В 2018 году грантом Российского научного фонда был поддержан проект ассистента Научно-образовательного центра И.Н. Бутакова Максима Пискунова «Устойчивое к условиям низких температур вододизельное микроэмульгированное топливо». В преддверии Дня науки молодой ученый рассказал нам о своей работе, а также дал советы будущим исследователям.

Теплоэнергетика + физика

Максим с золотой медалью окончил школу и попал на теп-лоэнергетический факультет ТПУ, руководствуясь принципом «В Сибири теплоэнергетика нужна всегда». Получив степень бакалавра по теплоэнергетике, в магистратуру он шел уже нацелено— выбрал «Физику». И параллельно получал второе высшее образование как переводчик в сфере профессиональной коммуникации. После окончания вуза были планы работать в «Сахалин Энерджи», там он проходил практику, однако по ряду причин поехать на остров не получилось, и встал вопрос — чем заниматься дальше? Тогда будущий молодой ученый и обратил внимание на науку. К тому времени у него уже был опыт работы с коллективом доктора физико-математических наук Павла Стрижака — Максим сотрудничал со специалистами лаборатории как переводчик. Павел Александрович рассказал, какими направлениями занимаются в лаборатории, предложил перспективную тему и под его руководством Максим через два года, в 2016, защитил кандидатскую диссертацию.

Про коллектив и междисциплинарность

Максим считает, что ему крупно повезло с научным коллективом, в который он попал. «Поддержка есть всегда, на любой стадии работы с вопросами можно обратиться к Павлу Александровичу и к коллегам. Коллектив у нас состоит из научных групп, которые объединены проектами. Например, есть группа по гранту РНФ, мы «варимся» в нем, получаем определенные результаты и всегда имеем возможность обсудить их вне нашей научной группы. Мы также вычитываем друг у друга статьи и доклады. Не может такого быть, чтобы кто-то что-то сделал и никому не показал, все вместе смотрим и даем по необходимости рекомендации. Это позволяет избежать нелепых ошибок. Сегодня вообще написать статью в одиночку очень непросто. Наука все более междисциплинарна, и за этим, мне кажется, будущее. В проектах и статьях давно уже пересекаются самые разные технические направления. А если бы ко всему этому подключать еще, например, экономистов и пиарщиков, стало бы еще лучше».

Топливо для северян

Сейчас молодой ученый развивает новое научное направление, которое появилось в лаборатории довольно спонтанно год назад, однако проект по нему уже поддержан грантом РНФ.

Исследование, которым занялись политехники, позволит ответить на вопросы о потенциале и масштабе использования эмульгированных топлив в зимних условиях. Разработка альтернативного, устойчивого к условиям низких и даже отрицательных температур вододизельного микроэмульгированного топлива весьма актуальна для многих северных стран, таких как Россия, Канада, США, Норвегия, Швеция, Финляндия, Великобритания и др.

«Наша задача, — говорит Максим, — получить образец топлива, которое обладает определенными характеристиками, позволяющими ему функционировать при низких и отрицательных температурах с сохранением высокой эффективности».

Для экспериментов как основной базовый элемент используется зимнее дизельное топливо. Исследователи разливают его по пробиркам, добавляют в разных пропорциях воду и поверхностно-активные вещества (ПАВ). Первый этап работы над проектом состоял в формировании образцов потенциально успешных топливных композиций. Работа велась, в основном, в химической лаборатории и была возможность посмотреть на проект с разных точек зрения — глазами физиков и химиков. Это позволяло, по словам Максима, делать более перспективные образцы.

«Нам важно обеспечить стабильное состояние микроэмульсии как можно дольше в условиях существенных колебаний температуры среды для исключения разделения фаз топлива, например, при работе двигателя. Это нетривиальная задача, потому что в состав мы добавляем водную фазу. У дизеля и воды совершенно разные плотности, по идее они должны существовать отдельно. Плюс все, кто изучал в школе точные науки, помнят — при температуре ниже 0 °С вода должна замерзать. Но наши эксперименты показывают, что использование специальных эмульгаторов при создании микроэмульгированных систем позволяет добиться стабильности этих микроэмульсий даже при отрицательных температурах. На сегодня нами получены образцы топлива, которое стабильно и при хранении не разделяется на дизель и воду. А значит, его можно будет довольно долго хранить в бензобаке или топливных резервуарах. Наши образцы остаются термически стабильными при той же температуре, при которой наступает помутнение дизельного топлива (в нашем случае это -21°С), после которого оно уже нормально не функционирует. Наша задача — не добиваться какого-то более низкого значения, а определить способы, которыми можно регулировать термическую стабильность микроэмульгированных топлив и установить их эффективность».

Следующая часть исследования, к которой уже приступили политехники, — достижение эффекта разрушения капель топлива при взаимодействии с высокотемпературной средой и анализ процесс

«Мы смотрим, что будет происходить с каплями нашего топлива при нагреве. Физически моделируем условия, когда распыленная капля топлива попадает, например, на разогретую стенку в камере внутреннего сгорания. Это модель реальной ситуации из жизни. Термическое разрушение капли при взаимодействии со стенкой — своего рода индикатор эффективности процесса. Если топливо при нагреве вторично измельчается, это означает, что быстрее формируется воздушно-топливная смесь и происходит более эффективное его зажигание и горение. Такой вот парадокс: казалось бы, добавление воды в топливо должно ухудшать процессы горения и зажигания, но по факту - наоборот. Видеокамерой мы фиксируем момент взаимодействия капли со стенкой и последующее термическое разрушение этой капли, потом детально анализируем характеристики процесса, делаем выводы».

Предполагается, что полученные в итоге исследования топливные композиции смогут долго находиться в стабильном состоянии в широком диапазоне температур эксплуатации и потенциально использоваться в качестве альтернативного топлива, например для дизельного двигателя с воспламенением от сжатия.

«Мне вообще всегда хотелось и хочется создать что-то реальное, что имело бы практическое значение. Однако я понимаю, что для этого нужно пройти фундаментальный этап исследований, начиная с более идеализированных случаев», — говорит Максим.

Позитивно о преподавании
«На преподавание можно смотреть с разных точек зрения, но все они позитивные. Во-первых, оно позволяет переключиться, сменить род деятельности, мне это иногда необходимо. Во-вторых, на занятиях есть возможность увидеть заинтересованные глаза студентов, рассказать, чем мы занимаемся и получить в коллектив людей, которые готовы посвящать свое время исследованиям.

Это своего рода селекция. Кстати, у студентов, которые с нами работают, нет проблем с курсовыми и с выпускными квалификационными работами. В-третьих, я сам молодой ученый, и могу сказать, что многого не знаю в своей области. И чем больше читаю, тем больше понимаю, что есть моменты, которые можно и нужно дополнительно изучать. Преподавание позволяет освежить базовые теоретические знания и при необходимости углубить их».

Если вы решили пойти в науку…

«Надо читать! К сожалению, многие студенты не умеют формулировать свои мысли, у них нет навыка написания текстов. Я связываю это с тем, что они мало читают. В нашей работе писать — это необходимое умение, его нужно нарабатывать, иначе путь к проектам и статьям может стать очень долгим. Плюс надо знать иностранный язык. Современному ученому приходится читать и писать главным образом по-английски.

И еще надо понимать, что наука — это большое дело, которое будет занимать огромную часть вашего свободного времени. Посвящать время чему-то другому, глобальному, скорее всего, не получится. Мне повезло, я занимаюсь своим делом с удовольствием».

Источники

Ученый из ТПУ: "Хочется создавать что-то реальное"
Российский научный фонд (рнф.рф), 08/02/2019

Похожие новости

  • 18/02/2019

    Сибирские лидары чувствуют взрывчатку на расстоянии 50 метров

    ​Молодые физики из Томска разработали лазерные локаторы с большим антитеррористическим потенциалом: приборы способны незаметно определять взрывчатые вещества по их мельчайшим фрагментам и успешно прошли испытания на железнодорожных вокзалах.
    124
  • 09/01/2018

    Томские радиофизики разрабатывают новый метод ультразвуковой 3D-печати

    Радиофизики ТГУ создали установку для левитации мелких частиц, в частности, пенопласта, в акустическом поле. На основе этой технологии к 2020 году они должны разработать новый метод ультразвуковой 3D-печати, который может быть применим для химически агрессивных растворов или веществ, разогретых до высоких температур.
    571
  • 25/08/2017

    Молодые физики ТГУ получили новый грант РНФ за создание светодиодов на органике

    Коллектив молодых ученых физического факультета под руководством доцента Рашида Валиева получил поддержку Российского научного фонда на реализацию проекта «Новые электролюминесцентные материалы для создания высокоэффективных органических светодиодов (OLEDs)».
    866
  • 21/01/2019

    Томские радиофизики создают систему ранней диагностики рака молочной железы

    ​Радиофизики ТГУ разрабатывают устройство, которое будет способно на ранней стадии выявлять рак молочной железы, а также проводить неинвазивную диагностику крови и заболеваний внутренних органов с помощью радиоволн.
    542
  • 01/03/2018

    Томские физики создали миниатюрные голубые струи и красные спрайты

    ​Сотрудники Института сильноточной электроники СО РАН описали открытое и воспроизведенное ими в лабораторных условиях явление апокампа — формирование голубых и красных струй плазмы, возникающих на изгибе канала импульсно-периодического электрического разряда в различных газах.
    523
  • 13/02/2019

    Супергидрофильное покрытие для индивидуальных имплантатов предложили ученые ТПУ

    ​Ученые Томского политехнического университета вместе со своими германскими коллегами из университета Дуйсбург-Эссен предложили использовать сферические наночастицы кальций-фосфата в качестве покрытия для имплантатов из сплава ВТ6.
    112
  • 19/02/2019

    Российские ученые нашли способ изменить свойства электрона

    ​Сотрудники Томского государственного университета выяснили, что, изменяя форму волны электрона, можно контролировать его внутренние характеристики. Теперь ученые смогут создавать пучки частиц, которые будут полезны при определении электромагнитных свойств разных материалов.
    122
  • 25/01/2018

    Теоретическая работа аспиранта ТГУ получила награду президента

    ​Сотрудник механико-математического факультета ТГУ разрабатывает численную модель, которая позволит оптимизировать теплообмен в различных электронных устройствах, например, компьютерах и телефонах. Благодаря этой модели можно будет еще на этапе проектирования выбрать наилучшие условия для размещения тепловыделяющего элемента, что позволит увеличить срок службы электроприборов.
    584
  • 11/08/2018

    Ученые разработали инфракрасную горелку, которая обогреет сибирские дома

    ​Благодаря новому интерметаллическому сплаву из никелия и алюминия усовершенствованная российскими учеными инфракрасная горелка на испытаниях показала себя экологичной и высокоэффективной. Сегодня ученые работают над созданием перспективных водонагревательных котлов на основе своей горелки, которые очень актуальны для частных домов в Сибири и на Дальнем Востоке.
    613
  • 05/03/2018

    ​Ученые ТГУ создали алгоритм для расчета фотофизических и люминесцентных характеристик молекул

    ​Ученые кафедры оптики и спектроскопии физического факультета ТГУ с коллегами из Швеции и Финляндии создали алгоритм для расчета фотофизических и люминесцентных характеристик молекул. Благодаря этому алгоритму можно вычислять оптические, люминесцентные (светимость, квантовый выход флуоресценции) свойства молекул и веществ с использованием высокоточных методов квантовой химии.
    671