CC BY
27
Инновационные исследования МГТУ «СТАНКИН» в области создания материалов с новыми свойствами на основе методов атомно-молекулярного конструирования
Представлен краткий обзор инновационных исследований МГТУ «СТАНКИН», направленных на решение приоритетной научной задачи «Исследование и разработка материалов с принципиально новыми свойствами на основе методов атомно-молекулярного конструирования». Работы выполнялись в рамках гранта Российского научного фонда №14-29-00297 от 06.08.2014 г. при использовании материально-технической базы ЦКП (Соглашение с Минобрнауки России № 14.593.21.0004 от 04.12.2014 г. идентификатор Е1МБП59314Х0004).
Ключевые слова: высокотехнологичная наукоемкая продукция, современные материалы и технологии, атомно-молекулярное конструирование.
М. А. Волосова,
к. т. н., доцент кафедры высокоэффективных технологий обработки», проректор по научной работе, ФГБОУ ВО «МГТУ «СТАНКИН»
science@stankin.ru
Отличительной особенностью физико-химических систем, используемых для создания материалов с принципиально новыми свойствами, является их структурная организация, благодаря которой появляются уникальные электрофизические, оптические, механические, каталитические, адсорбционные, селективные и другие свойства, открывающие им дорогу на рынок высокотехнологичной наукоемкой продукции [1-3].
Современные материалы с принципиально новыми свойствами гораздо сложнее обычных газов, жидкостей и твердых тел [4, 5]. Чаще всего они являются неоднородными (дисперсными), а свойства их наноразмерных «кирпичиков» меняются в очень широком диапазоне в процессе синтеза. Зачастую они состоят из компонентов, находящихся в различных агрегатных состояниях (рис. 1), например твердое тело/наночастицы и газ (пористые наноструктурированные материалы), диспергированная жидкость/наночастицы и газ (нано-спреи), диспергированный газ/твердое тело и несущая жидкость (наножидкости).
Среди современных материалов с уникальными, принципиально новыми свойствами практически отсутствуют материалы, которые бы обладали простой и хорошо контролируемой структурой [1-3, 6]. Весьма развитой и достаточно сложной внутренней структурой обладают даже самые простые со структурной точки зрения наноматериалы, создаваемые на основе однокомпонентных нанопорошков. Во многих случаях синтезируемые материалы являются много-
компонентными, что добавляет к уже немалому числу контролируемых параметров целый ряд быстро меняющихся в процессе синтеза величин, характеризующих межмолекулярное взаимодействие компонентов.
В ходе синтеза или обработки могут одновременно происходить, чаще всего локально, на границе или в самих наноразмерных неоднородностях, несколько фазовых переходов, например плавление границ пор, сопровождаемое формированием нанодисперсных частиц в газе внутри пор. Они могут взаимодействовать с высокоактивными примесями, содержащимися в газе, и высаживаться обратно на стенки, изменяя поверхностную энергию граней, которая, определяет механические свойства синтезируемого образца.
Основные сложности в получении современных материалов связаны не столько с нанометровым размером пор, частиц, пузырьков или других характерных неоднородностей, свойства которых во многих случаях мало отличаются от свойств соответствующих твердых тел, газов или жидкостей, сколько с исключительным многообразием процессов, протекающих в образце в ходе синтеза или обработки. Их получение, как правило, сопровождается одновременными изменениями на макро-, мезо-, и наноуровнях структурной организации, которые, в свою очередь, оказывают влияние друг на друга, формируя конечный продукт, который обладает уникальными полезными свойствами.
На заре развития индустрии наноматериалов и нанотехнологий в середине 1990-х - начале 2000-х гг. получение единичного образца материала с уни-
ю
о
о сч
00
<
00 О X X
ю о
о?
о ^
оо
< со
Рис. 1. Многообразие форм наноструктурированных материалов
кальными полезными свойствами в лабораторных условиях казалось весомым научным достижением, внушающим вполне определенные надежды на последующий коммерческий успех. Со временем, получение перспективных образцов стало посильной задачей для любой квалифицированной лаборатории или группы исследователей, обладающей соответствующим набором оборудования и качественными расходными материалами.
Однако по прошествии нескольких лет наступило ясное понимание того, что получение единичного перспективного образца далеко не всегда означает, что данная продукция когда-либо появится на рынке. Выяснилось, что массовое производство новых материалов с уникальными свойствами ограничивается не отсутствием перспективных образцов, а нестабильностью их свойств, невысокой воспроизводимостью и отсутствием ясного понимания механизмов формирования и параметров, контролирующих получение заданной комбинации (механических, термофизических, электрических, оптических) свойств. Это обусловлено тем, что микрофизические процессы, протекающие внутри образца, как правило, не могут быть измерены в режиме реального времени. В связи с этим для определения «текущего состояния» образца используют внешние параметры (температуру подложки/ камеры/поверхности, силу тока, интенсивность пучка ионов или лазерного излучения), которые в силу своей макрофизической природы не могут дать какую-либо детальную информацию о природе процессов, протекающих внутри образца.
Невозможность получения всей полноты информации об изменениях структуры и свойств синтезируемых материалов экспериментальным путем привело к необходимости использования методов математического моделирования для оценки величин, которые не могут быть измерены напрямую в силу сложности и высокой стоимости экспериментальных исследований, а также аномально большого числа динамически меняющихся физическо-химических величин, характеризующих
состояние образца. Однако применение традиционных методов математического моделирования, основанных главным образом, на приближении сплошной среды, оказалось недостаточно эффективным в связи с квантовой природой межмолекулярных взаимодействий, неоднородностью и многокомпонентностью образцов, а также взаимным влиянием процессов, одновременно протекающих на микро-, нано-, мезо- и макроуровнях [8, 9]. Следствием этого стало повсеместное внедрение в технологическую цепочку разработки новых материалов методов атомно-молекулярного моделирования, которые основаны на современных представлениях о строении вещества и природе межмолекулярных взаимодействий, и являются, начиная с середины 2000-х гг., неотъемлемой частью исследований и основой современных технологий создания новых материалов [1-4].
Атомно-молекулярное конструирование является современной технологией получения материалов с принципиально новыми свойствами — нано-дисперсных систем и наноматериалов, молекулярных кластеров/агрегатов, наноструктурированных каталитизаторов, а также наноструктурированных покрытий, которые, в силу их размеров, строения или функциональных особенностей не могут быть адекватно описаны в рамках классических теорий и моделей, основанных на приближении сплошной среды. АМК целиком и полностью основано на применении квантово-химических методов и методов молекулярного моделирования (АММ). Отличительной особенностью методов АММ является более высокое, по сравнению с классической теорией, качество описания процессов, происходящих на молекулярном, нано- и мезоуровне, которые в силу сложности структуры современных материалов играют определяющую роль в формировании их свойств.
Основной целью АММ является получение информации о строении и свойствах вещества, находящегося не только в обычных и хорошо изученных состояниях, но и в промежуточных, гораздо более сложных формах, таких как молекулярные кластеры, наночастицы, нанодисперсные системы и созданные на их основе наноматериалы.
Атомно-молекулярное моделирование представляет собой совокупность разнообразных методов, выходящих за рамки классических приближений и описывающих процессы, происходящие на молекулярном, нано- и мезоуровнях с высокой точностью, достаточной для использования в большинстве практических приложений.
Методы АММ были разработаны задолго до появления индустрии новых материалов и успешно применяются для решения фундаментальных проблем физики конденсированного вещества, физической химии, биофизики, фармакологии и медицины на протяжении последних 40 лет. Они делятся на квантово-химические (ЦМ), молекулярного моделирования (молекулярная механика (ММ) и молекулярная динамика (МЭ)) и гибридные (ЦМ/ММ, ЦМ/ММ/МЭ), сочетающие несколько упрощенный учет квантовых эффектов с возможностью расчета свойств значительно больших по размерам систем по сравнению с ЦМ.
Рис. 2. Схематическое изображение водородных связей в растущей заряженной наночастице и образования наноспрея в ходе газофазной нуклеации [9]. Расчет проведен ОРТ РШ91Ш91 с 6-311++С(3а£,3ра) набором волновых функций
Основой методов ОМ, наиболее точных из числа атомно-молекулярных, является приближенное решение уравнения Шредингера или, в некоторых случаях, его релятивистского аналога — уравнения Дирака. Методы ММ в целом адекватно описывают взаимодействия между соседними атомами, включая упругие (соответствующие химическим связям) и силы Ван-дер-Ваальса, описываемые потенциалом Леннарда-Джонса. Молекулярная динамика использует для описания движения атомов или частиц классическую ньютоновскую механику и в своем классическом виде достаточно редко применяется для решения задач, связанных с получением новых материалов. Однако МО, в которой взаимодействие описано квантово-химической или гибридной ОМ/ММ моделью, активно используется для расчетов свойств нанообьектов и наносистем. В настоящее время, методы АММ успешно реализованы в виде высокоэффективных программных пакетов, которые широко применяются для определения структурных характеристик молекулярных и наносистем и расчета их свойств (рис. 2).
Наиболее надежные оценки микрофизических характеристик получают при применении методов ОМ, адекватно учитывающих квантовую природу межмолекулярных взаимодействий и взаимодействий типа газ/газофазный кластер — поверхность твердого тела или жидкости. Их очевидным преимуществом является способность к адекватному сравнительному анализу различных процессов и характеристик, что делает их незаменимыми при проектировании материалов и квалифицированном выборе компонентов для них.
Именно расчет энергий взаимодействия позволяет грамотно подобрать компоненты новых материалов/покрытий с заданными свойствами, которые после этого тестируются в лабораторных условиях, а также определить влияние микрофизических процессов, протекающих внутри образца, и газофазных примесей на свойства получаемого материала. Он позволяет дополнить экспериментальную картину крайне ценной недостающей информацией, которая позволяет прогнозировать свойства нового материала и определять ключевые параметры, влияющие на их стабильность. Данные методы в полной мере учитывают химическую природу взаимодействующих молекул и молекулярных кластеров, описываемую волновыми функциями,
и не требуют привлечения упрощенных модельных представлений о природе материала или его компонентов для получения окончательных (количественных) результатов.
Квантово-химическое и, в целом ряде случаев, молекулярное моделирование позволяют не только адекватно описать имеющиеся экспериментальные данные, но и определить с высокой точностью характеристики систем, для которых они отсутствуют, а также предсказать новые эффекты и явления, обнаруживающиеся впоследствии в ходе экспериментов. Данные преимущества привели к широкому внедрению в практику научных и технологических исследований новых подходов, таких как вычислительный эксперимент и компьютерное моделирование, призванных заменить дорогостоящие и весьма сложные исследования в тех случаях, когда проведение экспериментов связано с неадекватно высокими финансовыми и временными затратами, а их точность весьма ограничена.
Совокупность подходов и методов, основанных на знаниях закономерностей квантового мира, составляет основу того, что сейчас принято называть атомно-молекулярным конструированием или ab initio simulations of materials/ab initio material design. Однако арсенал применяемых методов АМК не ограничивается только ab initio методами. В настоящее время в АМК в равной степени применяются как ab initio, так и методы теории функционала плотности (DFT) и гибридные QM/MM и QM/MM/MD методы.
Главной отличительной особенностью новых материалов является многообразие физико-химических процессов, которые протекают в образце в течение его синтеза или обработки одновременно на макро-, мезо-, нано- и молекулярном уровнях, и, в конечном счете, определяют наиболее типичные классы задач, успешно решаемых с помощью АММ.
В связи с этим АМК — один из главных инструментов решения основных проблем, стоящих в настоящее время перед индустрией новых материалов:
• повышение воспроизводимости и стабильности полезных свойств получаемых материалов. Необходимы новые знания о микрофизической природе процессов, протекающих в образце, и определения основных параметров, контролирующих изменение проектируемых свойств, которые могут быть рассчитаны с помощью атомно-молекулярного моделирования;
• переход от дорогостоящей и малоэффективной схемы один материал — один набор свойств — одна математическая модель — одна технология — одна установка к более универсальным технологическим процессам, позволяющим получать в рамках одного технологического цикла, на одной промышленной установке материалы с различными комбинациями полезных свойств. В настоящее время важнейшей проблемой является отсутствие ясного понимания микрофизики и атомно-молекулярных процессов, происходящих в момент обработки материала в конкретной экспериментальной или промышленной установке. В связи с этим промышленное оборудование, позволяющее синтезировать разные типы нано-
ю о
CN
cJ о сч
оо
J <
СО
ю о
CN
cJ о сч
оо
J <
со
материалов с различными линеиными размерами, физико-химическим составом и прогнозируемыми свойствами, практически отсутствует. По сути (и это в значительной степени касается технологий плазменно-искрового спекания SPS, создания покрытий и многих других), современные установки представляют собой некий «черный ящик», обеспечивающий достижение узкого, не всегда хорошо воспроизводимого спектра свойств для нескольких или чаще всего одного материала. Решение данной проблемы требует, в свою очередь, создания новых, более универсальных инструментов математического моделирования, способных интегрировать процессы, происходящие одновременно на микро-, мезо-, нано- и макроуровнях, в рамках единого подхода, который был бы применим к более широким классам материалов, чем один конкретно взятый материал с вполне определенным химическим составом и структурными характеристиками;
• создание «умных» машин и технологий, которые способны менять настройки технологического процесса в зависимости от данных, поступающих в режиме реального времени от сенсоров, контролирующих состояние синтезируемого образца. Для выработки рекомендаций по изменению настроек необходимо не только качественное понимание ключевых параметров, контролирующих свойства синтезируемого или обрабатываемого образца, но и наличие высокоэффективного расчетного модуля/процессора, основанного на детальном описании свойств материала в различных внешних условиях, создание которого требует применения методов АММ.
Наиболее типичными классами задач, решаемых
с помощью АММ, являются:
• квалифицированный отбор базовых компонентов для проектирования новых материалов. Она решается с помощью расчета термодинамических (энтропия, энтальпия, свободная энергия Гиббса) и других величин, характеризующих взаимодействие между компонентами и свойства проектируемых многокомпонентных материалов. Данный метод чрезвычайно эффективен при подборе материалов для композитов, покрытий, к которым предъявляются особые требования, касающиеся взаимодействия между компонентами и поведения полученного материала при эксплуатации в агрессивных средах. АМК не позволяет полностью исключить необходимость проведения экспериментальных тестов. Однако возможно в несколько раз снизить временные и финансовые затраты на проведение экспериментов за счет сужения круга потенциальных кандидатов и обеспечения расширенного набора характеристик;
• расчет критически важных физико-химических величин и процессов при отсутствии надежных экспериментальных данных, получение которых сопряжено со значительными временными и финансовыми затратами.
В условиях, когда микрофизические процессы,
протекающие внутри образца, как правило, не могут
быть измерены в режиме реального времени, и для при-
ближенной, зачастую очень грубой оценки «текущего состояния» образца используют внешние параметры и применение методов АММ — необходимая составная часть исследований и разработки новых материалов.
Пионерами во внедрении АМК в технологический процесс были крупные фармакологические компании, такие как Pfizer, Johnson & Johnson, Bayer, которые используют его с начала 1990-х гг. Вслед за ними, в середине 1990-х гг. технологии АМК были внедрены производителями микрочипов IBM и AMD, что сразу привело к многократному росту производительности компьютеров в конце 1990-х - начале 2000-х гг. Пионерами во внедрении АМК в области промышленных наноматериалов была компания Боинг, которая начала разрабатывать покрытия для лопастей на основе квантово-химического моделирования начиная с 1997 г., и компания De Beers Group, которая силами дочерней исследовательской компании ElementSix, начиная с конца 1990-х гг. стала активно использовать АМК для совершенствования и удешевления технологии производства синтетических минералов, полностью идентичных натуральным алмазам, рубинам и другим драгоценным камням.
На сегодняшний день технологии АМК применяют за рубежом во всех без исключения отраслях промышленности, где существует производство высокотехнологичной и наукоемкой продукции. Широкое применение АМК на всех этапах проектирования, получения и тестирования новых материалов позволило зарубежным производителям существенно увеличить надежность создаваемых технологий и качество получаемой продукции при одновременном многократном снижении затрат на производство за счет радикального уменьшения доли дорогостоящих и трудозатратных экспериментов, успешно замененных вычислительными экспериментами и компьютерным моделированием.
В настоящее время применение методов и технологий АМК в РФ весьма ограничено, что приводит к значительному увеличению финансовых и временных затрат на создание новых материалов при отсутствии значимого роста качества продукции, что, в свою очередь, приводит к снижению темпов развития и понижению конкурентоспособности отечественной наукоемкой продукции. Очевидно, что для сокращения технологического отставания в области производства материалов с уникальными полезными свойствами необходимо широкое внедрение методов и технологий АМК в практику проектирования, получения и тестирования новых материалов, которое позволит в кратчайшие сроки преодолеть имеющиеся технологические отставания.
В сентябре 2014 г. Министерством образования и науки Российской Федерации был объявлен конкурсный отбор проектов по поддержке федеральных центров коллективного пользования для решения приоритетных научных задач в рамках мероприятия 3.1.2 «Поддержка и развитие центров коллективного пользования (ЦКП) научным оборудованием» ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 гг.». ФГБОУ ВО «МГТУ
Рис. 3. Концепция получения передовых нанокомпозитных керамических материалов методом гибридного искрового плазменного спекания
Рис. 4. Общий вид процесса гибридного искрового плазменного спекания и ЗО-модель установки искрового плазменного спекания, разрабатываемой учеными МГТУ «СТАНКИН»
«СТАНКИН» вошел в число победителей конкурса с проектом «Развитие центра коллективного пользования научным оборудованием для обеспечения решения этой приоритетной научной задачи «Исследование и разработка материалов с принципиально новыми свойствами на основе методов атомно-молекулярного конструирования».
Выбор ФГБОУ ВО «МГТУ «СТАНКИН» как одной из базовых организаций для решения приоритетной научной задачи не случаен. В настоящее время в МГТУ «СТАНКИН» авторитетные ученые успешно развивают направления, связанные с разработкой и созданием материалов с принципиально новыми свойствами, исследованием их свойств, а также моделированием и расчетами с использованием суперкомпьютерных технологий [10-13]. Указанные разработки осуществляются в рамках научных подразделений, составляющих материально-техническую и кадровую базу Центра коллективного пользования ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН».
В частности, в рамках лаборатории искрового плазменного спекания (ЛИПС) реализуется инновационная программа получения новых материалов с принципиально новыми свойствами методами искрового плазменного спекания нанопорошков (рис. 3, 4) под руководством приглашенного ведущего ученого — профессора Рамона Торресильяса (директора Центра нанотехнологий университета Овьедо (Испания)).
В лаборатории инновационных аддитивных технологий (ЛИАТ) под руководством приглашенного ведущего ученого — профессора Игоря Смурова (ди-
ректора лаборатории О1Р1 Национальной инженерной школы Сент-Етьенна во Франции) проводятся работы по созданию уникальных технологий послойного спекания порошковых материалов для формирования многоматериальных изделий (рис. 5, 6) и синтеза функциональных покрытий с использованием процессов холодного газодинамического напыления (рис. 7).
Чрезвычайно важным направлением, разрабатываемым в МГТУ «СТАНКИН» под руководством известных российских ученых — профессора С. Н. Григорьева и профессора А. С. Верещаки [14, 15], и где чрезвычайно перспективно применение средств АМК, являются технологии вакуумно-плазменного синтеза композиционных покрытий с наноструктурированной зерновой структурой и наноразмерной толщиной субслоев (при общей толщине формируемых покрытий до 10 мкм) для ответственных изделий машиностроения (рис. 8).
Другим примером успешного развития направления, связанного с созданием функциональных покрытий с уникальным комплексом свойств, являются работы, выполняемые научным коллективом под руководством ведущего ученого МГТУ «СТАНКИН — профессора В. Б. Ошурко. Они связаны с формированием твердосмазочных антифрикционных градиентных покрытий, состоящих из алмазоподобного вещества и дихалькогенидов переходных металлов (ДПМ) с постепенным увеличением доли последних от подложки к поверхности. Создан ряд методов управления наноструктурой покрытий с помощью импульсного лазерного осаждения, в частности, легирования слож-
Рис. 5. Образец эндопротеза тазобедренного сустава, созданный в МГТУ «СТАНКИН» методом лазерного послойного спекания порошка из титанового сплава
Рис. 6. Технологическое оборудование для лазерного послойного спекания порошковых материалов, имеющегося в Центре коллективного пользования МГТУ «СТАНКИН» и образцы выращенных изделий
ю
о с^
о? о сч
оо
< СО
Рис. 7. Процесс холодного газодинамического напыления и образец изделия
Рис. 8. Примеры многослойно-композиционных нано-структурных покрытий, полученных с использованием вакуумно-плазменных технологий, разработанных в МГТУ «СТАНКИН»
ю о
CN
cJ о N
оо
J <
со О
ного стехиометрического состава с контролируемыми наноструктурнофазовыми характеристиками покрытий (рис. 9).
Необходимым инструментарием для проведения исследований новых материалов и покрытий обладает лаборатория исследования свойств материалов (ЛИСМ), функционирующая в структуре ЦКП ФГБОУ ВО «МГТУ «СТАНКИН», которая оснащена комплексом уникального оборудования для рентгеноструктурного и рентгеноспектрального анализа, металлографических и металлофизических исследований [16, 17].
Для завершения формирования к концу 2015 г. на базе МГТУ «СТАНКИН» в полной мере функционального ЦКП для АМК материалов и покрытий чрезвычайно важное значение приобретает направление, связанное с моделированием и расчетами с использованием суперкомпьютерных технологий. Руководителем группы, развивающей в МГТУ «СТАНКИН» указанное направление, является ведущий ученый в области АММ газофазных наносистем — А. Б. Надыкто (по совместительству — ведущий научный сотрудник State University of New York).
В 2015 г. будет осуществлено дальнейшее развитие имеющегося в МГТУ «СТАНКИН» вычислительного ресурса для обеспечения его соответствия высокому уровню поставленных задач. Сегодня оптимальный набор программных пакетов, в которых реализованы методы, необходимые для успешного решения задач АМК, включает:
• специализированный универсальный пакет Accelrys Materials Studio 7.0 для исследования материалов;
• программы для ab initio и DFT расчетов Gausian 09, Dmol, Spartan 14', Turbomol, Gamess, ADF (не-
Рис. 9. Морфология поверхности при осаждении раствора дипептида с малым количеством наночастиц золота на стекле при рН 5,0 и периферия капли
которые пакеты включают методы молекулярного моделирования) и др.; • программы для молекулярного моделирования VASP, Amber, Gromacs, Cosmos и др. Поскольку специфика задач, направленных на получение в МГТУ «СТАНКИН» материалов и покрытий с принципиально новыми свойствами, напрямую связана с получением продуктов, имеющих макроскопические линейные размеры, в оснащении ЦКП в будущем будем предусмотрено наличие специализированных пакетов программ для расчета тепло- и массопереноса и изменений механических свойств синтезируемых образцов — COMSOL Multiphysics, LS-DYNA, MultiMechanics и др.
Важно отметить необходимость формирования современной и хорошо отлаженной системы автоматизации расчетов, позволяющей одновременно выполнять различные задачи с использованием программных пакетов в различных операционных системах, проводить автоматизированный мониторинг расчетов, сбор и обработку данных в условиях одновременного исполнения большого числа задач. Система автоматизации вычислений является критически важным компонентом любого суперкомпьютерного центра, своего рода локальным ноу-хау, во многом определяющим эффективность использования вычислительных ресурсов, которая, в свою очередь, определяет качество полученных результатов.
Выполненные работы послужат материально-технической и методической базой для поддержки в последующих годах научных исследований, направленных на обеспечение разработки новых поколений материалов и покрытий методами атомно-молекулярного конструирования с использованием пучковых, эли-онных и суперкомпьютерных и других технологий в интересах атомной, космической, радиоэлектронной, машиностроительной, приборостроительной, энергетической отраслей промышленности России.
Список использованных источников
1. Welnic, Wojciech, et al. «Unravelling the interplay of local structure and physical properties in phase-change materials.» Nature Materials 5.1 (2005): 56-62.
2. Martonak, R., Donadio, D., Oganov, A. R., & Parrinello, M. (2006). Crystal structure transformations in SiO2 from classical and ab initio metadynamics. Nature materials, 5 (8), 623-626.
3. Григорьев, С. Н. Тенденции и проблемы модернизации машиностроительного производства на базе отечественного станкостроения. Вестник МГТУ «Станкин». 2010. № 3. С. 7-13.
4. Еленева Ю. Я., Просвирина М. Е., Андреев В. Н. Машиностроение: модернизация ради конкурентоспособности. Теоре-
тические основы разработки системы управления созданием и развитием конкурентоспособных машиностроительных предприятий. Российское предпринимательство. 2010. № 5-2. С. 144-149.
5. Nadykto, A. B., Yu, F., & Herb, J. (2008). Towards understanding the sign preference in binary atmospheric nucleation. Physical Chemistry Chemical Physics, 10(47), 7073-7078.
6. Metel, A., Bolbukov, V., Volosova, M., Grigoriev, S., & Melnik, Y. (2013). A Source of Metal Vapor and Pulsed Beams of High-Energy Gas Molecules. Bulletin of the American Physical Society, 58.
7. Vereschaka, A. S., Grigoriev, S. N., Sotova, E. S., & Vereschaka, A. A. (2013). Improving the Efficiency of the Cutting Tools Made of Mixed Ceramics by Applying Modifying Nanoscale Multilayered Coatings. Advanced Materials Research, 712, 391-394.
8. Okunkova, A., Volosova, M., Peretyagin, P., Vladimirov, Y., Zhirnov, I., & Gusarov, A. V. (2014). Experimental Approbation of Selective Laser Melting of Powders by the Use of Non-Gaussian Power Density Distributions. Physics Procedia, 56, 48-57.
9. Khmyrov, R. S., Grigoriev, S. N., Okunkova, A. A., & Gusarov, A. V. (2014). On the possibility of selective laser melting of quartz glass. Physics Procedia, 56, 345-356.
10. Sova, A., Okunkova, A., Grigoriev, S., & Smurov, I. (2013). Velocity of the particles accelerated by a cold spray micronozzle: experimental measurements and numerical simulation. Journal of thermal spray technology, 22(1), 75-80
11. Колоколов А. А., Мандель А. М., Ошурко В. Б., Соломахо Г. И. Нелинейная модель эффекта Д. М. Толстого. Вестник МГТУ Станкин. 2011. № 4. С. 58-62
12. Nadykto, A. B., Al Natsheh, A., Yu, F., Mikkelsen, K. V., & Ruuskanen, J. (2006). Quantum nature of the sign preference in ion-induced nucleation. Physical review letters, 96(12), 125701.
13. Nadykto, A. B., Yu, F., & Herb, J. (2008). Towards understanding the sign preference in binary atmospheric nucleation. Physical Chemistry Chemical Physics, 10(47), 7073-7078.
14. Болбуков В. П. Регулирование энергии быстрых атомов газа изменением сопротивления резистора, находящегося между рабочей камерой и эмиссионной сеткой источника. Вестник МГТУ Станкин. 2014. № 3 (30). С. 54-57
15. Кузин В. В., Портной М. Р., Федоров М. Ю. Неоднородность напряжений в поверхности элементов структуры оксидной керамики под действием симметричного теплового потока при глухой заделке сферического зерна Вестник МГТУ Станкин. 2015. № 1 (32). С. 27-33
16. Григорьев С. Н., Красновский А. Н. Исследование энергосиловых характеристик формирования ультрадисперсных гетерогенных материалов. Вестник МГТУ Станкин. 2014. № 4 (31). С. 101-106
17. Назаров А. П., Окунькова А. А. Особенности конструкции машин для селективного лазерного спекания. Вестник МГТУ Станкин. 2012. № 3. С. 55-60.
Innovative research MSTU «STANKIN» in the development of materials with new properties by the methods of atomic-molecular design M. A. Volosova, PhD of Technical Sciences, associate professor of advanced processing technology department, vice-rector for science MSTU «STANKIN».
A brief review of innovative research MSTU «STANKIN» to address priority scientific problem, «Research and development of materials with radically new properties based on the methods of atomic-molecular design.» Works were carried out under a grant of the Russian Scientific Foundation № 14-29-00297 on 06.08.2014, with the use of material-technical base NBI (agreement with the Russian Ministry of 04.12.2014 № 14.593.21.0004 of ID RFMEFI59314X0004).
Keywords: high-technology products, advanced materials and technology, atomic and molecular design.
Лаборатория технологий многоосевой механообработки центра коллективного пользования МГТУ «СТАНКИН»
Лаборатория специализируется на процессах автоматизированной многоосевой обработки, широко используемых при изготовлении сложных форм для литья, пуансонов и матриц и прочих объемных элементов со сложными поверхностями.
Основные задачи, которые решает лаборатория:
• организация работ по внедрению качественных современных технологий металлообработки для российской промышленности;
• высокоточное изготовление деталей сусложненны-ми наружными и внутренними формами;
• опытное производство в рамках технологических проектов по заказу органов исполнительной власти, а также предприятий реального сектора экономики;
• организация и методическое обеспечение целевой подготовки специалистов в области технологий многокоординатной механообработки;
• использование результатов работы в образовательном процессе: создание новых и модернизация существующих учебных курсов и программ.
ю о
CN
cJ о сч
оо
J <
СО
