В июне прошлого года ТГУ впервые вошел в Шанхайский рейтинг, и сразу по двум направлениям. По одному из них – «Металлургии» он оказался в группе 101-150. Такой успех стал возможен во многом благодаря лаборатории высокоэнергетических и специальных материалов, в которой несколько лет назад появилось новое направление.

_
Нанодобавками для ракетных двигателей в лаборатории занимались уже не один десяток лет. Продолжением работ стал совместный проект с
Европейским космическим агентством по использованию наночастиц для улучшения свойств легких сплавов. Так в лаборатории появилось новое направление.

Возглавил его молодой кандидат наук, выпускник ФТФ Сергей Ворожцов. Практически с нуля за пять лет ему удалось вывести исследования на серьезный международный уровень в области металлургии, что доказывают результаты Шанхайского рейтинга. К сожалению, Сергей Ворожцов так и не узнал об этом, в июне 2017 года его не стало. Но созданное им научное направление продолжают развивать его коллеги и ученики.

Стержень разработки
В чем же состоит оригинальность технологии, разработанной учеными ТГУ?

– Есть легкие сплавы на основе алюминия и магния, которые применяются в ракетной технике, авиастроении и автомобильной промышленности. Одним из самых передовых методов повышения их прочности является введение наночастиц. В результате сплав получается прочным, почти как сталь, но остается легким. До сих пор такие работы проводили только на небольших лабораторных образцах. Наша задача была выйти на уровень реальной технологии. Работа выполнялась совместно с Университетом Брюнеля (Великобритания), с которым мы уже давно сотрудничаем, – рассказывает руководитель лаборатории, профессор Александр Ворожцов.

При создании технологии ученым пришлось решать проблему введения наночастиц. Дело в том, что они очень плохо смачиваются жидким металлом: если их просто добавить, скопления частиц останутся плавать на поверхности. Свой оригинальный способ решения этой задачи предложила команда Сергея Ворожцова. Сначала наночастицы помещаются внутрь полой алюминиевой трубки, где с помощью ударной волны превращаются в один плотный монолит – лигатуру. И уже потом этот стержень опускается в расплавленный металл. В результате частицы легко распределяются в нем. Дополнительный эффект дает обработка расплава ультразвуковыми колебаниями. Это технологическое решение привело к тому, что свойства легких сплавов (прочность, упругость, пластичность) улучшились на 25-50% по сравнению с исходными сплавами.

Легче, но прочнее
Исследования велись в рамках крупного международного проекта ExoMet с участием таких корпораций, как ЕКС, Airbus, ряда ведущих зарубежных вузов. ТГУ стал единственной организацией, представляющей Россию в этом проекте.

В результате для Европейского космического агентства были сделаны по новой технологии три магниевых куба для размещения в них электронной космической аппаратуры. Раньше такие кубы сваривали из шести граней. Томским ученым впервые удалось сделать их монолитными по разработанной ими же литейной технологии. Стенки куба тоньше, чем у его предшественников, вес меньше, но благодаря нанодобавкам прочностные свойства не ухудшились.

Также недавно был заключен договор с Институтом легких материалов и технологий (ИЛМИТ) – стопроцентным дочерним предприятием АО РУСАЛ.

– Нам нужно сделать легче и прочнее литые колесные диски, которые устанавливаются на автомобили. Сейчас их делают из материала АК7, содержащего алюминий и семь процентов кремния. Наша задача – с помощью введения наночастиц добиться, чтобы диски стали легче и прочнее одновременно, – говорит Александр Ворожцов.

Роль личности
В составе научной группы Сергея Ворожцова, в основном молодежь: кандидаты технических наук, аспиранты, студенты. Но они уже достигли серьезных результатов: более 100 статей, почти половина из которых в высокорейтинговых международных журналах, более 10 патентов и свидетельств на изобретения, различные стипендии и гранты РФФИ и ФЦП. А в прошлом году Сергей Ворожцов и его коллеги выиграли трехлетний грант на 15 млн рублей в конкурсе проектов «Интернационализация». Сергей сам всегда являлся примером для своих соратников: две-три статьи в год в журналах первой квартили, победы в конкурсах на присуждение стипендии Президента РФ, выступления на международных конференциях и участие в стажировках в Великобритании, Германии, Японии. Он привлекал к этому и своих молодых коллег, стараясь, чтобы и они выходили на международный уровень. «Мы извлекали из общения с Сергеем очень много полезного для своей научной работы. У него всегда был свежий, нестандартный и высокопрофессиональный взгляд на тематику наших научных исследований. Он делился с коллегами своими знаниями, разработками, никогда не делил исследовательский процесс на «мое», «твое» и «ваше», для него прежде всего был важен результат. Наш научный коллектив потерял видного ученого и талантливого организатора науки», – говорят о нем коллеги.

– Я познакомился с Сергеем и его группой в 2011 году. В ходе проекта ExoMet, в котором ТГУ играл ключевую роль, наше сотрудничество окрепло, – говорит профессор Дмитрий Эскин (Университет Брюнеля). – Я неоднократно приезжал в Томск, где Сергей создал уникальный участок для производства нанокомозитов. В свою очередь Сергей со своими коллегами приезжал в наш научный центр для обмена опытом. Это сотрудничество продолжается и сейчас в рамках российских проектов. Меня привлекали в Сергее его энтузиазм, дружелюбность, открытость и стремление к новому. Мы были друзьями, и его безвременный уход стал для меня большим ударом. Наше продолжающееся сотрудничество с ТГУ и его группой – это лучшая память.



Сергей Ворожцов (слева) на научной стажировке в Brunel Centre for Advanced Solidification Technology (Лондон, Великобритания).

Наталья Александрова