Материаловедение и аддитивные технологии

Предложен новый способ производства сложных форм для изготовления металлических деталей 🇷🇺 Учёные НИТУ МИСИС и Лионского университета разработали технологию создания металлических оболочек (контейнеров) для горячего изостатического прессования порошковых материалов методом холодного газодинамического напыления (Cold Spray). Подход позволяет изготавливать формы сложной геометрии без сварки и дорогостоящей 3D-печати, открывая перспективы для аэрокосмической отрасли, энергетики и машиностроения. Результаты опубликованы в Journal of Thermal Spray Technology (Q2). 🔎 Горячее изостатическое прессование(HIP) требует герметичной металлической оболочки (контейнера), в которую помещается порошок для последующего компактирования и спекания под высоким давлением и температурой. Традиционное изготовление таких оболочек из листовых заготовок методом сварки неприменимо для сложных форм, а аддитивное производство относительно дорого и ограничено размерным рядом. Авторы предложили альтернативу: формирование оболочки осаждением стали на временную алюминиевую оправку методом холодного напыления (ускоренные частицы порошка пластически деформируются при ударе и образуют плотное покрытие). После удаления алюминиевой основы (травлением) остаётся стальной контейнер точной формы. Поскольку исходные напылённые покрытия обладают остаточной пористостью (~10%) и низкой пластичностью, проведена термическая обработка (отжиг). Она привела к рекристаллизации и диффузионному залечиванию микродефектов: прочность выросла примерно в 4 раза, а относительное удлинение (мера пластичности) — с 1% до 20%. Собранная капсула успешно выдержала цикл HIP без образования трещин и разгерметизации. В перспективе метод может использоваться не только для создания разовых форм, но и для уплотнения деталей, полученных непосредственно холодным напылением, расширяя возможности гибридных аддитивных технологий.

Приглашаем школьников на Фестиваль «Технокалейдоскоп» — увлекательное путешествие в мир инноваций и технологий! 🎉🚀 📍 Когда: 31 мая, с 11:00 до 16:00 📍 Где: Детский технопарк «Альтаир» РТУ МИРЭА 📍 Адрес: проспект Вернадского, 86, строение 2 Что ждёт участников: • мастер‑классы • познавательные лекции • интеллектуальные квизы • увлекательные игры • экскурсии по Детскому технопарку «Альтаир» • инженерные эстафеты • и многое другое! На фестивале вы сможете: • расширить знания и навыки в самых разных областях — от информационных технологий и радиоэлектроники до химии, биотехнологии и дизайна • познакомиться с перспективными направлениями обучения и карьерного роста • лучше понять свои профессиональные интересы • пообщаться с представителями ведущих технологических предприятий‑партнёров фестиваля • провести время с пользой и удовольствием Специальные сюрпризы: 🎁• ценные призы за активное участие в конкурсах и эстафетах • подарки от предприятий‑партнёров РТУ МИРЭА • возможность получить консультации и рекомендации от профессионалов отрасли ❗️ Важно: для участия необходимо пройти регистрацию. Количество мест ограничено! Не упустите шанс открыть для себя мир технологий, познакомиться с потенциальными работодателями будущего, получить подарки и ценные призы — регистрируйтесь на Фестиваль «Технокалейдоскоп» уже сегодня! Ссылка на мероприятие

РТУ МИРЭА приглашает на онлайн-презентацию профиля «Современные и перспективные материалы»! 🗓 Когда: 12 мая в 19:00 🎯 Для кого: учащиеся 9–11 классов ⏱ Продолжительность: 60 минут 💡 Участие: бесплатное, но регистрация обязательна 🔗 Где будет ссылка: после регистрации на мероприятие — в личном кабинете абитуриента В рамках презентации вы узнаете: • Всё о Передовой инженерной школе СВЧ-электроники и направлении 22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов»: истории, миссии и особенности обучения • Основные дисциплины, которые изучают студенты ПИШ • Об оснащённости учебных лабораторий, которые помогают студентам на практике реализовывать полученные знания • О предприятиях-партнёрах Школы, которые открывают возможности для стажировок и трудоустройства • Какие навыки и знания получат выпускники и как они востребованы на рынке труда • О профессиях, которые можно выбрать после окончания Передовой инженерной школы СВЧ-электроники Ведущий: Тюрина С.А., преподаватель РТУ МИРЭА. 🎤 Кроме того, у вас будет возможность задать вопросы и получить подробные ответы! Мероприятие проводится в онлайн-формате. Ссылка появится в личном кабинете после регистрации. Не упустите шанс узнать больше об обучении и карьерных возможностях в сфере инновационных материалов — регистрируйтесь сейчас! Ссылка на мероприятие

Разработан сверхпрочный износостойкий полимер для VR-индустрии 🇷🇺 Исследователи Тамбовского государственного технического университета создали композитный материал на основе полиамида 6 и дисульфида молибдена (MoS₂), обладающий повышенной прочностью и пониженным коэффициентом трения. Работа опубликована в международном журнале Sci (MDPI, Q1 Scopus) и выполнена при поддержке Минобрнауки России. 🔎 Ключевой инновацией стало применение метода высокоинтенсивной механохимической активации вместо традиционного промышленного смешивания. Ударно-сдвиговые нагрузки обеспечивают интенсивное диспергирование компонентов, формирование развитой межфазной поверхности и возникновение активных центров на границе раздела «полимер–наполнитель». Это способствует более глубокому физико-химическому взаимодействию и структурной интеграции на наноуровне при минимальном содержании наполнителя (0,5–3 мас.%), что снижает себестоимость и зависимость от импорта. Механические испытания подтвердили рост прочности на 20% по сравнению с образцами, полученными традиционным смешением, снижение коэффициента трения на 10–20% (эффект «сверхскольжения», приближающийся к режиму самосмазывания) и повышенную термостабильность материала. Разработка ориентирована прежде всего на всенаправленные VR-платформы, имитирующие ходьбу, где узлы трения испытывают интенсивный абразивный износ. Однако потенциал композита охватывает также робототехнику, автомобилестроение и аэрокосмическую промышленность, где требуется сочетание лёгкости, прочности и износостойкости.

Учёные СФУ разработали комплексную технологию переработки алюминиевых шлаков 🇷🇺 Исследователи Института цветных металлов Сибирского федерального университета предложили многостадийный метод извлечения металлического алюминия и регенерации солевых компонентов из отходов литейного производства. Технология, поддержанная Минобрнауки России (грант FSRZ-2020-0013), позволяет достичь степени извлечения алюминия до 85% и получать вторичные сплавы, соответствующие промышленным стандартам. 🌟 Алюминиевые шлаки представляют собой гетерогенную смесь металлического алюминия, оксидов и хлоридов натрия, калия и магния. В настоящее время большая часть этих отходов складируется, загрязняя окружающую среду и теряя ценные компоненты. Процесс переработки начинается с рентгенофазового анализа для определения преобладающих фаз, затем следуют многостадийное дробление, измельчение и рассев, основанные на различии физико-механических свойств компонентов. Это позволяет отделить металлический алюминий от оксидно-солевой фракции. 🧪 Ключевой этап - селективное выщелачивание водой или разбавленной соляной кислотой, основанное на различной растворимости соединений. Полученные солевые растворы выпаривают, выделяя концентраты хлоридов натрия, калия и магния, которые используют для синтеза регенерированного флюса с заданной температурой плавления и вязкостью. Выделенный алюминий брикетируют и переплавляют с этим флюсом, получая вторичный сплав для машиностроения. Технология сокращает объёмы токсичных отходов и снижает энергозатраты по сравнению с первичным производством алюминия, приближая металлургию к принципам замкнутого цикла. Разработка прошла путь от лабораторной идеи до патента, с перспективой масштабирования на предприятия алюминиевой отрасли.

Как 3D-печать решает проблему разрушения уникальных образцов горных пород 🌐 Российские и китайские исследователи разработали технологию аддитивного производства физических копий керна - цилиндрических образцов горной породы, извлекаемых из скважин глубиной до нескольких километров. Ключевая проблема традиционного анализа заключается в том, что любой лабораторный эксперимент (например, вытеснение нефти водой) необратимо разрушает или изменяет образец, а повторные испытания приходится проводить на другом куске породы, который по структуре пор и трещин уже не идентичен исходному. 🪨 Технологический процесс начинается с микро-компьютерной томографии (микро-КТ) реального керна, которая создаёт трёхмерную цифровую модель его порового пространства с высоким разрешением. Далее эта модель подаётся на 3D-принтер. Используются два основных подхода: связывание кварцевого песка капельным методом (песчаные копии по шероховатости почти неотличимы от натурального песчаника) и фотополимеризация с помощью УФ-лазера, позволяющая «выращивать» объекты слоями толщиной до 2 мкм - что в 25 раз тоньше человеческого волоса и достаточно для воспроизведения микроскопических каналов фильтрации нефти. 🔬 Для повышения физико-химического соответствия печатные модели покрывают тончайшими плёнками кальцита, изменяющими смачиваемость поверхности с гидрофобной на гидрофильную - так пластиковая копия начинает вести себя как настоящий известняк. Особую ценность представляют прозрачные микромодели («лаборатория на чипе»), позволяющие визуально наблюдать движение флюидов в порах, а также напечатанные трещины с реальной шероховатостью стенок, которую ранее невозможно было точно ввести в компьютерные симуляции. Хотя идеального материала (одновременно прочного, как гранит, пористого, как песчаник, и оптически прозрачного) пока не существует, технология уже даёт главное преимущество - воспроизводимость. Становится возможным напечатать, например, 550 идентичных образцов и провести на них полный набор деструктивных тестов. Это позволяет калибровать цифровые модели, оптимизировать разработку месторождений и снижать геологические риски без потери единственного образца. Исследование опубликовано в журнале «Недропользование».

Пермские ученые выяснили, что вмятина от удара птицы сокращает ресурс стеклопластиковой авиадетали в 14 раз 🇷🇺 Исследователи Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) впервые комплексно изучили влияние царапин и вмятин на статическую прочность и циклическую долговечность стеклопластика - композиционного материала, широко применяемого в авиации, судостроении и автомобилестроении. Результаты опубликованы в журнале Fracture and Structural Integrity при поддержке Российского научного фонда (проект № 25-29-00188). 🪟 Стеклопластик (полимерная матрица, армированная стекловолокном) легче стали, не корродирует и относительно дёшев. Однако при эксплуатации на нём неизбежно возникают поверхностные дефекты: царапины от контакта с инструментом и вмятины от ударов камней, града или птиц. Существующие методы контроля фиксируют наличие дефекта, но не позволяют количественно предсказать остаточный ресурс повреждённой детали. В результате конструкторы вынуждены закладывать завышенные коэффициенты запаса прочности, что увеличивает массу самолёта, расход топлива и выбросы CO₂, а также ведёт к преждевременной дорогостоящей замене деталей. 🔬 Учёные ПНИПУ провели полный цикл механических испытаний на образцах из стеклопластика трёх типов: неповреждённых, с царапиной (нанесённой с усилием 1 кН) и с вмятинами разной глубины, соответствующими ударам средней и крупной птицы (усилия 10–15 кН). Испытания выполнены на уникальной установке Центра экспериментальной механики ПНИПУ, не имеющей аналогов в России. Сначала образцы подвергали статическому нагружению до разрушения: царапина практически не снизила предельную прочность (разрушение произошло при той же нагрузке, что и у целого образца), тогда как сильная вмятина снизила прочность на 30%. При этом жёсткость (сопротивление упругой деформации) повреждённых образцов не изменилась — то есть стандартная проверка на изгиб не выявляет скрытого повреждения. 🔎 Главные результаты получены при циклических испытаниях, имитирующих многократные взлёты и посадки (нагружение–разгрузка). Целый образец выдержал более 5000 циклов. Царапина сократила ресурс примерно вдвое (≈2800 циклов). Вмятина оказалась значительно опаснее: образец с сильной вмятиной разрушился уже после 368 циклов - в 14 раз меньше, чем у неповреждённого. Иными словами, если целая деталь рассчитана на 14 лет службы, то при наличии сильной вмятины она выйдет из строя через год. 🇨🇺 Дополнительно установлено, что опасность вмятины зависит от режима эксплуатации. При длительных малоамплитудных нагрузках (пассажирская авиация) слабая вмятина (повреждающая в основном полимерную матрицу, но не волокна) снижает ресурс в 4 раза. При редких, но высокоамплитудных перегрузках (военная авиация) сильная вмятина, разрывающая сами волокна, сокращает ресурс уже в 50 раз по сравнению со слабой. Высокоскоростная видеосъёмка подтвердила различные механизмы: при слабых ударах постепенно разрушается смола, при сильных - рвутся армирующие волокна. Таким образом, работа впервые даёт количественные критерии для прогнозирования остаточного ресурса стеклопластиковых деталей по типу и глубине поверхностного дефекта. Это позволяет вместо избыточных запасов прочности назначать обоснованные сроки эксплуатации или ремонта, снижая массу конструкций и затраты на обслуживание без компромисса с безопасностью.

Разработан метод селективного удаления мышьяка из оловянного концентрата 🌐 Материаловеды Тихоокеанского государственного университета предложили технологию очистки касситеритового концентрата от арсенопирита с использованием доступных реагентов - хлорного железа (FeCl₃) и нитрата натрия (NaNO₃) - без применения высоких давлений и дорогостоящих автоклавов. 🔎 Традиционное обогащение затруднено из-за сходства физико-химических свойств касситерита (SnO₂) и арсенопирита (FeAsS). Разработанный процесс основан на агитационном сернокислотном выщелачивании при атмосферном давлении и температуре 80°C. Добавка FeCl₃ и NaNO₃ обеспечивает окислительное растворение мышьяксодержащих минералов, тогда как олово остаётся в твёрдом остатке (кеке). Продолжительность обработки составляет 3 часа - значительно меньше, чем в известных аналогах (до 6 часов, 150°C, давление кислорода ~10 атм). 🔬 Достигнуто снижение содержания мышьяка в концентрате примерно на 7% относительно исходного уровня при полном сохранении олова в твёрдой фазе. Технология исключает использование чистого кислорода и высокого давления, упрощая аппаратурное оформление и снижая энергозатраты. Метод особенно перспективен для переработки упорных тонковкрапленных и комплексных полиметаллических руд, где стандартные способы обогащения малоэффективны. Разработка защищена патентом РФ (RU 2 854 817 C1, приоритет от 16 декабря 2024 г., опубликован 19 января 2026 г.). Авторы продолжают совершенствование процесса для достижения более глубокой очистки. Технология востребована в регионах с проблемным содержанием мышьяка в оловянных концентратах.

Создана двухфазная высокоэнтропийная керамика с повышенной трещиностойкостью для экстремальных условий 🇷🇺 Учёные НИТУ МИСИС и ИСМАН РАН разработали технологию получения двухфазного керамического композита на основе карбидной и боридной компонент, сочетающего высокую твёрдость с улучшенной вязкостью разрушения. Использованы методы самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) и искрового плазменного спекания (SPS), что позволило совместить стадии синтеза и консолидации в одном цикле, минимизируя внешние энергозатраты. 🔎 Ключевая проблема тугоплавкой керамики (карбиды, бориды), применяемой для защитных покрытий, режущего инструмента, элементов ракетных двигателей и ядерных реакторов - хрупкость и низкая устойчивость к распространению трещин. Авторы сформировали микроструктуру с равномерным распределением двух твёрдых фаз. В отличие от однофазной керамики, где трещина проходит сквозь зёрна, в новом композите фронт разрушения вынужден огибать частицы и следовать по границам зёрен, что удлиняет путь трещины и увеличивает энергопоглощение. Полученный композит демонстрирует твёрдость22 ГПа и ударную вязкость 5,6 МПа·м¹/². Для сравнения, однофазный высокоэнтропийный аналог показывает 18,8 ГПа и 4,2 МПа·м¹/² соответственно. Исследование поддержано грантом РНФ (№ 23-79-10217) и опубликовано в журнале Materials Science and Engineering: A (Q1). Разработка перспективна для аэрокосмической техники, металлургии и энергетики, где детали работают в условиях высоких механических и термических нагрузок в агрессивных средах.

Казанские учёные создали термостойкую эпоксидную грунтовку с улучшенными барьерными свойствами 🇷🇺 Исследователи Казанского национального исследовательского технического университета (КНИТУ-КАИ) разработали композицию эпоксидной грунтовки, предназначенную для защиты металлических конструкций, эксплуатируемых при повышенных температурах и в агрессивных средах. Материал сочетает высокую адгезию, теплостойкость и низкую проницаемость для воды, что делает его перспективным для аэрокосмической, автомобильной и судостроительной отраслей. 🔎 Ключевое техническое решение заключается в оптимальном подборе компонентов: смесь низковязкой и высоковязкой эпоксидиановых смол, фосфорсодержащий эпоксидный олигомер (триглицидилфосфат), ароматический аминный отвердитель (диэтилтолуолдиамин) и монтмориллонитовый модификатор. Фосфорсодержащий компонент снижает вязкость, уменьшает горючесть и способствует формированию градиента состава по толщине покрытия. Монтмориллонит (3–20 масс. частей), в том числе модифицированный катионными ПАВ (цетилтриметиламмоний бромид или пиридиний бромид), выступает как наноструктурный наполнитель, повышающий барьерные свойства и теплостойкость матрицы. 🔬 Регламентированная технология включает многоступенчатое смешение для достижения максимальной гомогенности и ступенчатыйрежим отверждения (100°C, 150°C, 250°C по 2 часа на каждой ступени), что обеспечивает формирование плотной пространственно сшитой структуры. Сравнительные испытания по ГОСТ показали, что новая грунтовка превосходит прототип (патент RU 2478674) по адгезионной прочности и стойкости к воде и агрессивным средам. Разработка, защищённая патентом RU 28 58 796 (2026 г.), устраняет недостатки известных решений: сложность и дороговизну, неудобство порошковых форм, а также недостаточную водонепроницаемость при сохранении механических свойств. Практическим результатом станет создание высокоэффективного антикоррозионного грунтовочного слоя для деталей, работающих в жёстких климатических условиях.

Как структура гафния меняет его свойства 🇷🇺 Учёные Саратовского национального исследовательского государственного университета методами квантово-механического моделирования установили, что эмиссионные свойства гафния (способность отдавать электроны) определяются не только его составом, но и кристаллической структурой, а также химическим состоянием поверхности. Исследование выполнено в рамках госзадания (проект № FSRR-2026-0006) и программы «Приоритет-2030», результаты опубликованы в Materials Science and Engineering: B. 🔥 Гафний - тугоплавкий коррозионно-стойкий металл, широко применяемый в электронике: от ламп бегущей волны и СВЧ-усилителей спутниковой связи до высокочувствительных биодатчиков. Ключевой параметр для этих устройств - работа выхода электронов (минимальная энергия, необходимая электрону для покидания поверхности). Чем она ниже, тем выше эмиссионный ток и эффективность прибора. 🔎 Авторы рассмотрели три полиморфные модификации гафния: кубическую, гексагональную и триклинную. Выявлено, что гексагональная структура обеспечивает наименьшую работу выхода, то есть наиболее благоприятна для термоэлектронной эмиссии. Однако ещё более значимые эффекты обнаружены при модификации поверхности адсорбированными атомами и соединениями. Учёные с помощью квантово-механического моделирования установили, что именно происходит, если на поверхность гафния «посадить» отдельные атомы – например, барий или кислород. 👩‍🔬 Адсорбция атомов бария снижает работу выхода на 10–39%: барий «делится» валентными электронами, создавая поверхностный дипольный слой, облегчающий выход электронов. Напротив, атомы кислорода, оттягивая электронную плотность, увеличивают работу выхода более чем вдвое. То есть ключевое значение имеет не только элементный состав, но и химическое состояние поверхности. 🔬 Ключевую роль играет взаимное расположение адсорбатов. Расчёты показывают, что если атомы бария и кислорода размещены раздельно, их эффекты, как правило, конкурируют. Однако при формировании на поверхности слоя оксида бария (BaO) доминирует его собственное высокое значение работы выхода, что приводит к подавлению эмиссии независимо от подложки. Таким образом, для достижения предсказуемого результата необходимо контролировать не только полиморфную модификацию гафния, но и химическое состояние поверхности, избегая нежелательного окисления бария. Практическая значимость работы связана с разработкой более эффективных термоэмиссионных катодов для электровакуумных приборов: ламп бегущей волны, усилителей мощности СВЧ-сигналов, спутниковой связи. Квантово-механические расчёты позволяют заранее прогнозировать оптимальную конфигурацию материала до дорогостоящих лабораторных экспериментов. Исследователи подчёркивают, что свойства материала нельзя рассматривать «в целом» — важны детали вплоть до расположения атомов и поверхностной химии.

Почему один минерал превращается в три и становится крепче? 🇷🇺 Исследователи Санкт-Петербургского государственного университета впервые обнаружили и охарактеризовали две высокотемпературные полиморфные модификации синтетического цинкофосфата BaZn₂P₂O₈ - соединения, перспективного для создания керамических материалов с контролируемыми термомеханическими и люминесцентными свойствами. Результаты поддержаны грантом РНФ и опубликованы в Journal of Physics and Chemistry of Solids. 🔎 Полиморфизм - способность вещества существовать в нескольких кристаллических структурах при изменении температуры, давления или других внешних параметров. Именно кристаллическая структура определяет ключевые свойства материала: прочность, тепловое расширение, оптические характеристики. Классический пример - графит и алмаз, образованные одним элементом, но радикально отличающиеся по твёрдости. 🧊Цинкофосфат BaZn₂P₂O₈ относится к семейству структурно близких к гексацельзиану соединений, которые уже полвека применяются в стекольной и керамической промышленности. Однако, как ранее выяснили кристаллографы СПбГУ на примере гексацельзиана, неучтённые полиморфные переходы могут вызывать растрескивание материалов при эксплуатации. Описание этих переходов позволит повысить качество промышленных изделий. 🔬 В новом исследовании с помощью высокотемпературной рентгеновской дифракции и Рамановской спектроскопии в диапазоне от –150 до +1100°C обнаружено, что BaZn₂P₂O₈ при нагреве последовательно переходит через две скрытые полиморфные модификации. Все три фазы сохраняют слоистую структуру, образованную шестичленными кольцами из тетраэдров ZnO₄ и PO₄. Различие заключается в геометтии: при повышении температуры тетраэдры закономерно разворачиваются, симметрия кристаллической решётки повышается, а структура становится более плотной и жёсткой. Обнаруженный механизм объясняет, почему при определённых температурных режимах керамика на основе цинкофосфатов не разрушается, а упрочняется. Результаты позволяют прогнозировать поведение материала в реальных условиях эксплуатации - от люминесцентных покрытий до высокотемпературных конструкционных элементов - и целенаправленно управлять его свойствами через выбор температурного режима обработки.