CC BY
11
ЦКП - база и интегратор прикладных исследований
Экспериментальные исследования всегда относились к затратным способам получения новых знаний. Каждый последующий технологический уклад основан на технических решениях, разработка которых требует изучения все более сложных объектов и явлений, привлечения в науку все больших интеллектуальных и материальных ресурсов. Важнейшая компонента последних - научное оборудование. Его создание базируется на передовых достижениях в области проектирования, материаловедения и электроники, требует огромных материальных затрат и привлечения
специалистов высшей квалификации.
Николай мышкин,
директор Института механики металлополимерных систем НАН Беларуси, заведующий отделом трибологии, академик
Андрей Григорьев,
завлабораторией трибоанализа Института механики металлополимерных систем НАН Беларуси, доктор технических наук
Неудивительно, что некоторые приборы и их элементы по стоимости равны соответствующей массе золота. Значительные вложения необходимы для обслуживания современного оборудования, его метрологической аттестации. Получение качественных и достоверных экспериментальных результатов зависит от глубокой специализации персонала, досконального знания им физики работы и конструкции установок. Анализ показывает, что более
трети специалистов-операторов в Беларуси имеют ученые степени.
Поддержание всей необходимой инфраструктуры в рамках одного научно-исследовательского подразделения -непосильная задача. Например, для разработки нового антифрикционного материала нужно около десяти базовых приборов и методик. Ни финансово, ни организационно никакая материаловед-ческая лаборатория содержать и продуктивно использовать такое количество необходимой аппаратуры не сможет. Эту задачу успешно решают центры коллективного пользования (ЦКП). Эффективность их работы зависит от многих факторов, но наибольшее значение имеет компактность расположения научных и промышленных предприятий в конкретном городе или регионе. Очевидно, поэтому данная форма использования научного оборудования получила широкое распространение в нашей стране. Не только в столице, но и практически в каждом областном центре можно найти не менее десяти крупных организаций науки, образования и промышленности, нуждающихся в получении качественных экспериментальных результатов. Поло-
жительную роль здесь сыграла стратегия НАН Беларуси, взявшей на себя роль создателя и координатора деятельности системы ЦКП, что позволило решить сложную задачу сбалансированного распределения уникального научного оборудования в центры различных организаций. Как результат, сегодня ЦКП -общепризнанная и действенная форма решения задач экспериментальных исследований,экспертного контроля и сертификации в различных областях научной деятельности.
История организации ЦКП в Институте механики металлополимерных систем (ИММС) НАН Беларуси началась в середине 70-х гг. и связана с выполнением программы по паспортизации и сертификации свойств полимерных композитов триботехнического назначения. Успешная ее реализация потребовала создания научного подразделения «Три-боцентр» (рис. 1). Разработка методики по оценке триботехнических свойств материалов на основе полимеров МР 74-82 стала одной из наиболее важных задач, решенных в ЦКП, и прошла путь от лабораторной практики до нормативных документов Госстандарта СССР и Международной организации стандартизации (ISO), до сих пор являясь стандартом де-факто в области трибологии полимеров. С ее помощью в Трибоцентре было паспортизовано около 200 полимерных антифрикционных материалов. Созданы банк паспортов и электронная база данных, позволившие решать задачи подбора полимерных материалов для подшипников скольжения по нагрузке и требуемому ресурсу.
В 90-х гг. образовались новые модели
ЦЕНТРЫ КОЛЛЕКТИВНОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ
деятельности ЦКП, которые условно можно разделить на централизованную и распределенную.
Для первой характерно объединение всего уникального оборудования в единое, финансово самостоятельное подразделение, когда центры сами формируют стратегию по развитию приборной базы, работая в рамках договоров и контрактов. Сфера оказываемых услуг очень широка - от оценки механических характеристик материалов и исследования их структуры до определения элементного и химического состава различных веществ. Как показывает анализ, успешная деятельность ЦКП с такой формой организации возможна лишь в крупных промышленных центрах при постоянном источнике финансирования.
В ИММС сложилась распределенная система функционирования ЦКП, что связано с особенностями проводимых исследований. Эти особенности, во-первых, обусловлены необходимостью получения комплексных данных - не только оценки триботех-нических характеристик материалов, но и определения ряда их физико-механических и теплофизических свойств. Во-вторых, разработка новых металлополимерных композитов - это, прежде всего, исследовательская работа, требующая создания научно обоснованных теорий и новых знаний. В таких условиях оказалось, что более эффективно закреплять оборудование за ведущими специалистами и научными группами в соответствующих областях, независимо от их принадлежности к тому или иному структурному подразделению института. При этом сохраняется централизованная функция определения стратегии развития его материальной базы и эффективного использования оборудования. В таких условиях распределенная структура Трибоцентра развивается естественным эволюционным путем, что позволяет ей не только оставать-
Рис. 1. Атомно-силовой микроскоп модели №^^-205 и прибор ADM-03 для измерения сил межмолекулярного взаимодействия поверхностей фрикционного контакта
Рис. 2. Микротрибометр MTU-2R7 и трибометр для испытания материалов на трение и износ в имитационных крио-вакуумных условиях материалов аэрокосмической техники
Рис. 3. Оборудование для испытаний материалов в открытом космическом пространстве на международной космической станции: бортовой трибометр и модуль подшипников скольжения
№7(101) Июль 2011 НАУКА И ИННОВАЦИИ 11
ся в русле современных тенденций приборостроения, но в некоторых случаях и определять их. Можно проиллюстрировать это следующими примерами.
Необходимость получения информации о структуре материалов триботехни-ческого назначения, характеристик распределения в них различных компонент, морфологии поверхностей трения и частиц износа привела к появлению нового направления деятельности Трибоцентра, связанного с микроскопией. На первом этапе было достаточно возможностей оптической и электронной, но развитие нанотехно-логий поставило ряд новых задач, потребовавших освоения принципиально нового оборудования - атомно-силовой микроскопии. Однако решение этой задачи свелось не просто к его приобретению, а к самостоятельной разработке первого в республике атомно-силового микроскопа, реализующего возможность исследований процессов трения в наномасштабном диапазоне сил и размеров, и появлению Белорусского республиканского центра зондовой микроскопии. В дальнейшем был создан еще один уникальный прибор, позволяющий измерять силы межмолекулярного взаимодействия поверхностей фрикционного контакта, не имеющий аналогов на территории СНГ (рис. 1). Кроме того, была разработана целая гамма установок в области нано- и микротрибометрии, предоставляющая возможность проводить исследования в области нагрузок до нескольких десятков наноньютонов. Это оборудование успешно внедрено в рамках договоров и контрактов с отечественными и зарубежными научными организациями. Так, например, микротрибометры, изготовленные специалистами Трибоцентра, поставлены в ИХНМ НАН Беларуси, БГУИР, Корейский институт науки и технологий, Швейцарский федеральный институт (Цюрих), Университет штата Айова. Создан прибор для оценки свойств материалов аэрокосмической техники, функционирующей в экстремальных условиях (рис. 2).
Специалисты Трибоцентра тесно сотрудничают с ведущими организациями дальнего и ближнего зарубежья, принимая участие в крупных научно-исследовательских проектах. В частности, в рамках программы Союзного государства «Космос-НТ», выполняемой совместно с Объединенным институтом машиностроения, Физико-техническим институтом, ГНПО «Планар», Институтом проблем механики РАН и НПО им. С.А. Лавочкина, разработаны бортовой трибометр и модуль подшипников скольжения, которые будут использоваться на международной космической станции для изучения процессов трения и износа в открытом космическом пространстве (рис. 3).
Основа деятельности центра -экспериментальная поддержка научных программ, плановые и поисковые исследования сотрудников и аспирантов не только ИММС, но и всех заинтересованных предприятий Гомельского региона. Принимая во внимание характер выполняемых изысканий и то, что Трибоцентр - не самостоятельное подразделение со своим штатом, достаточно трудно оценить его финансовую эффективность. Однако учет работы оборудования показывает, что практически ни одна программа, контракт, договор, связанные с научным сопровождением, не обходятся без результатов, полученных с помощью приборной базы Трибоцентра. Главный источник привлекаемых им средств - деятельность по разработке и реализации нового оборудования. С 2000 г. за счет выполнения контрактов по поставке приборов (микро- и нанотрибометров, нанопозиционеров, атомно-силовых микроскопов и электронно-оптических устройств регистрации изображений) зарубежным организациям в бюджет республики привлечено почти 400 тыс. долл.
Материальная база Трибоцентра постоянно обновляется. Введены в эксплуатацию приборы для теплофизических, виброакустических и климатических
исследований свойств полимерных материалов. Все оборудование аттестовано, а лаборатории виброакустических и климатических исследований аккредитованы на техническую компетенцию и независимость измерений в соответствии с СТБ ИСО/МЭК 17025.
Серьезное внимание уделяется вопросам подготовки и профессионального роста кадров. В ИММС установилась практика, когда новый прибор доверяют молодым научным сотрудникам и аспирантам. Такой подход способствует их быстрому профессиональному росту и успешной защите диссертаций, существенная часть которых посвящена внедрению новых методов исследований и их развитию. За последние 10 лет сотрудниками, участвующими в работе ЦКП, защищено четыре кандидатских и одна докторская диссертация.
Накопленный в ИММС НАН Беларуси опыт организации работы ЦКП распределенного типа позволил оптимизировать его структуру. В частности, рассматривается вопрос об объединении Трибоцентра и Белорусского республиканского центра зондовой микроскопии, между которыми практически нет структурных границ.
Идея организации системы ЦКП в нашей стране выдержала проверку временем и доказала эффективность модели совместного использования уникального научного оборудования и свою жизнеспособность в рамках научных подразделений. Во всех центрах налажен учет времени загрузки оборудования, его использования в различных темах, и, без сомнения, эти данные могли бы стать основой весьма востребованной и актуальной темы соответствующих диссертационных исследований. В значительной степени именно результаты такого анализа позволят определить оптимальную стратегию дальнейшего развития центров коллективного пользования в республике в сегодняшней достаточно непростой экономической ситуации.
