Вкус натовского пирога, или Почему Россия и Украина предпочитают больше сотрудничать с Западом, чем друг с другом

Большая наука в Украине на перепутье. Может быть, ученые-фундаменталисты этого еще не почувствовали — разработчиков знания, находящегося на «острие ножа», как называют фундаментальные науки, по-прежнему принимают во всем мире. Однако ученым-прикладникам впору кричать «караул!». На Западе к их научно-техническим проектам коллеги относятся с пониманием, порой с восхищением, но двери в свои лаборатории открывают неохотно — все-таки украинцев там считают чужаками, которые пришли с российской стороны. А куда повернет завтра возрождающаяся империя, никто точно сказать не может. Так что: извините…

Россия же, в свою очередь, украинских ученых сторонится все более демонстративно. Нам перекрыты дороги ко многим перспективным проектам, где, кстати, НАНУ имеет серьезные заделы. Объяснение тому простое — Украина заявила о своем стремлении стать членом НАТО. И хотя эта организация финансирует множество научных проектов в нашей стране, все отчетливее видно: только полноценное членство в альянсе откроет украинской науке дорогу к огромному натовскому научному пирогу.

Оптимисты в Украине считают, что никакой трагедии нет — обычные коллизии переходного периода. Мол, дайте время, все утрясется и образуется. Россия увидит, что наше сотрудничество с Западом развивается успешно (а все больше примеров подтверждают это), преодолеет чувство ревности и будет руководствоваться здравым смыслом и коммерческим интересом. А эти два обстоятельства подскажут, что соседям нужно сотрудничать как можно более плотно…

Институт электросварки им. Е.Патона НАН Украины известен как своими научно-техническими достижениями, так и налаженными связями с российской наукой и промышленностью. Известно и то, что директор института, президент НАНУ, академик Б.Патон всегда был сторонником и организатором общего научного пространства на территории СНГ (это он лично предложил такую формулировку после распада Союза). И сейчас академик Патон входит в совещательные органы, благодаря которым имеет возможность встречаться с президентом России В.Путиным.

Обозреватель еженедельника «Зеркало недели» обратился к заведующему отделом парофазных технологий неорганических материалов Института электросварки им. Е.Патона НАН Украины Анатолию УСТИНОВУ, чтобы получить ответы на вопросы, которые сегодня волнуют научное сообщество.

— Анатолий Иванович, отношения с Россией в научной сфере явно ухудшились. Каковы перспективы этого сотрудничества?

— Я не организатор науки, я — ученый. Мне трудно сказать, в чем дело, но внешне выглядит так, будто между государствами не решены какие-то организационные вопросы. Конечно, обидно, потому что у нас всегда были очень хорошие контакты и, главное, до сих пор сохранились прекрасные человеческие отношения. Между нашими народами нет проблем языкового барьера, которые существуют, например, с Западом, Китаем, Индией и другими странами.

— Вас не удивляет, что у России прекрасные отношения с Германией, с ней заключены сотни соглашений о сотрудничестве в научной сфере. РФ при этом не беспокоит, что эта страна член НАТО, может воспользоваться российскими секретами. Почему не получается такое же сотрудничество с украинской наукой?

— Известно, что Россия только в 6-й рамочной программе заключила с Европейским союзом порядка 400 проектов, а Украина — около 90. При этом РФ получила финансирование почти в десять раз больше, чем Украина. Есть у нее с ЕС и совместные проекты в области новейших нанотехнологий, наноматериалов. Причем Россия не просто получает деньги от Запада, 30% финансирования она покрывает из своего бюджета. Мы тоже могли бы, как и европейцы, принимать участие в таких проектах, но… Иногда это вызывает удивление даже у самих европейцев. Мол, почему, находясь рядом, нам приходится сотрудничать с россиянами не напрямую, а через посредников?

Тем более что у нас есть немало работ, безусловно, представляющих интерес для россиян. Прежде всего, это создание наноструктурированных материалов. В середине 90-х годов ученые обратили внимание на то, что наноструктурирование позволяет изменить прочностные, электрические, магнитные свойства материалов. Например, наноструктурированная медь по крепости не уступает стали, у нее появляется масса других достоинств. Кстати, об этом знали наши предки. Так, когда археологи начали исследовать древнюю керамику, обнаружилось, что ее зерна имеют наноразмеры. Видимо, древние интуитивно нашли технологию приготовления наноструктур. Анализ дамасской стали, которую получали после многократной обработки «ковка — отжиг» в определенных средах, показал, что у нее также сложнейшая структура.

В современной технике нанотехнологии сразу же помогли решить сложнейшие задачи. Резонансные явления в турбинных лопатках — основе любого самолетного двигателя — досаждают конструкторам давно. Если с этим явлением не справиться, самолетам будут угрожать всякие неожиданности в полете. Надежду на решение проблемы дали опыты с медью. Когда мы научились уменьшать размер медных зерен и разбивать их на двойники (так называемые нанодвойниковые структуры), твердость меди резко возросла. Она стала вести себя как сталь и у нее появилось свойство гасить колебания.

Возьмем такой бытовой пример: к кухонной мойке приклеивается резина, которая гасит колебания и не дает ей надрывно выть при подаче воды. Примерно то же самое происходит и с турбинной лопаткой, когда она начинает вибрировать. Но обычный гаситель колебаний не наклеишь на титановую лопатку, вращающуюся со скоростью в несколько тысяч оборотов в минуту. А резонанс здесь чрезвычайно опасен, так как может разрушить лопатку и турбину. Причина многих аварий самолетов именно в этом!

Исследование показало: если лопатки покрыть, например, материалом, подобным наноструктурированной меди, резонансные явления в них уменьшаются на порядок и резко увеличивается срок их эксплуатации. Кроме того, данное покрытие может быть прочнее материала лопатки. Это позволяет защитить самолет еще от одной напасти — от частиц пыли, которая поднимается при разгоне самолета и попадает в двигатель. Частицы пыли, как наждак, царапают лопатки. Попадают они в мотор и при полете из-за пыльных бурь.

В последнее время перед нами остро стоит и такая задача: как соединить материалы, которые нельзя особо нагревать. Например, композиты, где в матрице расположены упрочняющие частицы или волокна. Если композит расплавить, он попросту деградирует. Это пример того, что в современной промышленности имеется ряд очень важных с практической точки зрения материалов, которые в принципе невозможно соединить сваркой.

Другой пример — интерметаллиды. Это основа жаропрочных материалов для авиационной техники, двигателей, энергетических установок. Как же из них собирать конструкции? Алюминий и титан представляют собой очень занятную пару для создания интерметаллидов. Их практическое использование сдерживается тем, что такие интерметаллиды плохо соединяются. Но мы поставили задачу: получить из них слоистую структуру. То есть создать своеобразный «бекон» из алюминия и титана с толщиной слоев порядка 10… 20 нанометров. Для этого использовали хорошо отработанную в нашем отделе технологию: электронный луч испаряет металлы из двух тиглей, а над ними вращается подложка. Она проходит сначала над одним испарителем металла, затем над другим, напыляя слой за слоем. Если увеличить скорость, слои становятся тоньше.

В результате получается металлическая лента. Если поднести к ней зажигалку, она тут же вспыхнет, и огонь бежит по металлу, как по бикфордову шнуру. Температура огня — 1300 градусов. При этом достигается огромная мощность тепловыделения. Самое интересное, что в ленточке формируется интерметаллическое соединение с соотношением компонентов, которое мы хотим получить!

Совместно с другими отделами института в рамках комплексной программы НАНУ удалось показать: если такую фольгу заложить между стыками детали и «поджечь», они сварятся. Прочность стыка такая же, как и у основного металла — идеальное наноструктурированное соединение без плавления толщиной в несколько микрон.

— И кому вы собираетесь предложить этот эффектный метод сварки?

— Первое предложение было сделано россиянам. Причем различным учреждениям. Мол, давайте ваши интерметаллиды, которые в принципе не свариваются никаким другим способом. Мы их сварим. Но российские коллеги под разными предлогами пока отказываются.

— Им что, не нужно соединять металлы?

— Нужно, но, видимо, они не хотят, чтобы мы своими разработками проникали в их программы, может, создавали какую-то конкуренцию. Поэтому мы вынуждены эту совершенно новую разработку предлагать в Китай, Индию, США... Интерес к ней большой. Сейчас оформляем патенты.

Еще одно неожиданное применение — использование этих интерметаллических многослойных пленок в полупроводниковой электронике. Во время работы компьютеров в процессорах возникает лишнее тепло. Его нужно отводить. По традиционной технологии для этого кремниевую пластинку с помощью припоя подсоединяют к специальному радиатору. Но такая пайка требует нагрева схемы до относительно высокой температуры. А это может ее повредить. Но мы можем решить все проще и элегантнее. Достаточно между медным радиатором и кремниевой пластинкой проложить нашу фольгу, поджечь ее, и, говоря научным языком, пойдет волна безгазового горения. По стыку процессора и медного радиатора огонь пролетит за доли секунды и мгновенно их соединит.

Сейчас ведем переговоры с американцами, которые весьма заинтересовались этим предложением, потому что такие структуры в США ранее получали магнетронными методами. При этом скорости у них в 10—20 раз меньше, чем у нас, и стоимость в два-три раза выше, а качество хуже. Мы получили надежную технологию для спайки электронных схем. Уже ясно: использование нанослойных лент открывает принципиально новый подход к соединению деталей — нам удалось решить проблему, стоящую перед инженерами всего мира.

Еще одно направление, о котором не могу не сказать, — материалы с квазикристаллической структурой. Они были открыты около пятнадцати лет назад, хотя такие материалы… запрещены классической кристаллографией. Тем не менее к ним стремительно растет интерес. Мы решили пойти еще дальше: а что если перевести их в наноструктурированное состояние? При этом обнаружили ряд уникальнейших свойств.

Недавно к нам обратился представитель Европейского центра по тестированию аэрокосмических материалов и попросил прислать покрытие на испытание. Мы отправили образец на пробу. Вскоре получили ответ: «Лучшего материала нам еще не приходилось тестировать». Вскоре нам было предложено поучаствовать в европейском проекте. При нашем участии был создан консорциум по исследованию наноквазикристаллических материалов.

Такую реакцию коллег из Европы объяснить несложно — реально хороших материалов в мире мало. Когда доходит до дела, показать что-нибудь стоящее могут немногие. А здесь получилось так, что предложен не только материал, но и продуктивный подход, на его основе можно создавать очень перспективные материалы и покрытия.

Выяснилось, что у наноквазикристаллов есть еще одно замечательное качество. Оно проявляется при работе в космосе. Известно, что работать в вакууме трущимся элементам сложно, потому что если две чистые поверхности притерлись, происходит молекулярное сцепление. Они схватываются. А открыть или закрыть люк в космосе жизненно важно. Наноквазикристаллические покрытия препятствуют прихватыванию.

Здесь впору вспомнить о тефлоновой сковородке, на которой не пригорает пища. Однако тефлон коварен, так как при его разложении образуются канцерогены, и сковородку следует часто менять, покупая новую. А наши безвредные материалы по своим антипригарным свойствам могут конкурировать с тефлоном, но при этом их твердость в пять раз выше, чем у стали. Ножом их уже не порежешь. Мы сделали сковородку, нанесли на нее такое покрытие. Она проявила себя с лучшей стороны. Однако теперь ею должны заняться производители — не дело ученых налаживать производство…

— В российской программе по наноматериалам предусмотрено выделение средств для двух сторон: для ученого и для потребителя разработки. Это сразу же решает задачу взаимоотношений с заводом. Не пора ли и нам предусмотреть такие правила?

— Давно пора! Ведь для того, чтобы проверить новую разработку, нужно, к примеру, сначала изготовить опытную партию сковородок, лопаток или других изделий. А затем поставить их на стенд и провести испытания, чтобы появился документ с подписями людей, несущих ответственность за то, что при массовом производстве никаких неожиданностей и неприятностей не будет. У нас, к сожалению, подобной программы нет.

В европейском консорциуме по наноквазикристаллам, в котором мы принимаем участие, половина членов представлена исследовательскими центрами, вторая — производителями. Поначалу меня это удивило: зачем столько лишних людей и организаций? Европейцы объяснили: чтобы производственники все испытали у себя на стендах. Эта программа замысливается широко: сразу намечается создание режущего инструмента, антипригарных покрытий, то есть они комплексно берутся за проблему. И предусматривают потребности не только аэрокосмической отрасли, но и намечают их применение в быту, что быстро принесет немалые прибыли.

То есть все организуется не так, как у нас при внедрении новой техники, когда ученые приезжают на завод и говорят: вы нам платите, а мы будем вам разрабатывать новую технику. Нет, там платят заводу за то, что он будет испытывать и внедрять новинку. Но зато когда ее внедрят, прибыли покроют все затраты и дадут средства для новых экспериментов.

— С европейцами и американцами работать легче, чем с россиянами?

— Со всеми есть свои проблемы. Причем порой совершенно неожиданные. Так, работая с американцами, мы столкнулись с тем, какие трения могут возникнуть между двумя «братскими» западными компаниями — «Дженерел Электрик» и «Пратт энд Уитни». У нас были совместные проекты с «Дженерел Электрик», и они очень волновались — не ходят ли по тем же этажам представители «Пратт энд Уитни». «Ну и что?» — удивились мы. Американские коллеги объяснили, что эти компании борются за госзаказы в США. Нередко обе фирмы получают деньги на разработку, но побеждает только одна из них, так что ухо надо держать востро и ни на секунду не упускать конкурента из виду. Нам пока этого не понять, но на всякий случай пришлось занять нейтральную позицию.

Впрочем, главные сложности с зарубежными фирмами заключаются в том, что они не могут идти с нами на плотное сотрудничество, так как мы не входим в общую с ними экономическую систему. Да, они готовы покупать наши идеи, готовы даже приобрести оборудование, но раскрыть проблемы, которые у них возникают, показать свои технологии они не имеют права. Это им запрещает закон! Вот в таком двойственном положении находимся мы, потому что между нами, Европой и США нет экономического союза.

— А как же они работают с Россией?

— Это для меня тоже загадка. Тем более что знаю случаи, когда совершенно новые российские материалы находились на испытании у американцев. В то же время, когда мы пытаемся получить их у россиян, чтобы начать работать, они говорят: нет!..

Однажды я имел частную беседу с болгарским ученым, когда-то учившимся в СССР. Он рассказал, что после вступления в НАТО ситуация с наукой в Болгарии резко изменилась в лучшую сторону. Они сразу же получили доступ к серьезным программам, которые хорошо финансируются. Если раньше они получали на проект 100 тысяч в год, то сейчас — миллион долларов. Это уже другие возможности и другой подход.

Кроме того, у них появилась возможность получать западное оборудование, доступа к которому у нас нет. Теперь они могут работать во всех европейских научных центрах. Имей я такой доступ, первым делом бы исследовал фронт распространения реакции горения в нанослойной ленте, попробовал бы понять, как можно повлиять на ее скорость. Думаю, ее можно увеличить раз в пять. А пока могу только строить догадки.

В общем, мы переживаем сейчас нелегкий этап, хотя у нас по многим направлениям есть очень серьезные результаты. Мы не можем наладить контакты с россиянами, хотя они тоже работают над подобными проблемами, и мы могли бы в чем-то друг друга дополнить. Похоже, что наши пленки пойдут в США для сборки электронных устройств. С коммерческой стороны это, конечно, интересно, но обидно, что Россия остается в стороне. Очень и очень жаль…