающемуся коллективу единомышленников. Так было угодно судьбе - коллектив буквально в мгновение ока появился в Киеве.

Непредвзятым историкам еще предстоит разобраться в назидание и в пример потомкам, как это могло получиться. Еще предстоит разобраться и в том, как и почему столь мощная и перспективная отрасль промышленности, как сверхтвердые материалы, вдруг в одночасье была накрыта волнами рынка. Было время когда сообщения из Института сверхтвердых материалов постоянно появлялись на страницах газет. Сейчас интерес к сообщениям такого рода весьма поугас да и с достижениями, судя по всему, не густо.

И все же есть события, мимо которых пройти нельзя. Они сообщают миру о том, что украинская алмазная Атлантида не совсем поглощена водами безжалостного океана рынка. Пожалуй, наиболее заметным сигналом об этом является открытие новых перспектив в технологии получения сверхтвердых материалов. Работы сотрудника Института сверхтвердых материалов НАНУ доктора химических наук Владимира Соложенко и его коллег снова привлекли к себе внимание не только у нас, но и за рубежом.

В эпоху почти всеобщего стона о гибели украинской науки эта группа смогла уверенно проторить свое направление исследований в перспективнейшей области. И это не хуторянское достижение, которое «широко известно в очень узком кругу посвященных». Своими исследованиями они смогли привлечь к себе внимание зарубежных коллег. Это позволило развернуть исследовательскую работу на самом современном (и чрезвычайно дорогом!) французском и немецком оборудовании. Как это удалось?

Собственно об этом и состоялся у меня разговор с одним из членов научной группы, доктором химических наук Виктором ТУРКЕВИЧЕМ.

- Виктор Зиновьевич, с чего началась разработка проблемы, над которой сейчас трудится группа?

- Нам придется для начала познакомиться с некоторыми понятиями, без которых трудно понять суть проблемы. Прежде всего, хочу подчеркнуть, что алмаз - самый твердый из известных материалов - образуется в природе и синтезируется людьми в условиях высоких давлений и температур. Хотя при атмосферном давлении алмаз не превращается в графит даже при нагреве до относительно высокой температуры - около 1000 градусов, все же в этих условиях он термодинамически нестабилен. Энергетически более предпочтительной является структура графита.

Второй материал по твердости после алмаза, который широко применяется для резания металлов, - кубический нитрид бора (КНБ). В природных условиях не образуется. Он был синтезирован учеными в лабораториях при высоких давлениях и температурах только в 1958 году. До последнего времени считалось, что этот материал, так же как и алмаз является термодинамически нестабильным при атмосферном давлении и комнатной температуре.

Однако в 1988 году сотрудник Института сверхтвердых материалов Национальной академии наук Украины доктор химических наук Владимир Соложенко на основании калориметрических экспериментов по сжиганию КНБ во фторе установил: в отличие от алмаза кубический нитрид бора является термодинамически стабильным материалом при нормальных условиях. Тем самым было показано - существует принципиальная возможность получения этого материала при атмосферном давлении.

Коллектив ученых Института сверхтвердых материалов, в который, кроме Владимира Соложенко, входят доктор химических наук Виктор Туркевич и кандидат технических наук Игорь Петруша, выполнил серию работ с использованием жесткого синхротронного излучения in situ, то есть методами, которые позволяют изучать вещества и процессы непосредственно в условиях высоких давлений и температур.

Для таких исследований было широко использовано новейшее научное оборудование, установленное на европейском синхротроне, расположенном в Гренобле во Франции, а также на немецком синхротроне в Гамбурге. Полученные фундаментальные научные результаты уже нашли и практическое воплощение: недавно был получен и испытан в Польше новый режущий материал на основе кубического нитрида бора, превосходящий по стойкости в 5 раз аналоги производства известных зарубежных фирм.

Заинтересованность немецких партнеров, подкрепленная финансовой поддержкой НАТО, позволила В.Соложенко, В.Туркевичу, И.Петруше не раз выезжать в Гамбург для проведения цикла исследований, направленных как на открытие фундаментальных закономерностей, так и на совершенствование технологии получения кубического нитрида бора - абразивного материала с большим будущим.

- Какие перспективы открываются перед обработкой материалов в связи с работами группы киевских исследователей?

- Хотя твердость нитрида бора поменьше, чем алмаза, его химическая стойкость значительно выше. Этим объясняется тот интерес к нему, который проявляют инструментальщики и химики. Высказывается надежда на материалы, представляющие собой гибрид алмаза с кубическим нитридом бора. Эти соединения, возможно, будут иметь твердость большую, чем алмаз и одновременно обладать более высокой химической стабильностью.

- Искусственные алмазы в Киеве уже получают 30 лет. Какие сегодня наивысшие достижения?

- За эти годы увеличился размер кристаллов, которые выращены в лаборатории. У нас в институте получены кристаллы размером до 7 мм. Правда, в Японии - до 15-20 мм. Но у них оборудование получше. Уже выращиваются кристаллы с таким незначительным количеством примесей, что зачастую их трудно отличить от природных.

- А где используются такие крупные кристаллы?

- Крупные кристаллы используются в основном для теплостоков. Чтобы не перегорели электросхемы, выделяющие много тепла, можно поставить... алмазный кристалл. Обычно для этого в пентиум ставят вентилятор, но это не совсем эффективный способ для сильно нагруженного в тепловом отношении прибора. Если вместо вентилятора поставить монокристалл, а его теплоотвод в 5 раз выше меди, это будет гораздо лучше! (У меди 400 вт на метр, а у кристалла алмаза 2000 вт на метр). Алмаз - это рекордсмен как по твердости, так и по теплопроводности.

- Как в вашей научной группе распределены роли? Кто за что отвечает?

- У нас группа из 3-х человек занимается физической химией нитрида бора или точнее - физической химией высоких давлений с применением нитрида бора. Большая часть исследований фундаментальных. Игорю Петруше, кроме фундаментальных исследований, удается создавать инструменты, которые по стойкости в 5 раз превосходят известные. Причем испытание инструментов было проведено не у нас, а за рубежом независимыми исследователями. Так что это достижение нельзя поставить под сомнение.

Сейчас все эти исследования требуют колоссальных затрат. Исследовательское оборудование, которое используется для изучения свойств веществ при высоких температурах и давлениях очень дорогое, построить или приобрести его для украинских институтов просто нереально. Поэтому мы едем на достаточно короткий срок в хорошо оборудованные западные лаборатории. Этот путь также не дешев! Плата за пользование синхротроном превышает бюджет нашего института. Нам удается работать только потому, что плата за пользование оборудованием идет за счет немцев, французов, которые заинтересованы в таких работах, так как они выполняются на высоком уровне. Эти работы позволяют и нам, и им оправдать использование того дорогостоящего оборудования, которое финансируется за счет их государств.

- А если вы достигнете результата, который можно будет внедрить, кто станет его владельцем?

- Та часть работы, которая непосредственно связана с производством, большей частью закрыта и выполняется в нашем институте, на наших прессах. Поэтому работы, имеющие практическую ценность, становятся собственностью Украины. За рубежом мы выполняем только ту часть работы, которая имеет фундаментальный характер и не может быть в ближайшее время использована.

- Гумбольдтовский фонд не финансировал ваши работы?

- Владимир Соложенко имел стипендию фонда. Он по этой стипендии проработал в Германии 1,5 года. Кстати, через немецких профессоров, связанных с фондом, удалось установить контакт с немецким синхротроном и получить «пусковое время» на этой установке для исследований. Организация, которая называется «Немецкий синхротрон», это большое, многофункциональное учреждение. Здесь проводят исследования группы из самых разных стран, разных лабораторий.

- Есть синхротрон в Новосибирске. Там когда-то украинские ученые были весьма частыми и желанными гостями. Времена изменились?..

- Дело не в каких-то личных контактах и отношениях. Просто новосибирский прибор по яркости пучка уступает и немецкому, и французскому. А это очень существенно для наших исследований.

Оставайтесь в курсе последних событий! Подписывайтесь на наш канал в Telegram
Заметили ошибку?
Пожалуйста, выделите ее мышкой и нажмите Ctrl+Enter
Добавить комментарий
Осталось символов: 2000
Авторизуйтесь, чтобы иметь возможность комментировать материалы
Всего комментариев: 0
Выпуск №42-43, 10 ноября-16 ноября Архив номеров | Содержание номера < >
Вам также будет интересно