Материаловедение и аддитивные технологии

Ученые ВИАМ раскрыли рецепт прочностиPEEK 🇷🇺 Учёные Всероссийского научно-исследовательского института авиационных материалов (ВИАМ) определили оптимальный температурный режим отжига для полиэфиркетонкетона (ПЭКК) - высокотемпературного термопласта, армированного углеродным волокном и применяемого в авиастроении. Работа опубликована в журнале «Труды ВИАМ». 🔎ПЭКК относится к классу полиарилэфиркетонов и характеризуется высокой термостойкостью, химической инертностью и механической прочностью, что делает его перспективной матрицей для композиционных материалов, работающих в экстремальных условиях. При переработке методами аддитивных технологий или компрессионного формования в материале формируется кристаллическая структура, степень упорядоченности которой непосредственно определяет эксплуатационные характеристики изделия. 🔬 Методами рентгеноструктурного анализа и сканирующей электронной микроскопии исследована эволюция надмолекулярной структуры ПЭКК в интервале температур отжига 150–300°C. Установлено, что максимальная степень кристалличности и оптимальная морфология сферолитов (размером до 5 мкм) достигаются при выдержке в течение двух часов при 240°C. При температурах ниже 175°C кристаллизация подавлена, материал сохраняет аморфно-рыхлую структуру; выше 285°C наблюдается деструкция кристаллических доменов и падение упорядоченности. Выявленный режим позволяет проводить постообработку деталей из ПЭКК, снимая остаточные термические напряжения, неизбежно возникающие при быстром охлаждении в процессе 3D-печати или формования. Это повышает сопротивление усталостному разрушению и стабильность геометрии изделий, работающих под нагрузкой в авиационных конструкциях.

👀РТУ МИРЭА приглашает Вас на онлайн-презентацию профиля «Современные и перспективные материалы» 17 марта в 19:00. ✔️В рамках презентации вы узнаете: ● Всё о направлении бакалавриата 22.03.01 Материаловедение и технологии материалов: истории, миссии и особенности обучения. ● Основные дисциплины, которые изучают студенты кафедры инженерии материалов Передовой инженерной школы РТУ МИРЭА. ● Об оснащенности учебных лабораторий, которые помогают студентам на практике реализовывать полученные знания. ● О предприятиях-партнёрах, 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 обучения. Кроме того, у вас будет возможность задать вопросы и получить подробные ответы! 📎Мероприятие проводится в онлайн-формате, ссылка появится в личном кабинете после регистрации. https://priem.mirea.ru/event?event_id=7308

В РТУ МИРЭА прошла первая всероссийская студенческая олимпиада «3D-сканирование. Обратный инжиниринг» 🇷🇺 На базе Института перспективных технологий и индустриального программирования РТУ МИРЭА состоялась первая всероссийская студенческая олимпиада, посвящённая технологиям 3D-сканирования и реверс-инжиниринга. Мероприятие собрало более 150 заявок из разных регионов. Генеральным партнёром выступила компания «АСКОН» (разработчик САПР «КОМПАС-3D»), оборудование для сканирования предоставила компания RangeVision. 🖥 Соревнования включали два практических этапа: высокоточное 3D-сканирование физических объектов с последующей постобработкой данных в специализированном ПО, а затем создание CAD-моделей методом обратного проектирования в «КОМПАС-3D» с решением инженерных задач по оптимизации конструкции под заданные параметры. В финал вышли десять команд. Жюри оценивало точность и качество моделей, владение сканирующим оборудованием и программными средствами, а также инженерную логику при выполнении нестандартных заданий. Победителем стала команда Казанского национального исследовательского технического университета им. А.Н. Туполева (КНИТУ-КАИ), второе место заняла команда МГТУ им. Н.Э. Баумана, третье — команда НИЯУ «МИФИ». Все финалисты получили дипломы и призы от партнёров; победители и призёры награждены денежными премиями.

Редкоземельные металлы в имплантатах повредили печень и почки у крыс 🇷🇺 Учёные Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН и НМИЦ травматологии и ортопедии им. Г.А. Илизарова установили, что редкоземельные металлы лантан и церий, используемые для упрочнения титановых имплантатов, вызывают повреждение печени и почек у лабораторных крыс. Иттрий, напротив, не проявил токсического действия. Результаты опубликованы в журнале Materials при поддержке РНФ. 🧪 Титан и его сплавы широко применяются в ортопедии и стоматологии благодаря биосовместимости и прочности, однако со временем они изнашиваются. Для повышения долговечности в состав вводят микродобавки редкоземельных элементов, которые до сих пор считались безопасными. В эксперименте на 46 крысах оценивали влияние трёх типов имплантатов - с иттрием, лантаном и церием - по сравнению с чистым титаном. 🔬 В течение месяца после имплантации локальная температура в области операции у животных с лантаном повышалась на 0,9–1,2°C, что указывает на более выраженную воспалительнуюреакцию. Через три месяца биохимический анализ крови выявил у крыс с лантаном и церием маркеры поражения печени и почек; у группы с иттрием отклонений не зафиксировано. Авторы подчёркивают, что даже микродобавки церия и лантана, ранее не регламентированные как опасные, способны вызывать системные побочные эффекты. Переход к иттрию как легирующему компоненту может обеспечить создание более безопасных и долговечных титановых сплавов нового поколения.

👀РТУ МИРЭА приглашает Вас на онлайн-презентацию программ магистратуры по направлению 22.04.01 Материалы и технологии материалов Передовой инженерной школы РТУ МИРЭА 10 марта в 19:00. ✔️В рамках презентации вы узнаете: ● Всё о направлении 22.04.01 Материаловедение и технологии материалов: истории, миссии и особенностях обучения. ● Основные дисциплины, которые изучают студенты кафедры инженерии материалов Передовой инженерной школы РТУ МИРЭА. ● Об оснащенности учебных лабораторий, которые помогают студентам на практике реализовывать полученные знания. ● О предприятиях-партнёрах, 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 обучения. Кроме того, у вас будет возможность задать вопросы и получить подробные ответы! 📎Мероприятие проводится в онлайн-формате, ссылка появится в личном кабинете после регистрации. https://priem.mirea.ru/event?event_id=7305

Биоактивные покрытия для имплантатов с оксидом азота 🇷🇺 Учёные Томского политехнического университета разработали технологию нанесения биоактивных покрытий на основе фосфатов кальция, содержащих оксид азота, на титановые имплантаты. Соединение способно локально стимулировать метаболические процессы и ускорять заживление тканей, снижая риск отторжения медицинского изделия. 🔎 Покрытия впервые получены методом реактивного магнетронного распыления мишени из гидроксиапатита в среде газовых смесей азота и аргона с варьируемым соотношением. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия подтвердила внедрение азота в структуру материала: чем выше его концентрация в рабочей камере, тем больше оксида азота фиксируется в покрытии. Увеличение доли аргона приводило к росту толщины покрытий и снижению шероховатости; образцы, полученные в чистом аргоне, отличались максимальной плотностью и твёрдостью. 🔬Метод рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) выявил формирование в покрытиях химических связей, характерных для нитритов и нитратов, что свидетельствует о стабилизации оксида азота в структуре фосфатов кальция. Спектроскопия комбинационного рассеяния (рамановская спектроскопия) дополнительно подтвердила наличие колебательных мод, соответствующих азотсодержащим функциональным группам, интегрированным в аморфно-кристаллическую матрицу покрытия без нарушения её фазовой стабильности. Дальнейшие исследования направлены на оптимизацию состава газовой среды для сохранения баланса между функционализацией поверхности и биоактивностью, а также на изучение кинетики высвобождения оксида азота в организме. Работа поддержана госзаданием «Наука» и опубликована в журнале Applied Surface Science.

Материал для инфракрасной оптики, который в 2,5 раза прочнее аналогов 🇷🇺 Учёные Института химии высокочистых веществ РАН совместно с коллегами из Пермского Политеха разработали стеклокристаллический материал для инфракрасной оптики, который в 2,5 раза твёрже и в 1,5 раза устойчивее к растрескиванию по сравнению с традиционно используемыми селенидом цинка и германием. Работа опубликована в Journal of the American Ceramic Society и выполнена в рамках национального проекта «Наука и университеты». 🔎 Современные тепловизионные системы, применяемые в спасательных операциях, медицине, энергетике и космическом мониторинге, используют линзы из хрупких материалов, чувствительных к вибрациям, перепадам температур и абразивному воздействию. Халькогенидные стекла, альтернатива кристаллам, также подвержены деградации, однако их структуру можно модифицировать управляемой кристаллизацией. 🔬 Исследователи синтезировали стеклокерамику на основе галлия, германия и селена с добавкой иодида цезия, контролирующей рост кристаллов. В объёме материала сформирована сеть микроскопических кристаллов селенида галлия (объёмная доля — более 50%), действующих как армирующие элементы, блокирующие распространение трещин. Методами микроиндентирования, абразивных испытаний, рентгеноструктурного анализа и электронной микроскопии определен оптимальный состав, обеспечивающий наилучшее сочетание прочности и трещиностойкости. Полученный материал обладает микротвердостью до 18,8 ГПа (в 2,5 раза выше селенида цинка), трещиностойкостью 0,76 МПа·м¹/² (в 1,5 раза выше обычных халькогенидных стёкол) и пониженным на 20–25% коэффициентом термического расширения, что снижает риск растрескивания при перепадах температур. Разработка перспективна для создания надёжных тепловизионных линз, работающих в экстремальных условиях: от авиации и космоса до промышленного мониторинга и спасательной техники.

Экономичный сплав для твердотельных накопителей 🇷🇺 Учёные Университета МИСИС запатентовали новый сплав на основе титана и железа (TiFe), легированный хромом и серой, который способен обратимо поглощать и выделять водород при комнатной температуре без сложной предварительной активации. Разработка решает ключевую проблему традиционных TiFe-сплавов - образование поверхностной оксидной плёнки, блокирующей проникновение водорода. 🔬 Введение хрома позволило снизить рабочие давления абсорбции/десорбции, а сера (вводимая в составе дешёвого сульфида железа) модифицирует оксидный слой, создавая микронеровности и повышая его проницаемость для молекул водорода. В результате сплав начинает поглощать водород сразу, при давлениях всего 1,6-3 атм - в 20-40 раз ниже, чем для нелегированного TiFe. Материал сохраняет стабильные характеристики при многократных циклах «поглощение–выделение», не содержит дорогостоящих редкоземельных элементов и изготавливается стандартными методами дуговой или индукционной плавки. Исследование, поддержанное РНФ, опубликовано в журнале Energy & Fuels. Разработка перспективна для стационарных систем хранения водорода, резервного электроснабжения и автономных энергокомплексов.

Перовскитные кристаллы для безопасного и четкого рентгена 🇷🇺 Учёные университета «Дубна» разработали эффективный метод получения перовскитных кристаллов бромида цезия-свинца для рентген-детекторов нового поколения. Предложенный протокол позволяет выращивать как монокристаллы размером до 1 см, так и нанокристаллы (квантовые точки) при комнатной температуре и атмосферном давлении, что существенно проще и дешевле производства традиционных кремниевых детекторов, требующих высокотемпературных печей. 🔎Перовскитные галогениды содержат тяжёлые элементы, обеспечивающие в разы более эффективное поглощение рентгеновского излучения по сравнению с кремнием. Они менее требовательны к чистоте сырья, обладают высокой чувствительностью и могут интегрироваться в гибкие или компактные конструкции. В совместном исследовании с ИФХЭ РАН кристаллы допировали ионами хлора, что повысило их электропроводимость за счёт улучшения подвижности электронов. 💎 Для синтеза монокристаллов модифицирован метод кристаллизации парами осадителя:теоретически рассчитано «окно роста», подобраны оптимальные концентрации прекурсоров и введён этап титрования для достижения контролируемого метастабильного состояния. Процесс занимает около недели. Для нанокристаллов разработан и запатентован способ создания гибких сцинтилляционных полимерных экранов. Новые детекторы могут найти применение в медицинской томографии, досмотровом оборудовании, промышленной дефектоскопии и структурном анализе, позволяя снизить лучевую нагрузку на пациентов при сохранении высокого разрешения изображения.

Продление работы перовскитных солнечных батарей 🇷🇺 Учёные Лаборатории новых материалов для солнечной энергетики МГУ предложили инновационный подход к стабилизации перовскитных солнечных элементов с использованием хлорида 2-меркаптоэтиламмония (MEACl). Этот адаптивный пассиватор не только подавляет исходные дефекты структуры перовскита, но и динамически реагирует на образование продуктов его распада в процессе эксплуатации. 🔎 Ключевая особенность MEACl - способность к обратимому окислительно-восстановительномупереходу между S–H и S–S состояниями. Благодаря этому молекула нейтрализует свободные атомы йода, металлический свинец и кислород, возникающие при деградации материала под действием света, температуры и атмосферных факторов. Механизм подтверждён комплексом спектроскопических и электрофизических методов. ☀️ Испытания в условиях, приближенных к реальным (непрерывное освещение, 85°C, атмосфера воздуха), показали, что инкапсулированные элементы с добавкой MEACl (0.1–0.5 мол.%) сохраняют стабильность в три раза дольше контрольных образцов. При 65°C ресурс модифицированных устройств возрастает в четыре раза, достигая почти 2000 часов. Исследование, поддержанное Российским научным фондом, опубликовано в Journal of Energy Chemistry. Предложенный подход открывает путь к созданию высокостабильных перовскитных фотоэлементов и других оптоэлектронных устройств на их основе.

Лазерная«настройка» композитов для гибкой электроники 🇷🇺 Химики Томского политехнического университета разработали универсальную технологию лазерной обработки наночастиц меди на полимерной подложке, позволяющую получать материалы с заданными свойствами для гибкой электроники. В зависимости от мощности лазера исходная заготовка превращается либо в медь-полимерный композит с защитной оболочкой, либо в гибрид меди с лазер-индуцируемым графеном. 💡 При умеренной мощности наночастицы плавятся и инкапсулируются в полимер, образуя безоксидный медный композит с низким сопротивлением и высокой устойчивостью к влаге и температуре. Увеличение мощности инициирует каталитическое формирование графена непосредственно в полиэтилентерефталатной подложке, при этом сохраняются проводимость и гибкость материала. Полученные структуры сохраняли стабильность после 100 циклов изгиба, выдерживая относительную влажность выше 95% при 70°C в течение трёх суток и при 40°C в течение десяти суток. Технология масштабируема и позволяет обрабатывать как отдельные микрообласти, так и участки площадью в квадратные сантиметры. На её основе созданы гибкие сенсоры и термопары, где функциональная дифференциация обеспечена только режимом лазерной обработки. Исследование поддержано РНФ и опубликовано в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.

Антибактериальное покрытие для напечатанных протезов 💀 Учёные разработали технологию нанесения антибактериальных покрытий на титановые имплантаты, напечатанные на 3D-принтере. Инфицирование после установки ортопедических протезов остается одной из наиболее серьезных проблем современной медицины. Новый метод, основанный на электрохимических процессах, позволяет создавать защитные слои на изделиях сложной геометрии. 🌐 Исследование выполнено коллективом НИТУ МИСИС, НИЦЭМ им. Н.Ф. Гамалеи и Центрального электрохимического института Индии. Учёные определили оптимальные концентрации ионов серебра, меди и цинка, эффективно подавляющих бактерии и грибки. Механизм действия различен: серебро нарушает мембраны и репликацию ДНК, а медь и цинк генерируют реактивные формы кислорода, разрушающие клетки. Наилучшие результаты показало плазменно-электролитическое оксидирование - метод, формирующий пористую структуру, постепенно высвобождающую бактерицидные ионы. Дополнительное нанесение гидроксиапатита или белков может улучшить интеграцию имплантата с костной тканью. Исследование опубликовано в журнале Surface & Coatings Technology и поддержано Минобрнауки России.