Предварительные итоги работы Международной лаборатории

Предварительные итоги работы Международной лаборатории
функциональных материалов на основе стекла по проекту
Минобрнауки № 11.G34.31.0027
За период декабрь 2010 – август 2012 гг. в России создана лучшая по своей
технологической оснащенности лаборатория в области стекла – Международная
лаборатория функциональных материалов на основе стекла (МЛС) – с целью проведения
фундаментальных исследований и разработок инновационных технологий новых
стеклообразных и стеклокристаллических материалов для различных применений.
Лаборатория интегрирована в широкую международную сеть лабораторий
соответствующего профиля. В ее состав входят известные зарубежные и отечественные
ученые (руководитель лаборатории проф. А. Палеари (Миланский университет, Италия),
зам. руководителя проф. В.Н. Сигаев, проф. Г.Е. Малашкевич (Институт физики,
Беларусь), директор Международного института “New Functionality in Glass” проф. Х.
Джейн (Университет Лехая, США), проф. Т. Комацу (Технологический университет
Нагаока, Япония), д. ф.-м.н. С.Ю. Стефанович (НИФХИ им. Л.Я. Карпова), проф. Э.
Фаржан (Университет Бордо, Франция), к.т.н. В.И. Савинков (Украина) и др. Около 70%
кадрового состава лаборатории - молодые специалисты, студенты и аспиранты РХТУ.
Решением Ученого Совета РХТУ лаборатории присвоено имя выдающегося
российского ученого – академика П.Д. Саркисова, скончавшегося в апреле 2012 г.
За короткое время существования лаборатории разработана серия лазерных,
магнитооптических и электрооптических стекол с уникальными характеристиками.
Развивается критически важное для создания технологии интегральных оптических схем,
а в перспективе и для разработки высокопроизводительных оптических компьютеров
направление: формирование на поверхности и в объеме стекла локальных структур
сложной архитектуры, обеспечивающих инициирование в микро- и нанообъемах единой
матрицы нелинейно-оптических свойств и формирования в ней миниатюрных
электрооптических преобразователей и других интегральных элементов управления
оптическими потоками, наноструктурированных люминесцирующих волноводов и
миниатюрных интегральных волноводных лазеров. Возможность выполнять подобные
исследования на собственных образцах стекла оптического качества дает лаборатории
принципиальное преимущество перед научными группами из других стран.
Лаборатория является первым и единственным в России разработчиком и
изготовителем стеклообразных микросфер для лечения онкологических заболеваний и
способна полностью удовлетворить потребности нашей страны в данном виде
радиоактивных препаратов, широко применяемых на Западе (при стоимости одной
операции порядка 20 тыс. долларов США).
Разработана радиопрозрачная высокотемпературная стеклокерамика и композиты
на ее основе для обтекателей летательных аппаратов нового поколения, в том числе
сверхскоростных. Разработка осваивается в ОНПП «Технология», г. Обнинск.
Разработана технология вытягивания ленты повышенной прочности из
радиационно-стойкого стекла для терморегулирующих покрытий солнечных батарей и
систем управления космических аппаратов. Успешно проведены наземные и летные
испытания. Планируется организация серийного производства ленты для нужд НПО им.
С.А. Лавочкина и ООО «Таис».
Создание МЛС существенным образом сказалось на организации работы всего
университета, что выразилось в преобразовании структуры РХТУ – объединении
Факультета химической технологии силикатов и Факультета химии неорганических
веществ в Факультет технологии неорганических веществ и высокотемпературных
материалов (ТНВ и ВМ), в котором МЛС отводится ключевая роль научноисследовательского и инновационного центра. На базе МЛС будет создан
общефакультетский практикум для студентов старших курсов, а наукоемкое
оборудование будет привлекаться для нужд всего университета, в первую очередь, для
специалистов в области неорганической химии, существенно усиливая работу Центра
коллективного пользования РХТУ.
В результате посещения в июне 2012 года лаборатории директором
Международного института “New Functionality in Glass” при Университете Лехая (США)
профессора Х. Джейна достигнута договоренность о включении МЛС в международную
сеть научных лабораторий, охватывающую более 30 стран, что предоставляет
возможность широкого участия студентов и аспирантов РХТУ в конференциях,
стажировках, курсах повышения квалификации за счет средств образовательных
программ Международного института.
В МЛС действует единый принцип, широко распространенный на Западе при
предоставлении грантов на проведение экспериментальных исследований с
использованием наукоемкого оборудования. Согласно этому принципу к исполнению
принимаются заявки только тех заявителей, которые по своим предыдущим заявкам
предоставили краткие отчеты с указанием изданных или направленных в печать
публикаций по данной тематике. Таким образом, все практические работы студентов
(курсовые, дипломные), требующие привлечения инструментария МЛС, не говоря уже о
аспирантских работах, нацеливаются на получение новых оригинальных научных
результатов, которые могут быть опубликованы. Этот подход способствует вовлечению
студентов в реальную научную работу и формированию высококвалифицированных
специалистов.
Технологическое оборудование МЛС включает в себя четыре опытнопромышленных комплекса: варки и выработки стекол высшей категории качества
(оптические, лазерные, магнитооптические, наноструктурированное и пр.), варки и
выработки припоечных и других легкоплавких стекол, производства стеклянных
микросфер для ядерной медицины, вытяжки стеклянной радиационно-стойкой ленты. С
использованием перечисленных комплексов в МЛС получены и запатентованы лазерные
неодимовые стекла, наноструктурированное стекло, люминесцирующее в ближней ИК
области спектра, магнитооптическое стекло с характеристиками, превышающими
мировой уровень. Созданное в МЛС опытное производство стеклянных микросфер для
ядерной медицины является единственным в России. Разрабатывается технология
высокотемпературных композитов на основе стекла и стеклокерамики для авиационной
промышленности. Линия вытяжки стеклянной радиационно-стойкой ленты предназначена
для получения стекла с повышенной прочностью, прежде всего для нужд Роскосмоса.
Высокий уровень как технологического оборудования МЛС, так и ее кадрового
состава признан известными зарубежными специалистами в области стекла: профессором
Х. Джейном (США), профессором Технологического университета Нагаока Комацу
(Япония), профессором Университета Бордо Е. Фаржан (Франция), профессором
Университета Лиона-1 Б. Шампаньоном (Франция), профессором Университета Неаполя
П. Перниче (Италия), директором Института Биоматериалов (Эрланген-Нюрнберг,
Германия) профессором А. Боккачини и др., с которыми установлены долговременные
двухсторонние и многосторонние научные связи и в соавторстве с которыми выпускается
значительная часть статей сотрудников МЛС.
Положительные отзывы о работе МЛС дал председатель комитета по образованию
Государственной Думы РФ профессор А.Н. Дегтярев, посетивший лабораторию в мае
2012 г.
Технологическое оборудование МЛС является прекрасным трамплином для
коммерциализации ряда направлений, развиваемых в МЛС. В то же время
технологическое оборудование МЛС становится учебными стендами, на которых
студенты-неорганики старших курсов получают уникальную в России возможность
участвовать в научно-технологических работах мирового уровня и получить реальные
практические знания о варке и выработке стекол специального назначения,
наноструктурированных нелинейно-оптических стекол, стекол для ядерной медицины и
пр.
В МЛС за короткий период получены прорывные научные результаты:
- создана технология высокоиттриевых стеклянных микросфер для применений в лучевой
локальной терапии онкологических заболеваний, которые превосходят по эффективности
широко применяемый аналог фирмы MCR Nordion (Канада);
- разработаны магнитооптические стекла с рекордно высокой константой Верде для
применений в фотонике и лазерной технике;
- получено первое в мире наноструктурированное стекло оптического качества,
люминесцирующее в ближнем ИК диапазоне, для создания волоконных и миниатюрных
твердотельных лазеров;
- создана стеклокерамика с рабочими температурами до 1250оС для авиационной и
космической промышленности.
Несмотря на полифоничность работ МЛС, вытекающую естественным образом из
ее названия и целей, а также из многообразия применений стеклообразных материалов,
лаборатория представляет собой единый и быстро развивающийся организм, который
через несколько лет будет способен к самообеспечению и не будет нуждаться в
государственной финансовой поддержке. В пользу этого вывода свидетельствует тот
факт, что все разделы плана, выполняемые различными группами в составе лаборатории,
ориентированы на решение практически значимых для России задач.
Так, создание стеклокерамики с рабочей температурой до 1250оС и еще более
высокотемпературных композитов на ее основе является необходимым условием развития
отечественного самолетостроения и космической промышленности.
Разработка и организация в МЛС первого в России опытно-промышленного
участка для производства стеклянных микросфер для ядерной медицины в связи
огромными потребностями в радионуклидной терапии совершенно необходимы для
создания в нашей стране новой медицинской отрасли для лечения онкологических
заболеваний методами лучевой локальной терапии.
Разработка стеклянной радиационно-стойкой ленты с электрохромными
свойствами и с прочностью, вдвое превосходящей прочность применяемых сейчас средств
защиты солнечных батарей в космосе, обусловит целесообразность полного
переоснащения производства фотоэлектрических преобразователей.
Созданная в МЛС линия варки и выработки оптических стекол позволит проводить как
разработки новых оптических материалов с улучшенными свойствами, так и их
мелкосерийное производство при его существенной миниатюризации и экономии
энергозатрат. По своим технических характеристикам созданная линия способна
удовлетворить потребности отечественного оптического приборостроения в новых,
нестандартизованных оптических материалах с необычным сочетанием свойств,
серийный выпуск которых отсутствует.
Перечисленные выше направления станут объектами коммерциализации в рамках
создаваемого при лаборатории малого инновационного предприятии - ООО «Стеклон».
Лаборатория способна выполнять научные исследования мирового уровня, сочетая
их с вполне уверенными попытками эффективной коммерциализации собственного
продукта интеллектуальной собственности. МЛС подано за первое полугодие 2012 год 4
заявки на предполагаемые изобретения (7 заявок подано в 2011 году). Статьи,
выпускаемые сотрудниками МЛС, как правило, публикуются в журналах с высоким
импакт-фактором, так что среднее значение (2,5) существенно превышает заявленный
уровень.
В составе лаборатории 13 аспирантов и 9 студентов (не учитывая студентов,
выполняющих курсовые и дипломные работы). В первом полугодии 2012 года
переподготовку прошли более 20 специалистов (в 2011 году – 20). Приказом ректора
лаборатории в январе 2012 года переданы дополнительные помещения, и теперь ее
площадь составляет 324 кв.м.