МИСиС

Российский производитель разработал упрочняющие модификаторы для 3D-печати изделий из алюминиевых композитов для аэрокосмической промышленности.Ученые Российского производителя предложили технологию, позволяющую в 2 раза увеличить прочность композитов, полученных с помощью 3D печати из алюминиевого порошка и приблизить характеристики полученных изделий к качеству титановых сплавов: прочность титана примерно в 6 раз выше, чем у алюминия, но и плотность титана в 1,7 раз выше (самолет или космический корабль из алюминия был бы значительно легче).

Основой нового композита стали разработанные модификаторы-прекурсоры на основе нитридов и оксидов алюминия, полученные сжиганием. Результаты работы опубликованы в высокорейтинговом научном журнале Sustainable Materials and Technologies.

Еще два десятилетия назад литьё в формы рассматривалось как единственный рентабельный способ изготовления объемных (3D) изделий. Прошли годы, прежде чем появился 3D принтер по металлу, способный составить достойную конкуренцию металлургическим способам, а в перспективе вытеснить традиционные методы металлургического производства. Преимуществами производства изделий сложной формы с помощью аддитивных технологий являются более сложные формы и конструкции получаемых изделий, низкая себестоимость и теоретически любая комбинация получаемых материалов.

В настоящее время существует несколько технологий, которые используются для печати металлом, основными из которых являются селективное лазерное плавление (Selective Laser Melting, SLM) и селективное лазерное спекание (Selective Laser Sintering, SLS). Обе они подразумевают постепенное наслаивание металлических порошковых «чернил» слой за слоем для построения заданной объемной фигуры. SLS или SLM — технологии аддитивного производства, основанные на послойном спекании порошковых материалов с помощью луча мощного (до 500 Ватт) лазера.

http://misis.ru/university/news/science/2018-10/5609/

МОСКВА, 24 авг – РИА Новости. Специалисты НИТУ "МИСиС" совместно с учеными ФИАН и НИИЯФ МГУ подготовили к практическому применению метод мюонной радиографии, который позволяет "просвечивать" объекты километрового размера. Метод основан на регистрации мюонов — элементарных частиц, рождающихся из-за столкновения космических лучей с атмосферой Земли.

Попадая в плотные слой атмосферы (начиная с 40 км и ниже), протоны сталкиваются с молекулами, из которых состоит наша атмосфера. При столкновении рождаются разные частицы, часть из которых быстро превращается в мюоны. Они тоже "погибают", успевая, однако, за время своей жизни пройти всю атмосферу Земли (до каждого квадратного метра поверхности Земли каждую минуту долетает 10 тысяч мюонов) и даже проникнуть на 8,5 километра под воду или на 2 километра в толщу земли. Чем плотнее вещество, тем быстрее ослабевает поток мюонов. Поэтому если поставить между "космосом" и детектором твердый предмет, то на детекторе со временем проявится силуэт этого объекта. Если в объекте есть полости, их тоже станет видно, так как мюоны, пролетающие через них, преодолевают меньший слой тверди. Трёх детекторов, расположенных по разные стороны от объекта, обычно хватает, чтобы составить его трёхмерную карту.

Мюоны фиксируют с помощью ряда фотопластинок с бромидом серебра. Часть из них засвечивается. Затем пластинки проявляют и сопоставляют засвеченные участки, выстраивая траекторию засветки. Чем меньше зернышки бромида и точнее алгоритм сопоставления, тем правильнее получается картинка объекта.

© НИТУ "МИСиС"

След от мюона на фотопластинке

Ученые НИТУ "МИСиС", ФИАН и НИИЯФ МГУ под руководством ведущего эксперта НИТУ "МИСиС", доктора физико-математических наук, профессора Натальи Полухиной разработали для мюонной радиографии трековые детекторы, которые позволяют не только видеть попадающие на них мюоны, но и определять с высокой точностью направление их движения. "Расшифровывая показания детекторов, можно составить трёхмерную картину самых разных объектов, начиная с метрового размера пустот в почве, распределения плотности пород и заканчивая картой пещер в горе", — подчеркнула ректор НИТУ "МИСиС" Алевтина Черникова.

© НИТУ "МИСиС"

Туннельный микроскоп для анализа мюонных треков

У новой технологии есть и другие сферы применения.

"Можно неинвазивно оценить состояние жерла вулкана, реактора АЭС или ледника в горах,— рассказывает профессор Наталья Полухина. — Можно отыскать новое естественное подземное хранилище для природного газа, поймать зарождающийся в горе отработанной при добыче угля породы пожар задолго до того, как она выгорела изнутри, предсказать извержение вулкана или предотвратить катастрофические последствия провалов грунта в местах выработанных рудников или на улицах городов. Катастрофические провалы грунта в городе Березники Пермского края уже стали огромной социальной проблемой. И надо помнить, что от таких техногенных провалов страдают жители многих крупных населенных пунктов".

Российские эксперименты, которые подтвердили работоспособность трекового метода, прошли в шахте Геофизической службы РАН в Обнинске: ученые смогли "увидеть" при помощи детекторов структуру подземного строения, в котором проводился опыт. Теперь готовится комплекс таких детекторов на основе фотоэмульсии, производимой на отечественном предприятии "АВК Славич", которые можно использовать, например, для поиска углеводородов.

© НИТУ "МИСиС"

Ведущий эксперт НИТУ "МИСиС", доктор физико-математических наук, профессор Наталья Полухина

"Наша эмульсионные трековые детекторы хороши тем, что просты в эксплуатации, не требуют электроэнергии для работы, в случае геологоразведки позволяют обойтись гораздо меньшим числом скважин, и при этом способны с высокой точностью различать объекты размером от метра до километров", — пояснила профессор Полухина.

Специалисты НИТУ "МИСиС" работают над программным обеспечением, которое улучшит качество расшифровки треков, а также над защитой датчиков от агрессивной среды в скважинах.

РИА Новости https://ria.ru/science/20170825/1501005155.html

Российские ученые разработали способ создания двумерных (тонкая пленка толщиной в одну молекулу) полупроводников с заданными свойствами. Это позволит конструировать миниатюрные изделия электроники. О промышленном производстве, по словам экспертов, говорить пока рано — необходимо провести дополнительные исследования. Но сама новинка без преувеличения революционна.

Ученые НИТУ «МИСиС» изобрели самый тонкий в мире полупроводник с заданными свойствами. Они успешно провели эксперимент по контролируемому созданию материала на основе частично окисленного оксида бора. Группа исследователей во главе с профессором Дмитрием Гольбергом работала совместно с коллегами из Национального института материаловедения (Япония), Пекинского транспортного университета (КНР) и Технологического университета Квинсленда (Австралия). Результат исследования опубликован в научном журнале Advanced Materials.

Главный научный сотрудник Института биохимической физики РАН Леонид Чернозатонский подтвердил «Известиям», что открытие российских ученых имеет общемировое значение. Однако, по его словам, до промышленных образцов электроники еще далеко.

— Получен новый полупроводниковый материал на основе нитрида бора. У него можно контролируемым способом менять ширину запрещенной зоны путем изменения концентрации кислорода, — сказал Леонид Чернозатонский. — Предложенный метод позволяет быстро и просто — а значит, дешево — получить материал с контролируемой запрещенной зоной.

Ширина запрещенной зоны — термин из физики твердого тела. Значение этого параметра определяет, относится ли материал к проводникам, полупроводникам или диэлектрикам. Нанося разное количество кислорода на разные части нитрида бора, можно управлять его «проводимостью» и как бы рисовать на пленке нужную микросхему.

Ученые с помощью суперкомпьютерного кластера Cherry, находящегося в НИТУ «МИСиС», выстроили теоретическую модель нового материала. Далее в ходе эксперимента удалось создать опытный образец, который полностью соответствовал модели.

— Наше открытие позволит активно использовать этот материал в таких областях науки и техники, как фотовольтаика, оптоэлектроника, хранение энергии, — заявил один из соавторов работы, ведущий научный сотрудник лаборатории «Неорганические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Павел Сорокин.

Как известно, полупроводники являются основой современной электроники. За миниатюризацию борются все лидеры этой отрасли. Открытие позволит, например, создать не микропроцессор, а нанопроцессор — в тысячи раз меньше существующих. По словам исследователей, он будет потреблять меньше энергии, что приведет к миниатюризации аккумуляторов и появлению массовой «незаметной» электроники — невесомых кардиостимуляторов, дешевых очков с дополненной реальностью, телефонов-сережек и других гаджетов, которые пока сделать либо дорого, либо вообще невозможно.

Доцент Института нанотехнологий в электронике, спинтронике и фотонике НИЯУ МИФИ Алексей Грехов рассказал, что изучение свойств низкоразмерных структур или наноструктур — популярная тема экспериментальных и теоретических исследований в последнее время. В 2010 году двое российских ученых получили Нобелевскую премию за исследование графена — другого материала с подобными свойствами.

— Прикладное значение таких материалов разнообразно — от электроники и сенсоров до биосовместимых структур, — заявил Алексей Грехов. — В электронике перспективы таких элементов очевидны: уменьшается энергоемкость, повышается быстродействие и компактность. Однако до практического применения данных материалов еще далеко.

Работа проведена в рамках инфраструктурного проекта НИТУ «МИСиС» «Теоретическое материаловедение наноструктур», созданного в соответствии с Программой повышения конкурентоспособности ведущих российских университетов среди ведущих мировых научно-образовательных центров (Проект 5-100).

https://iz.ru/629584/vasilisa-belokopytova/v-rossii-izobreli...