Для изготовления легких и высокопрочных корпусов кораблей российские ученые предлагают применять наночастицы алмазов. Они получили особый сплав, который по своим характеристикам превосходит все используемые в современном судостроении материалы. Корабли из него будут еще и значительно дешевле, рассказали «Известиям» создатели экспериментального материала. Впрочем, некоторые эксперты в дешевизне «бриллиантового» состава сомневаются.

Вместо скандия

Ученые Томского государственного университета совместно с коллегами из Университета Брунеля (Лондон, Великобритания) завершили эксперимент по введению наноразмерного алмаза в алюминиевый расплав с применением ультразвуковой обработки. Новый композитный материал может быть использован при создании корпусов для морского транспорта.

Чем легче судно, тем больше груза на него можно поместить, поэтому при изготовлении судов используют дешевый и легкий алюминий, но вот его прочностные характеристики оставляют желать лучшего.

— Сегодня в судостроении используют алюминиевые сплавы с добавками скандия, — рассказал «Известиям» сотрудник лаборатории высокоэнергетических и специальных материалов ТГУ Николай Кахидзе. — Несмотря на его высокие прочностные и эксплуатационные характеристики, а также технологические преимущества, скандий — дорогой металл. Себестоимость сплава, содержащего наноразмерные частицы алмаза, существенно ниже. А прочность, пластичность и эксплуатационные характеристики нового материала превышают даже экономнолегированные сплавы с содержанием скандия. То есть наша разработка позволит снизить расходы при кораблестроении.

Алмазный порошок

Наноалмазный порошок состоит из частиц размером несколько нанометров. В эксперименте были использованы уникальные вспомогательные мастер-сплавы — лигатуры. Они применяются для введения в жидкий металл других элементов.

— В данном эксперименте лигатуры представляют собой прутки — монолитные материалы в виде цилиндров, которые в дальнейшем будут достаточно удобны и технологичны для применения в судопроизводстве, — отметил Николай Кахидзе. — Существует ряд сложностей при введении наночастиц в металл: они всплывают, слипаются между собой, образуют высокую пористость вокруг себя и так далее. Лигатуры заметно облегчают процесс легирования, что является плюсом при получении композитов в промышленных масштабах.

Созданные материалы также могут найти применение в авиастроении, автомобилестроении и космической индустрии: для изготовления корпусов, внутренней отделки и прочих элементов, не связанных с исполнительными механизмами (двигателями, редукторами). Они позволят уменьшить массу и улучшить параметры безопасности транспортных средств.

Цена вопроса

Исследование российских и британских ученых очень перспективно, уверен директор центра научно-технического прогнозирования ИСИЭЗ НИУ ВШЭ Александр Чулок.

— По нашим прогнозам, в следующем году рынок наноалмазов выйдет в России на передний рубеж, мы можем стать одними из мировых лидеров в этой области, — уверен он. — Поэтому всё, что делают сибирские ученые, крайне интересно с точки зрения экономики. Тем более судостроение является приоритетной отраслью для государства. Так что разработка однозначно найдет применение.

Однако не все эксперты столь оптимистичны. Представитель кафедры цветных металлов и золота, профессор НИТУ «МИСиС» Евгений Александров полагает, что композиты «алюминий-наноалмазы» не имеют перспектив для кораблестроения.

— Алмазные наночастицы, покрытые газовой или жидкой оболочкой, при введении в алюминиевую матрицу образуют пузыри, что приводит к формированию пористости в материале и снижает его прочностные характеристики, — уверен эксперт. — Это обусловлено плохой смачиваемостью наночастиц — атомы на их поверхности имеют нескомпенсированные химические связи и стремятся немедленно после получения вступить в реакцию с окружающей средой.

По его словам, избавиться от адсорбированных газов для таких мелких частиц, как наноалмазы, практически невозможно. Ультразвуковая обработка хотя и решает частично проблему смачивания, не является перспективной для создания многотоннажных продуктов. Евгений Александров добавил, что технология применима только к граммовым, максимум килограммовым партиям продуктов, а в случае кораблестроения она сделает композит очень дорогим по стоимости.

Однако в ТГУ считают, что так как процент наноалмазов невелик (от 5 до 10%), то сплав точно будет дешевле того, что содержит скандий. Кроме того, в этом случае наноалмазы не покрыты газовой оболочкой, они находятся в составе лигатуры, где матричным материалом является алюминий. Наноалмаз в этом композитном материале распределен равномерно. По данным разработчиков, эксперимент показал, что полученный сплав имеет высокое качество, в нем нет пор и дефектов.

Исследование было проведено в лаборатории высокоэнергетических и специальных материалов ТГУ в рамках масштабного проекта, связанного с производством сплавов для морского судостроения. Сам эксперимент прошел на базе подразделения Университета Брунеля — Brunel Centre for Advanced Solidification Technology (BCAST).

Мария Недюк

Источники

Днище в алмазах
Известия, 03/04/2019
Российские ученые предложили использовать алмазы в кораблестроении
The world news (theworldnews.net), 03/04/2019
Российские ученые предложили использовать алмазы в кораблестроении
Рен ТВ (ren.tv), 03/04/2019
Российские ученые предложили использовать алмазы в кораблестроении
123ru.net, 03/04/2019
Российские ученые предложили использовать алмазы в кораблестроении
Новости России (news-life.ru), 03/04/2019
Днище в алмазах: корпуса кораблей хотят укрепить драгоценными камнями
Известия (iz.ru), 03/04/2019
Днище в алмазах: корпуса кораблей хотят укрепить драгоценными камнями
PortNews.ru, 03/04/2019
Создан особо прочный "алмазный" сплав для кораблей
Ставропольский городской портал (cod26.ru), 03/04/2019
Создан особо прочный "алмазный" сплав для кораблей
НьюИнформ (newinform.com), 03/04/2019
Создан особо прочный "алмазный" сплав для кораблей
123ru.net, 03/04/2019
Для изготовления корпуса кораблей предлагают применять частицы алмазов
Kp.ru, 03/04/2019
Для изготовления корпуса кораблей предлагают применять частицы алмазов
123ru.net, 03/04/2019
Российские ученые предлагают укрепить корпуса кораблей алмазами
Allnokia (allnokia.ru), 03/04/2019
Российские ученые предлагают укрепить корпуса кораблей алмазами
Samsung-fun (samsung-fun.ru), 03/04/2019

Похожие новости

  • 24/08/2017

    Сибирские ученые разработали ботинки с навигационной системой

    ​Ученые Сибирского федерального университета (СФУ) совместно с коллегами из Национального исследовательского Томского политехнического университета разработали пешеходную навигационную систему, которая сможет определять координаты пользователя в плотной городской застройке, лесных массивах и даже под землей, сообщила пресс-служба СФУ.
    1481
  • 02/07/2019

    Более ста ведущих ученых из России, Китая и Германии собрала конференция ТПУ по инновациям в неразрушающем контроле

    ​В Екатеринбурге состоялась V Международная конференция по инновациям в неразрушающем контроле SibTest. Она собрала более ста ведущих специалистов отрасли из городов России, Казахстана, Германии и Китая.
    523
  • 15/10/2018

    ТУСУР и Cognitive Technologies разработают совместные проекты для беспилотного транспорта

    ТУСУР и компания Cognitive Technologies подписали соглашение о реализации совместных образовательных, научно-исследовательских и инновационных проектов в сфере беспилотного транспорта.  Ректор ТУСУРа Александр Шелупанов и президент и основатель компании "Когнитивные технологии" (Cognitive Technologies) Ольга Ускова на открытии форума U-NOVUS - 2018 подписали соглашение о сотрудничестве.
    601
  • 11/04/2019

    Ученые ТПУ изучают, чем загрязнена река в промышленном районе Индии

    ​Исследователи Томского политехнического университета (ТПУ) привезли пробы воды из Дамодара – одной из самых грязных рек Индии; изучив состав и миграцию вредных веществ, политехники вместе с коллегами из России, Китая и Индии намерены предложить меры по очистке и предотвращению дальнейшего загрязнения реки, сообщила пресс-служба вуза.
    566
  • 26/06/2019

    Без «Окон» и Back Door

    ​Одна из приоритетных задач в построении «цифровой экономики» — сделать ее независимой и защищенной. Серьезный шаг в усилении промышленной безопасности сделала объединенная команда компании ЭлеСи и ученых Томского госуниверситета.
    347
  • 31/05/2017

    Неземная технология: что добывают в Томске «космические старатели»

    ​Создание космических технологий является драйвером развития человечества, уверены проректоры двух вузов - Томского государственного университета (ТГУ) и Томского госуниверситета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) - Константин Беляков и Роман Мещеряков.
    1415
  • 16/01/2019

    Томские ученые разработали импланты для аппарата Илизарова, вдвое ускоряющие рост костей

    В ортопедическом Центре Илизарова в Кургане прошли стадию доклинических испытаний имплантаты, разработанные специалистами Томского политехнического университета. Эти имплантаты являются частью вариации аппарата Илизарова, применяемого для удлинения и исправления деформаций длинных трубчатых костей у детей.
    1074
  • 26/02/2018

    Ученые ТПУ разработают установки неразрушающего контроля

    ​Исследователи Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности Томского политехнического университета (ТПУ) разработают автоматическую линейку экспериментальных установок для завода антипомпажных клапанов Томского электро-механического завода (ТЭМЗ), который выпускает клапаны магистральных газопроводов ПАО "Газпром", сообщает в понедельник пресс-служба вуза.
    890
  • 06/05/2019

    Биологи ТГУ создадут стартап на территории Евросоюза

    ​Технология «Аэрощуп», разработанная БИ ТГУ для очистки донных отложений нефтезагрязненных водоемов, готова к выходу на европейский рынок.  В апреле 2019 года Биологический институт принял участие в конференции Deep Tech Atelier в Риге (Латвия), где состоялись переговоры с руководством реактора коммерциализации.
    444
  • 04/10/2016

    В Airbus Safran Launchers заинтересовались созданным в Томске наноматериалом

    ​Airbus Safran Launchers (совместное предприятие авиакосмического концерна Airbus Group и французской корпорации Safran) заинтересовалась разработанной в Томском госуниверситете технологией получения наноматериала - легкого, как алюминий, и прочного, как сталь, сообщил завлабораторией высокоэнергетических и специальных материалов ВУЗа Александр Ворожцов.
    1829