Сегодня завершилась XX Всероссийская научная конференция студентов-физиков, проходившая с 27 марта в Ижевске. ВНКСФ представляет собой удобную площадку для обмена опытом и идеями по развитию современной физики в достаточно дружелюбной обстановке. Поучаствовать в конференции возможно двумя способами: публично выступить с докладом или заочно – предоставить в оргкомитет тезисы для сборника материалов конференции, который ежегодно издаётся по её итогам.

ИжГТУ имени М.Т. Калашникова на конференции представили 11 человек – студенты, аспиранты и молодые учёные вуза. Опытом участия в ВНКСФ-20 с нами поделился аспирант кафедры «Химия и химические технологии» Ян Полётов. На конференции в секции «Материаловедение (включая наноматериалы)» он представил результаты своей будущей кандидатской диссертации в докладе на тему «Исследование создания органических стёкол с контролируемой молекулярной структурой».

- Как восприняли твой доклад?

- Большинство докладов касалось различных видов воздействий на твёрдые вещества, наверное, был единственным докладчиком темой по полимерным наноструктурированным материалам.  Если учесть различия в материалах и методах исследования, то мой доклад восприняли с интересом. По металл/углеродным нанокомпозитам задавали вопросы: об их строении, стоимости, рентабельности модификации различных материалов и т.д.

- В чём суть твоей работы?

- Я использую наночастицы нанокомпозита для модификации одного из видов органического стекла – полиметилметакрилата. Одной из актуальных задач является изучение механизма влияния сверхмалых концентраций на свойства материала, которые заметно меняются в зависимости от количества добавляемых наночастиц. Почему это происходит? Например, в случае ставших уже почти традиционными углеродных нанотрубок обычно используют большие их количества – 0,5-1 % масс. и более – для достижения сколько-нибудь заметного эффекта. Наночастицы, изобретённые на кафедре «Химия и химическая технология», раскрывают свой потенциал в полимерах и олигомерах при очень небольших (сверхмалых) количествах – менее 0,01 % масс.

Мы вводим в органические стёкла сверхмалые количества металл/углеродных  наноструктур и получаем различные любопытные эффекты. Например, изменение пропускной способности в том или ином диапазоне длин волн (ультрафиолетовых, инфракрасных). Одной из наших задач является достижение контролируемого повышения прочности на изгиб, на сжатие, стойкости к истиранию, твердости – в зависимости от области применения полимерного материала. Особенно важно достигнуть повышения прочностных характеристик в строго определенных участках, например, на поверхности или в середине слоя. Что касается светопропускания, то использование сверхмалых количеств наноструктур приходится при модификации прозрачных термопластов особенно кстати.

- Где это можно применить?

- Органические стекла используются как заменители более дорогого и хрупкого силикатного стекла. Главным преимуществом органического стекла является его пластичность и легкость. Однако применение наших наночастиц в полиметилметакрилате способно существенно расширить область его применения за счёт повышения термостабильности, прочностных характеристик, контролируемого изменения оптических свойств.

Можно создавать прозрачные защитные покрытия для различных поверхностей, а также модифицировать заменители силикатного стекла, которые сейчас широко используются в транспорте и авиации, солнцезащитных очках и дисплеях. На прозрачных оргстёклах быстро появляются мелкие царапины, микротрещины и потёртости. Совсем избавиться от них, разумеется, маловероятно, но продлить срок эксплуатации при помощи модификации наночастицами нанокомпозита вполне реально.

- В производстве – легче и дешевле?

- Основными преимуществами наших металл/углеродных нанокомопзитов является дешевизна и простота производства: используются низкие температуры, требуется небольшое количество энергии и более простое оборудование – в отличие, например, лазерных, электродуговых методов, осаждения из газовой фазы и других.

Что касается добавления наноструктур в полиметилметакрилат, то металл/углеродные нанокомпозиты практически не влияют на стоимость конечного продукта, поскольку используется их сверхмалое количество – 0,01 % масс. и менее. И, самое главное, сверхмалые количества исключают какие-либо серьёзные и дорогостоящие изменения в технологическом процессе. Если брать оптимальное по нашим данным количество – 0,001 % масс., то 10 г наночастиц металл/углеродного нанокомпозита способны модифицировать тонну органического стекла! В настоящее время стоимость 1 г порошка нанокомпозита составляет 40 руб./г, а 1 т гранул промышленного полиметилметакрилата – 40 тыс. руб., в среднем. При увеличении партии, стоимость нанокомпозита может быть существенно снижена. Легко посчитать, что модификация обойдётся в 1 % от стоимости материала.

- Подводя итог, что ты вынес для себя?

- Участие в таких конференциях приносит хороший опыт выступления на публике. Также ты оттачиваешь свои мысли, яснее формулируешь цели и задачи. Если повезёт, то получаешь ценные рекомендации от более опытных исследователей. Многих участников на конференциях (а среди них бывают и представители бизнес-сообщества) интересует прежде всего практический результат, а не фундаментальные исследования. Не всегда исследователь может безопасно для своих исследований рассказывать о практическом результате и, тем более, конечной цели. Наши иностранные коллеги говорят о том, как они исследуют, но умалчивают о конечной цели научной работы либо наоборот, как К. Э. Дрекслер, рассказывают о конечной цели, не затрагивая практических аспектов её достижения. У нас на постсоветском пространстве эта практическая направленность зачастую оборачивается против нас – иностранцы и внутренние конкуренты-исследователи пользуются нашей открытостью и опережают нас в своих исследованиях. Говорят, иностранцы очень любят читать материалы наших конференций и наши статьи, т. к. в них все методы, цели и задачи как на ладони. Исследователь должен иметь чёткое представление о том, что он хочет получить и куда это можно будет внедрить. Это представление нужно иметь для себя, но очень осторожно и разумно обращаться с информацией в своих публикациях и выступлениях на открытых площадках.

Валерия Пешкова