Новосибирск 1.5 °C

Констатация с помощью интеграции

16.05.2008 00:00:00
Констатация с помощью интеграции
Чтобы утверждать, надо знать. Например, о том, как важно распространение в науке интеграции. Причем не только в каких-то новых направлениях знания, но и в давно известных. Проникновение нанотехнологий в эти сферы науки расширяет их возможности применения на практике. Пример тому — старая, даже древняя наука механика. О ней мы и беседуем с директором Института теоретической и прикладной механики СО РАН академиком Василием Михайловичем ФОМИНЫМ.



— И давайте, — предложил ученый, — начнем нашу беседу с давно известных нанопорошков. Их сейчас делают очень многие. Производим порошки и мы вместе с институтом ядерной физики. Но получаем их, используя электронный пучок. Раньше прибегали к помощи плазмы, лазерного излучения, взрыва проволочек и т.д. Словом, прежде чем официально «объявились» нанотехнологии, наука предпринимала разные попытки.

— И какого же размера порошков вы достигли, получая их электронным пучком?

— Порядка пятидесяти нанометров. Но ныне самое главное не это… А их применение. Они идут, например, в краску. Порошки не позволяют краске густеть. Они используются при производстве шин. Для упрочнения и мягкости. Именно этим западные шины лучше наших.

— Там нанопорошки, наверное, используются уже давно?

— Конечно. Но зато у нас получилось, и совсем случайно, то, чего нет у других. Эту работу мы вели вместе с известным нашим химиком академиком Владимиром Вячеславовичем Болдыревым и институтом химической кинетики и горения. Сразу уточню, от механики проведенная работа стояла очень далеко. Речь шла о том, чтобы вдыхать лекарства через нос в легкие. Сначала все, естественно, проверяли на мышах. И в итоге выяснилось, что воздействие определенных лекарств, которые вдыхали мышки через нос, таково, что дозу лекарства надо… в миллион раз меньше, чем если бы вы его глотали, а не вдыхали. Между тем эффект получался, как выяснилось, тот же самый, что… и при глотании.

— Нанопорошки в данном случае применяются как медицинские?

— Да. Как лекарство. Проводя исследования, пришлось задуматься и о другом. Очевидно, что может быть и так: вы распылили порошок, а он воздействует не положительно, а отрицательно. Вспомните про радиацию! Когда о ней узнали, то мало кто представлял, каково будет ее воздействие. Особенно какие будут дозы воздействия.

Вот также и с нанопорошками. Их уже много, и они разные. Но надо представлять, каково будет их воздействие на очень многие процессы живых организмов.

— Словом, не исключено, что нанотехнологии выйдут не только на плюс, но и на минус?!

— Во всяком случае, эти технологии, входящие в моду, требуют тщательного изучения. Особенно при воздействии на человека. Чтобы не вдохнуть нанопорошковые лекарства… в последний раз. Эта проблема пока практически не изучена. И Сибирское отделение РАН точно, что одно из первых, которое и этим вопросам уделило внимание. Для чего потребовалось сотрудничество и с медиками. Хотя, когда мы начинали работу, они смотрели на нас весьма скептически.

— А отрицательные примеры при использовании нанопорошков уже есть?

— Пока нет. Но едва ли стоит их дожидаться… Хотя курильщики курят, но живут. Наркоманы тоже «вдыхают». Мы будем обязательно искать отрицательные примеры воздействия такого вдыхания. Когда имеешь дело с порошками, нужны определенные нормы работы. И формулировать их придется, как это ни странно, не только медикам, но и механикам, и химикам, и, возможно, экологам.

— Василий Михайлович! Я слышал, что теперь в массовом порядке изготовляются металлические нанотрубки.

— Наш институт этим не занимается. Тут пальма первенства у института физики полупроводников, с которым мы тоже тесно сотрудничаем. Существует хорошо разработанная технология доктора наук Принца, вот ею мы и пользуемся. Есть приборы, которыми измеряют пульсации потоков при обтекании тел. Называются они термонимометрами. Это датчики: очень маленькие, тоненькие и сделаны из проволочки. Работая в потоке, они нагреваются и разрушаются, что доставляет большие хлопоты. Возник вопрос: а нельзя ли проволочки заменить нанотрубочками?! И заменили, сделав из них прекрасные датчики. Они позволили измерять пульсации на два порядка точнее, чем прежде.

— Понятно, что это хорошо. Но почему?

— При появившихся новых возможностях удалось найти новые принципиальные решения. Мы привыкли к тому, чтобы различные поверхности в самолетостроении были очень гладкими. Тогда сопротивление этих поверхностей меньше. А оказывается, что если сделать поверхность хотя бы чуть-чуть, на уровне наноразмеров, шероховатой, то тогда тоже на два порядка понижается сопротивление. Шероховатость эту на пластине даже глазами не разглядишь, но она есть и позволяет затянуть переход от ламинарных течений к турбулентным.

— И это тоже случайно обнаружилось?

…Василий Михайлович в ответе на такой вопрос решил немного отвлечься от нашей беседы.

— На каком-то общем собрании, — рассказал он, — выступал очень известный московский академик. Он с трибуны обратился к ученым с призывом: «Берегите своих аспирантов!» Оказалось, что у него был аспирант, разрабатывающий тему «Электрические свойства материалов при понижении температур». Аспирант приходил к академику и говорил два года подряд, что, начиная с такой температуры, проводник становится сверхпроводящим. Академик все время ему отвечал, что этого быть не может. А потом выгнал молодого парня из аспирантуры. И зря. Через год американцы сделали на этом открытие и получили Нобелевскую премию.

— Так что, — улыбнулся Василий Михайлович, — аспирантов и впрямь надо беречь. В науке очень много случайного. Кстати, теперь мы нанотрубочки института физики полупроводников используем в качестве думающей поверхности.

— Это как?!

— А вот так. Мы ставим их на разных плоскостях в определенных местах. Но рядом ставим другие металлические, а не углеродные нанотрубки. Таким образом, покрываем поверхность, которая дает возможность получать очень ценную информацию. Что позволяет своевременно «поймать», например, при отсосе или вдуве, возникающие нежелательные процессы, вихри и «подавить» их. Таким образом поверхность сама управляет потоком. Потому она и называется думающей.

— Скажите откровенно, Василий Михайлович, подобные разработки близки уже реальному самолетостроению или еще нет?!

— Скорее всего, что еще далеки. Но в наше время трудно загадывать сроки. Сейчас все очень быстро меняется. Кроме того, есть весьма привлекательные разработки науки, но, к сожалению, очень дорогие. Приемлемая цена тоже должна вызреть. Но сделанное, достигнутое — это уже некий путь, определяющий направление прогресса. Представьте, что уже сейчас на одном квадратном миллиметре делается сто маленьких отверстий для того, чтобы всосать воздух или выбросить струйку воздуха, когда это нужно для управления. Нужен микроскоп, чтобы все разглядеть на поверхности.

Добавлю еще, что за приборами, которые мы сделали из нанотрубок, в частности термонимометры, к нам обращаются самые известные аэродинамические лаборатории мира. В том числе и потому обращаются, что они не очень дорогие, на них не наживешься, но очень ценные и нужные в работе. Создание современных самолетов требует новейших технологий. Особенно для лабораторий ЦАГИ, БОИНГа, НАСА и т.п. Кроме того, в нашей работе престиж не менее важен, чем деньги. И, наконец, мы в числе первых получаем результаты исследований, применяя в работе те же думающие и шероховатые поверхности. Они пошли и в авиацию, и в ракетостроение. Вы представьте себе, что вы сделали головку ракеты шероховатой, и она полетела в два раза дальше, ничего остального в ней не меняя в принципе. А полетела дальше, потому что сопротивление потоку стало меньше.

— Василий Михайлович! Мне пришлось несколько лет слушать доклады об интеграционных проектах. В последнее время узнаю о реальных итогах этих проектов. Ваш рассказ их снова подтверждает. И я вновь убеждаюсь, как мудро задумали отцы-основатели организацию Сибирского отделения РАН. В сущности, они создали условия для интеграции и для развития научных школ, для работы сообща давным-давно.

— Да, теперь у нас накопилась масса примеров реальной интеграции, которая еще не раз отзовется новыми достижениями в физике, биологии, археологии, химии и в других науках. Наш институт, к примеру, не научится делать нанотрубки. И не надо. У института физики полупроводников это получается лучше. А он рядом. Зато мы их применим в аэродинамике, которой институт физики полупроводников никогда заниматься не будет. Это разделение труда и разумное, и выгодное. Такое сотрудничество помогает старое сделать обновленным. Вспомните о нанопокрытиях, о которых, как помнится, вам рассказывал еще академик Михаил Федорович Жуков. Теперь эти частицы для упрочнения поверхностей имеют очень маленький размер. У материалов с такими покрытиями появились новые свойства. То есть метод старый, а материалы получаются принципиально другими. И все равно пористыми в какой-то степени материалами. А разница в том, что теперь этой пористостью можно управлять. Поры-то теперь наноразмерные. Это позволяет ставить вопросы, которые многие годы не решались. Один из них: как получить гелий, как его экономичнее отделить, выделить из другого газа?

— Он же применяется и сейчас вовсю. Откуда его получают?

— Из природного газа, а еще из воды. Если гелия в природном газе чуть больше одного процента, то это уже выгодно. Получают его, охлаждая природный газ. В знаменитом теперь Ковыткинском месторождении как раз один процент гелия. Охлаждение и выделение гелия — удовольствие дорогое. Но на это идут. Однако есть другая идея: отбирать гелий у газа с помощью так называемых мембранных технологий. То есть пропускать гелий через такие поры-отверстия, чтобы сквозь них проходил только гелий, а другой газ не проходил бы. В таком случае появляется возможность отбирать не один процент гелия, а процентов пятьдесят.

Мы года три искали материал, который подходил бы для достижения такой цели. И нашли. Это кварцевые шарики. Они в себя забирают именно гелий, а другой газ не вбирают. Теперь мы занимаемся обогащением гелия, то есть хотим получить с одного процента гелия в природном газе процентов пятьдесят содержащегося в нем гелия. А потом газ будем охлаждать классическим способом. Тогда гелия в общем газе будет уже не один процент, а пятьдесят на пятьдесят. Как известно, гелий очень нужен. Это дефицит. Он нужен медицине, обороне, металлургии. Перечень очень длинный.

— Спасибо вам, Василий Михайлович, за содержательную беседу.

— Всего доброго.

Вам было интересно?
Подпишитесь на наш канал в Яндекс. Дзен. Все самые интересные новости отобраны там.
Подписаться на Дзен

Новости

Больше новостей

Новости районных СМИ

Новости районов

Больше новостей

Новости партнеров

Больше новостей

Самое читаемое: