«Гибридные материалы — это смесь разных, часто совершенно разнородных,

материалов в одном. Важную роль в них играет не только состав,

но и взаимное расположение отдельных составляющих, иными словами —

внутренняя архитектура гибрида. С ее помощью можно управлять свойствами

этого материала. Например, если мы привнесем в какой-то материал

спиралевидную внутреннюю структуру, то она улучшит его механические

свойства, причем выигрыш будет и в прочности, и в пластичности», —

поясняет заведующий лабораторией «Гибридные наноструктурные материалы»

НИТУ МИСиС, победитель третьего конкурса мегагрантов, доктор

естественных наук, профессор Юрий Эстрин.

«Добавить» в материал структуру можно по-разному. Например, металлы

и сплавы подвергают огромным деформациям. Так, при равноканальном

угловом прессовании (РКУП) материал продавливают через угловой канал.

Хотя заготовка при этом и претерпевает огромные деформации, ее сечение

остается неизменным, что позволяет многократно проводить над ней эту

«экзекуцию». Постоянство формы заготовки отличает этот метод

от традиционных, таких как ковка или прокатка. При этом внутренняя

структура материала измельчается вплоть до наноразмера. «Такая процедура

повышает прочность металлов в несколько раз, а сплавов — на 20—40%», —

говорит Эстрин. «Значит, для выполнения конструкционной задачи требуется

меньше материала. А в случае гибридных материалов удается получить

и требуемую внутреннюю архитектуру, и связанные с ней характеристики

материала», — поясняет ученый.

Исходя из этого принципа, ученые в лаборатории профессора Эстрина

работают над созданием материалов с новыми свойствами. «Мы подвергаем

два или несколько материалов совместной интенсивной деформации, чтобы,

с одной стороны, получить задуманную внутреннюю архитектуру гибрида,

а с другой стороны, одновременно добиться их наноструктурирования,

которое повышает механические характеристики и меняет физические

свойства», — отмечает Эстрин.

Для машин

Наноструктурирование и гибридизация открывают и другие возможности

использования материалов. Так удается улучшить способность металла или

сплава принимать молекулы водорода. Этот газ сейчас рассматривается как

возможная альтернатива углеводородному сырью, поэтому материалы,

способные его накапливать и хранить, в перспективе могут быть

использованы в батареях для новой энергетики. «Один из таких металлов —

магний, он способен накапливать водород в больших количествах. Но отдает

он его очень медленно, и для ускорения этого процесса требуются

нежелательные высокие температуры. Мы работаем над тем, чтобы с помощью

наших методов повысить скорость отдачи водорода, что позволит делать это

при более низких температурах», — уверен Эстрин.

Имплантаты, которые разлагаются

«Сейчас пошла мода заниматься созданием биоразлагаемых имплантатов. Это

и понятно, ведь есть область хирургии, где долгое пребывание имплантата

в организме не требуется или нежелательно. Это относится к стентам и

в некоторых случаях — к костным имплантатам, когда требуется

их оперативное удаление после того, как они сослужили свою службу или

вызывают осложнения. Если такой имплантат или стент сделать

из материала, который будет рассасываться сам по себе, то повторной

операции не потребуется», — говорит Эстрин, добавляя, что в его

лаборатории это одно из направлений работы, применительно как

к металлическим, так и к полимерным биоматериалам.

Далее на Чердаке.