После полета Юрия Гагарина многие мальчишки в Советском Союзе просто жаждали покорения космического пространства. А юный Саша Аврамчик мечтал не о самой профессии космонавта, а о том, как будет запускать эти волшебные ракеты. Хоть и было-то ему всего восемь лет, он до сих пор помнит тот знаменитый апрель 1961-го: «День был очень теплый, солнечный, в нашем Юрточном переулке уже сошел весь снег».

С заветным аттестатом о среднем образовании Александр прямиком направился на физико-технический факультет ТГУ, ведь именно там готовили специалистов, занимавшихся разработкой техники для космических полетов. На кафедре газовой динамики и горения физтеха ТГУ студент Аврамчик изучал внутреннюю баллистику (процессы, которые происходят внутри камер сгорания).

Новый поворот в карьере

Еще до окончания университета он познакомился с молодым кандидатом наук Юрием Максимовым, который предложил ему стажировку в Ногинском научном центре в Черноголовке. Будущему ученому предстояло заняться синтезом материалов в режиме горения – тема, идущая вразрез с детской мечтой Александра. Ответ «старшего по званию» его успокоил: все, что можно было выжать из ракетного двигателя, работающего на химическом топливе, уже выжато, а вот получать новые материалы в режиме горения – чем не заманчивая перспектива? Знать бы ему наперед, что пройдут годы, и они будут применяться в качестве теплозащитных материалов в аэрокосмической отрасли. А тогда в Черноголовке студент ТГУ впервые учился технике проведения экспериментов.

– Работа была чисто рутинная, но ее следовало выполнять. В науке вообще 99% – сплошная рутина, и только 1% – творческая часть, – подчеркивает научный сотрудник лаборатории новых металлургических процессов ТНЦ СО РАН Александр Аврамчик. – Без рутины не бывает открытия, когда в процессе исследования приходится на сто раз все тщательно измерять, записывать, вести статистику и так далее. Ученые – это буквоеды, от которых требуется пунктуальность, аккуратность, дотошность в выполнении определенных исследований.

А поскольку синтез материалов относится не столько к физике, сколько к химии, начинающему исследователю пришлось самостоятельно постигать эту науку. Уже в Томске, когда была изготовлена экспериментальная установка в НИИ прикладной математики и механики, ему определили направление – алюминотермию, которое не было продолжением курсовой и дипломной работ. Отсутствие преемственности в исследовании определенной тематики, конечно же, его расстроило, ведь столько времени было упущено.

Тем не менее в 1977 году он приступил к экспериментальной работе, связанной с синтезом материалов в режиме горения. Сама по себе термитная реакция восстановления оксидов металлов алюминием была известна еще 150 лет назад. Новизна состояла в том, что продуктами, которые рождались в этом процессе, были не традиционные для алюминотермии ферросплавы, а материалы на основе карбидов вольфрама и других тугоплавких соединений. Это карбиды, бориды, нитриды переходных металлов. Они имеют температуру плавления, превышающую 2 500 °С. Как же тогда получать их, если алюминий кипит при 2 500 °С при атмосферном давлении?

– Задача моя была не просто исследовать алюминотермические реакции, но и проводить процесс при повышенном давлении газа. Это основное отличие от традиционных технологий, – поясняет ученый. – Дело в том, что температура кипения любого вещества зависит от давления. Повышая давление, мы можем повысить температуру кипения алюминия и тем самым сделать процесс горения спокойным и безопасным даже при температурах 3 000–3 500 °С.

Открытие «почтового ящика»

В 1990-х годах томские ученые все чаще присматривались к ситуации на СХК, где начинался перевод ядерного производства на мирные рельсы. В тот период во всем мире интенсивно развивались исследования по новому классу материалов – сплавов на основе трех элементов: неодим-железо-бор, которые обладали очень высокими магнитными свойствами. Томские исследователи совместно с разработчиками СХК решили применить металлотермическую технологию восстановления кальцием для получения магнитных сплавов неодим-железо-бор на комбинате.

В исследовательскую группу вошел и Александр Аврамчик. По его словам, работать с кальцием было гораздо интереснее, чем с алюминием. Практически сразу же группа получила значимые результаты, хотя, признается ученый, основной объем экспериментальных работ взял на себя ныне покойный Юрий Штефан. Он работал в опытно-технологической лаборатории комбината с 1959 года, поэтому досконально знал возможности атомного гиганта, его производство. Не будь рядом такого человека, никаких открытий томичи бы тогда не сделали, заверяет Аврамчик.

– Я многому научился у Юрия Павловича, и не только по работе с кальцием, а в целом его отношению к жизни, производству, – с благодарностью вспоминает ученый.

В 2003 году СХК от этой технологии отказался: собственное производство выходило дороже, чем дешевые китайские магниты. А ведь в любом научном достижении кроме результата обязательно присутствует экономическая составляющая, игнорировать которую невозможно. Но к кальцию, как одному из самых сильных восстановителей, Александр Аврамчик время от времени продолжал возвращаться.
Пять лет назад вместе с профессором Юрием Максимовым они подали заявку в Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ), который финансирует в том числе и инициативные проекты. Удача улыбнулась, и они продолжили исследования в области получения тугоплавких соединений при восстановлении оксидов металлов кальцием.

– С 2015 года мы как будто получили второе дыхание, – вспоминает тот плодотворный период ученый.

Успешно отработав первый грант, томичи подали еще одну заявку: сегодня они разрабатывают новые эффективные способы получения карбидов, нитридов и боридов титана и циркония. Созданные на их основе материалы применяются в качестве теплозащиты в аэрокосмической отрасли, атомной энергетике, а также при создании высокотемпературной техники.

– Получить такие соединения – задача весьма непростая, необходимым условием является высокая температура (более 1 500 °С), – поясняет Александр Аврамчик. – Использование высокотемпературных печей для нагрева сопряжено с большими затратами электроэнергии, неэффективным использованием тепловой энергии, так как нагревать приходится не только сам материал, но и камеру, внутрь которой он помещен. Металлотермическая технология имеет свои ограничения: для восстановления таких прочных соединений, как диоксид циркония, теплоты реакции недостаточно.

Новый путь решения этой проб­лемы, не предполагающий применения внешнего источника нагрева, они нашли в виде экзотермических добавок. Одной из них стала смесь иодата кальция с металлическим кальцием. Ее применение оказалось очень эффективным: при высоких температурах иодат кальция разлагается с выделением газообразного йода и кислорода, благодаря чему происходит активация процессов восстановления оксидов в режиме горения.

Учеными был получен интересный и неожиданный результат: они провели процесс восстановления металлов в режиме горения при температуре ниже 1 000 °C, хотя такие процессы могут протекать, как правило, при температуре не ниже 1 500 °C.

Возможность синтеза тугоплавких соединений при температуре ниже 1 000 °C позволит сделать не только более мягкими условия проведения технологических процессов, но и получать порошки с иными свойствами и размерами.

К слову, в России исследования в области возможностей применения таких экзотермических добавок ранее не проводились. Вот почему работы, ведущиеся сегодня в Томском научном центре СО РАН, можно с полным правом назвать пионерными.

В космос сквозь научные тернии

Невероятный кульбит длиной в сорок с лишним лет все-таки вернул Александра Аврамчика к его юношеским мечтам, и пусть вместо ракетных двигателей он занимается исследованием особых материалов, но ведь они же используются в ракетостроении! Так что космос Юрия Гагарина от него никуда не делся. Сегодня, как и большинство рядовых томичей, ученый находится на самоизоляции, но без дела не сидит.

– Я могу трудиться над термодинамическим моделированием процессов синтеза разрабатываемых материалов. Время на удаленке не проходит зря: у меня появилась возможность уделить больше внимания теоретической части, чего раньше не было. Сейчас готовлю публикацию по этой теме. В целом есть удовлетворение от проделанной работы и надежда, что эта технология будет востребована на рынке, – верит в перспективу очередной разработки научный сотрудник лаборатории новых металлургических процессов ТНЦ СО РАН Александр Аврамчик. А в перерывах с удовольствием постигает «Тайны галактики» на одном из ТВ-каналов.

ДОСЬЕ

Александр Аврамчик, 67 лет. Научный сотрудник отдела структурной макрокинетики Томского научного центра СО РАН.

Научные интересы: металлотермические реакции, термодинамический анализ, самораспространяющийся высокотемпературный синтез тугоплавких соединений, сплавов, керамики.

Обладатель двух авторских свидетельств на изобретение СССР и двух патентов РФ в области неорганической химии и металлургии.

Татьяна Абрамова

Источники

Синтез горения
Томские новости (tomsk-novosti.ru), 30/04/2020

Похожие новости

  • 24/03/2020

    Томские ученые создают новые методы для получения сложных материалов

     В Томском научном центре СО РАН разрабатываются новые эффективные способы получения карбидов, нитридов и боридов титана и циркония. Материалы на их основе применяются для теплозащиты в аэрокосмической отрасли, используются в атомной энергетике, а также при создании высокотемпературной техники.
    436
  • 01/04/2017

    Сформирован КПНИ «Ресурсо- и энергоэффективные катализаторы и процессы»

    Федеральное агентство научных организаций организовало разработку и формирование Комплексного плана научных исследований (КПНИ) «Ресурсо- и энергоэффективные катализаторы и процессы». КПНИ строятся по проектному принципу.
    2597
  • 03/01/2019

    Обнаружены особенности образования соединений, мешающих добыче нефти и газа

    ​​Ученые из Института неорганической химии имени А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук (ИНХ СО РАН) исследовали реакцию образования кристаллических соединений воды и газа (газовых гидратов) с метастабильной (неустойчивой) структурой.
    1833
  • 03/12/2020

    Нужна ли России водородная энергетика и на каких направлениях следует сосредоточиться разработчикам технологий

    Минэнерго разработало дорожную карту развития водородной энергетики в России до 2024 года. Редакция "РГ​" решила с помощью ВКС собрать за виртуальным круглым столом экспертов из Новосибирска и Томска - ученых и промышленников, чья деятельность связана с водородными технологиями, - и узнать, какие новые горизонты открывает водородная энергетика и в каких сферах еще находит сегодня применение водород.
    92
  • 27/11/2020

    Первые водородные автозаправки хотят открыть в крупных городах

    Первые водородные автозаправки сначала должны появиться в крупных городах с населением больше миллиона человек. Они будут пробными - демонстрационными. А потом география этих автозаправок начнет расширяться.
    345
  • 23/01/2018

    Сибирские радиофизики выяснили, от чего зависят свойства композитных материалов

    Радиофизики экспериментально доказали, что  конструкция и   технология изготовления  нанотрубок влияют на характеристики композитного материала. Ученые описали электрофизические свойства композитов, в которых можно получать заданные свойства, меняя состав.
    1561
  • 14/03/2019

    Как реализовать возможности российского рынка многокомпонентных материалов

    ​Недавняя новость о том, что из-за международных санкций российские авиастроители не смогут получать из США компоненты, необходимые для выпуска отечественного лайнера МС-21, вызвала бурное обсуждение, так или иначе связанное с проблемой преодоления зависимости от импорта.
    1138
  • 18/10/2019

    В Новосибирске разрабатывают «начинку» для портативных энергоустройств

    В Институте химии твердого тела и механохимии СО РАН изготавливаются топливные элементы, которые позволяют существенно сократить потери, возникающие при превращении различных видов энергии в электрическую.
    769
  • 21/09/2020

    Ученые РФ с самолета изучили атмосферу Арктических районов

    ​​​​Со 2 сентября с борта летающей лаборатории Ту-134 «Оптик» сотрудники Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева, Института химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского и Научного центра вирусологии и биотехнологии «Вектор» исследовали атмосферу Арктических районов нашей страны.
    569
  • 01/09/2020

    Недостающее звено в отечественном катализе: рассказывает замиректора ИК СО РАН Вадим Яковлев

    Центр коллективного пользования «Опытное производство катализаторов» на базе Института катализа СО РАН станет местом, где будут развивать широкий спектр новых каталитических технологий, отрабатывать их у себя до опытного и опытно-промышленного уровня и потом масштабировать их на профильных предприятиях.
    517