Мікротехнології на макрообладнанні
Уявити собі зараз світ без нанотехнологій вже просто неможливо. Вони настільки щільно увійшли у наше життя, що важко навіть згадати галузь, де вони ще не використовуються. Усі ми кожного дня стикаємося з результатами переможного шляху мікрочастин (нанометр — це одна мільярдна метра). Скажімо, комп'ютерна техніка: якщо у 1965 році на одному чипі можна було розташувати 30 транзисторів, то зараз — 40 мільйонів. Військові використовують нанотехнології, до прикладу, для досягнення "невидимості" об'єктів, медики — для прицільної доставки ліків до уражених клітин, екологи — для фільтрації води, енергетики — у сонячних батареях. Більше того, скажімо, у сільському господарстві завдяки нанотехнологіям можна отримувати молоко безпосередньо з трави, оминувши "проміжну ланку" — корову.
Як виявилось, науковці Хмельницького національного університету не могли залишатися осторонь переможної ходи наносвіту планетою. Є свої наробки-напрацювання у кількох груп вчених ХНУ. "Подільські вісті" розпочали знайомство із роботою у цьому напрямку Науково-дослідної лабораторії композиційних і мастильних матеріалів університету. Знаєте, що вразило? Обладнання, на якому доводиться працювати вченим, — нагадало те, на якому проводилися уроки праці в загальноосвітній школі тридцять років тому.
ЯКІ ЕКОНОМІСТИ, ТАКА І ЕКОНОМІКА
Останніх два десятиліття в Україні в геометричній прогресії плодилася кількість усіляких економістів-бухгалтерів. З одного боку — виклик часу: перехід до ринкової економіки. З іншого - не має народне господарство такої потреби у рахівниках. В нас вже, мабуть, до кожного працюючого, котрий щось робить матеріальне, можна приставити по бухгалтеру, який рахуватиме йому кількість виготовлених болтів, нормо-години та нараховуватиме зарплатню. Зруйнована система професійно-технічних училищ — наразі вдень із вогнем не знайдеш висококваліфікованого фрезерувальника, токаря, зварювальника або будівельника, а економістів — хоч греблю гати. Перехід до ринкової економіки призвів до того, що не тільки кожен виш, а кожна "освітня лавка" почала їх продукувати. Ще й безліч курсів бухгалтерів. Всі гроші йшли туди. Класична наука, точні дисципліни залишилися без фінансування.
Як відомо, в нас що не керівничок, особливо в сфері управління, то принаймні кандидат наук. Як депутат або київський чинуша, то вже бери вище — доктор наук. Цікаво було б дослідити, чи багато з них докторів "нормальних" наук, скажімо, з хімії чи біології, технічних чи фізико-математичних? Можна закластися, що 99 відсотків з них - "повні гуманітарії": більшість — економічних наук, інші — політичних та юридичних. От і виходить, що у розвитку ми все більше відстаємо від цивілізованих країн: майже зруйновані наукові школи, бо вчені або виїхали, або не мають кому передати знання - не йде молодь у "неперспективні" технарі. Проте, як розвивається наша гуманітарна частина, які знання мають усі ці доктори політичних, юридичних та економічних наук, кожен може побачити на власні очі. Що в нас із судовою системою? Як із політикою? Про економіку годі й говорити.
НЕ ГРАФІТ І НЕ АЛМАЗ
Перед тим, як розповісти про напрацювання вчених Хмельницького національного університету, варто провести невеличкий лікнеп. Хіміки ще з часів Середньовіччя, мабуть, знали, що вуглець (наукове позначення С) у природі існує в двох формах: графіт та алмаз (відрізняються розташуванням атомів у кристалічній решітці). Але час минав, і у 1967 році в Інституті елементоорганічних з'єднань АН СРСР синтезували третю форму вуглецю - карбін, який складається з лінійних, ланцюжкових молекул. В 70-х роках майже одночасно Д. Бочвар та Є. Гальперін в СРСР та Осава в Японії на основі розрахунків передбачили існування і кулеподібних молекул вуглецю. У 1985 році американські вчені X. Крото, Р. Керл та Р. Смоллі отримали такі молекули при випаровуванні графіту за температури 10 тисяч градусів під дією лазера у струмені гелію. Назвали їх фулеренами на честь американського архітектора та інженера Річарда Фулера, який уперше збудував геодезичний купол, що складався з п'яти- та шестикутників. Бо саме так віднині існує у природі вуглець - молекули фулерену схожі на футбольний м'яч, через це іноді його називають футболеном (якщо бути зовсім точним, абсолютно правильна кулеподібна форма стосується молекули, яка складається з 60 атомів, яку назвали С60 і про яку далі і йтиметься; С70 має форму регбійного м'яча).
Важливість відкриття вчених доводить і той факт, що у 1996 році вони отримали Нобелівську премію із формулюванням "За відкриття фулеренів". На Заході налагоджено виробництво фулеренів і вуглецевих матеріалів на їх основі. В нас же... Є вчені в Києві, Харкові, Донецьку, які вміють синтезовувати їх самостійно, але їх якість не атестована. Між тим. цей різновид вуглецю — унікальна речовина, яка отримала найширше застосування. Скажімо, фулерен єдина розчинна форма вуглецю, з неї можна отримувати (заміщенням кількох атомів в шарі молекули) і чудові провідники струму, й ізолятори. Електронні схеми на основі С60мініатюрніші, дешевші та простіші у виготовленні, ніж існуючі. Хімічні сполуки із додаванням фулерену проявили себе як чудові присадки до мастильних матеріалів, які збільшують термін служби механізмів, у складі композитного матеріалу - унікальні в якості підшипників, ущільнювачів...
НА ГОЛОМУ ЕНТУЗІАЗМІ
В науково-дослідній лабораторії композиційних і мастильних матеріалів при ХНУ наразі працює три людини (в кращі часи було... 17). Про рівень фінансування науки можна здогадатися (як вже йшлося), дивлячись на технічне оснащення лабораторії. Ну не дає держава грошей на наукові роботи та відкриття. Але навіть за таких умов співробітники спромоглися не тільки займатися наукою, а й прагнуть перебувати на передовій - розробляють пристрої та нові матеріали на основі нанотехнологій.
Як розповіли керівник лабораторії професор Віктор Кириченко та кандидат технічних наук Владислав Свідерський, їх установа "спеціалізується на виготовленні композитних матеріалів на основі полімерів та вуглецевих влокон (при цьому у Хмельниччині був і залишається пріоритет у цй сфері на всій Україні). Розроблений матеріал флубон (Ф4УВ2Э) знаходить і сьогодні широке використання в техніці як Україні, так і зарубіжжя (Росія, Вірменія країни Балтії). Заміна імпортних матеріалів на матеріал флубон постійно здійснюється сьогодні. Але одним із слабких місць композиції флубона є низька теплопровіднісь. Крім того, при роботі в навантажених умовах експлуатації він проявляє ефект повзучості. Ліквідувати сьогодні цей дефект в структурі полімера дозволяють наноматеріали, які завдяки своїм мікророзмірам можуть проникати всередину кристалічної решітки полімера, ліквідовувати "мертві зоні" полімеризації, створювати монолітну суцільну структуру з покраценими теплофізичними властивостями. Це направило вчених навикористання нановуглецю — фулерену C60 в якості мікродобаки до традиційних вуглецевих волокон. В ефективності наноматеріалів вони переконалися на власному досвіді. Антифрикційні властивості значно кращі, матеріал меншезношується за рахунок переносу на спряжену поверхню тертя плівки полімерної з графітом, здійснюється зниження коефіцієнта тертя і краща теплофізика в зоні тертя".
Лабораторія також займається інноваційною науково-технічною розробкою: "Комплексна пере-робка технічних олив на матеріали нового типу - біосинтетичні із заданими властивостями".
Якщо говорити про перший напрямок, то варто згадати, що в світі вже давно відмовилися від металево-металевих пар у механізмах. Надто велике зношення матеріалів, надто велике тертя. Використання полімерно-металевої пари на основі флубону дозволяє зменшити коефіцієнт тертя до 0,4 (зазвичай він вищий 1). І тривалість служби механізму значно підвищується. Продукцію лабораторії активно впроваджують Довжоцький спиртозавод, Ковалівський спиртозавод у Тернопільській області, концерн "Укргаз" в якості ущільнюючих елементів компресорів АГНКС, Сумське ТОВ "Енерготех", Сумський науково-технічний центр — в якості поршневих кілець для компресорної техніки. Спитаєте, а де ж тут нанотехнології? Річ у тім, що досліди хмельничан, розповіла старший науковий співробітник лабораторії Людмила Кириченко, показали, що домішування до флубону мікродоз порошку фулерену С60 (1-3 відсотки) дозволяє знизити коефіцієнт тертя до 0,25, а підвищити зносостійкість матеріалу на кілька десятків порядків. Практично відсутнє тертя і зношування деталей. При цьому значно зростає ресурс роботи обладнання.
НАУКА ШУКАЄ ВЛАДУ
Цікаво це для промисловості? Без сумніву. Але це теорія, бо на практиці немає грошей ні на виробництво, ні на закупівлю сировини, ні на подальші дослідження. Фактично усе купується власним коштом співробітниками лабораторії. Під мікроскопом можна подивитися на нанопродукцію - це, мабуть, наразі найбільше, на що здатні вчені, яким не фінансують роботу. А між тим. хоча б напівпромислове виробництво підшипників ковзання, ущільнювальних кілець (без використання фулерену вони вже виготовляють цю продукцію) принесло б чималенький економічний ефект на вітчизняних виробництвах. Але ж коштів немає навіть на купівлю цього нанокомпонента.
Для аграрної Хмельниччини ще більш цікавим, так здається, є інший напрямок робіт у лабораторії: присадки до олив. Чому ми закуповуємо їх за кордоном? В державі багато зайвої валюти9 На Поділлі позитивний баланс зовнішньої торгівлі? Науковці університету вже розробили низку присадок для мастил та біопалива. Якщо домішувати до них фулерен, то технічні характеристики значно зростуть. Потрібні кошти для подальших дослідів, необхідно будувати в області хоча б міні-завод з виробництва мастил. Немає коштів? А для того, аби закупляти за кордоном,є?
Віктор Кириченко розповідає, що вже півтора року не може достукатися до обласної влади, розповісти про винаходи подільських вчених. Єдине зауваження: влада, здається, нині не така вже й недоступна, можливо, науковець був не дуже наполегливим (часу немає, пробивної сили бракує тощо не його це справа). Але! Хто має дбати про розвиток краю? Хто повинен бути зацікавлений
у максимальному впровадженні інновацій? Вчені? Ні, саме владці для цього їм і довірено керувати країною-областю-районом. Якщо вже "Магомет не може дійти до гори", то нехай гора (влада) постійно цікавиться: може, дійсно щось корисне для краю, держави породили вітчизняні вчені?
Костянтин ЗВАРИЧ.