Лаборатория новых металлургических процессов и сплавов (№24)
Историческая справка.
Лаборатория новых металлургических процессов была создана в 1986 году по инициативе чл.-корр. Академии наук СССР, лауреата Ленинской и Государственной премии СССР Манохина Анатолия Ивановича. Научные исследования лаборатории всегда имели большое прикладное значение для различных сфер народного хозяйства и оборонно-промышленного комплекса.
Результаты работ неоднократно отмечались высокими наградами государства, Российской академии наук, мировых и российских научных сообществ. В том числе, были разработаны и внедрены в промышленность новый метод электроимпульсной обработки слитков, приводящий к снижению степени химической неоднородности и измельчению структуры металла, новая технология производства кислородно-конверторной стали, позволяющая повысить объемы использования металлического лома, новые аморфные металлические материалы для производства тензорезисторов, износостойкие микрокристаллические материалы для порошковой металлургии и др.
Направления деятельности.
В настоящее время основными направлениями фундаментальных научных исследований лаборатории №24 ИМЕТ РАН являются:
1. Коллоидные биологические системы и регуляторы роста на основе растворов и порошков наночастиц различных металлов и неметаллов (подробнее на www.colbis.ru).
2. Гидропонные технологии и установки (подробнее на www.green-element.ru).
3. Высокопрочные алюминиевые и магниевые сплавы с улучшенными механическими и специальными свойствами (подробнее на www.sl-alloys.ru).
4. Аморфные ферромагнитные микропровода, полученные методом Улитовского-Тейлора (подробнее на www.amorphous-wires.ru).
Коллоидные биологические системы – это уникальные комплексы микроэлементов, в которых ежедневно нуждаются все живые организмы (растения, животные, человек). К коллоидным биологическим системам относят жидкие растворы природных минеральных веществ для производства биоактивных добавок и лекарственных препаратов. В коллоидном растворе наночастицы разных элементов находятся в постоянном движении и не выпадают в осадок. За счет своих мельчайших размеров такие частицы легко проникают в растительные и животные клетки, повышают их биологическую активность, укрепляют здоровье и иммунитет.
Разработанные в лаборатории растворы наночастиц железа, серебра, меди, цинка, селена, кремния и др. могут применяться в сельском хозяйстве, косметологии, фармацевтике и пищевой промышленности. Различные коллоидные растворы эссенциальных (необходимых человеку) элементов используют в качестве сырья при производстве биологически активных добавок (БАДов) и лекарств.
В лаборатории №24 ведутся исследования фундаментальных основ комплексного физического воздействия нанопорошков железа и оксидов железа на живые организмы и растения. Разработан и запатентован химико-металлургический способ производства нанопорошков железа (патент РФ №2058223). На основе этих порошков в Министерстве сельского хозяйства Российской Федерации зарегистрирован биологически активный препарат, ускоряющий рост растений и животных, утверждено наставление по применению этого препарата, технические условия производства и способы применения.
В течение многих лет проводились исследования воздействия наноразмерных препаратов на сельскохозяйственные культуры, животных, птицу, рыбу в различных климатических зонах. Полученные результаты в Подмосковье, Калужской, Белгородской, Челябинской, Курганской и Рязанской областях, в Краснодарском, Ставропольском краях, а также в Армении, Белоруссии, Латвии, Украине, Киргизии, Узбекистане, Венгрии доказали высокую экономическую эффективность применения таких препаратов без существенного изменения технологий с/х производства. Многолетние исследования подтвердили высокие показатели (15-90%) прироста сельскохозяйственной продукции при использовании наноматериалов. Подробные результаты применения наноматериалов изложены в книге: Алпатов А.А., Фолманис Г.Э., Федотов М.А. Биологически активные наноматериалы в сельском хозяйстве (https://elibrary.ru/item.asp?id=47949901).
Гидропонные технологии, согласно Указу Президента России от 18.06.2024 № 529, относятся к приоритетным направлениям научно-технологического развития Российской Федерации. Разработка высокопродуктивных и устойчивых к изменениям природной среды технологий в сельском хозяйстве является сверхактуальной задачей. Особенно это касается регионов Арктики и Крайнего Севера, сухого и жаркого климата
В лаборатории №24 активно занимаются разработкой технологий и установок для выращивания овощей и фруктов без использования земли, в закрытых помещениях. Здесь растения получают все необходимые им питательные микроэлементы из гидропонных растворов, разработанных и запатентованных в ИМЕТ РАН (патент RU 2785120 С1).
Гидропоникой можно выращивать салаты, зелень, огурцы, томаты, перец, баклажаны, редис, кабачки, клубнику, чернику, виноград и др. Данная технология в последние годы находит широкое применение во многих странах. Мировой рынок гидропоники уже превышает $20 млрд и растет высокими темпами: 16-20 % в год.
Биоактивные питательные элементы для растений в ИМЕТ РАН получают методом импульсной лазерной абляции. В чистой деионизированной воде из сверхчистых материалов-мишеней лазерными импульсами “выбивают” мельчайшие наночастицы Fe, Mg, Zn, Cu, Si, Se, Ag, Mo и др., на основе которых создают коллоидные растворы и жидкие комплексные удобрения.
Разработанная в институте гидропонная технология выращивания овощей имеет много преимуществ: отсутствие почвы, высокие урожайность и качество продукции, экономия воды, стабильное производство, не зависящее от сезона, ускоренный оборот (до 12 урожаев в год), возможность производства функциональных (обогащенных полезными микроэлементами) продуктов.
На базе новой технологии в лаб. №24 разработан целый ряд гидропонных установок: от мини-ферм для домашних хозяйств, школьных и научных исследований, до вертикальных промышленных производств по выращиванию десятков и сотен тонн свежих салатов и зелени.
Внедрение новых технологий и продуктов, разработанных в лаб. №24, происходит на Малом инновационном предприятии “Зеленый элемент”, созданном в соответствии с Федеральным законом от 23.08.1996 № 127-ФЗ (ст.5) с участием ИМЕТ РАН.
Коммерческими продуктами этого направления являются кольца, фланцы, полосы, прутки, трубы и другие изделия широкой гаммы высокопрочных алюминиевых и магниевых сплавов для авиационно-космической, оборонной, автомобильной промышленности, которые значительно снижают вес конструкций. Производственный цех лаборатории площадью 2500 м2 позволяет выпускать опытно-промышленные партии высокопрочных изделий из Al и Mg сплавов объемом до 120 т в год.
В ИМЕТ РАН впервые в мире разработана промышленная технология получения ферромагнитного аморфного микропровода диаметром 50-120 мкм методом Улитовского-Тейлора. Особая доменная структура таких проводов обеспечивает высокие сенсорные свойства в слабых электромагнитных полях. Сочетание уникальных характеристик проводов (высокая прочность, сверхупругость, биосовместимость, коррозионная стойкость, сенсорные свойства) открывает широкие возможности различного применения данной продукции.
В качестве перспективных направлений, по которым в ИМЕТ РАН уже созданы и испытаны опытные образцы, следует считать идентификацию и кодирование изделий, а также создание стресс-чувствительных датчиков и систем бесконтактного мониторинга механических напряжений силовых конструкций, труб, цистерн, баков и баллонов высокого давления.
Идентификация и защита от подделок особо важных изделий основана на том, что незаметные тончайшие кусочки микропровода (метки), введенные в определенные места изделий, позволяют впоследствии с помощью специального детектора идентифицировать подлинность продукции, а также контролировать ее хищение и несанкционированный вынос с предприятия. Дополнительная кодировка аморфного микропровода позволяет увеличить объем записываемой информации на такую “метку” (наименование производителя, дату и время изготовления, срок службы и пр.).
Особый интерес представляет использование аморфных стресс-чувствительных датчиков в системах бесконтактного контроля механических напряжений металлов и композитов. Нанесение на поверхность силовых конструкций, крыльев, винтов, рам, шпангоутов, труб, баков, баллонов и др. специальной аморфной нити позволяет дистанционно осуществлять мониторинг уровня их нагрузки и деформаций. Данный способ является уникальным, новым методом неразрушающего контроля.
Лаборатория новых металлургических процессов и сплавов (№24) располагает высокой квалификацией сотрудников и всем необходимым оборудованием для выполнения НИР и НИОКР под конкретные задачи Заказчика. Опытно-промышленные партии изделий могут изготавливаться также по договору поставки научно-технической продукции.
|
Заведующий лабораторией №24
Заместитель директора ИМЕТ РАН, д.э.н., проф., действительный государственный
советник РФ 2 кл. Алпатов Андрей Алексеевич
|
тел.(499) 135-9490
|
|
Направление биоактивных наноматериалов:
к.т.н. Федотов Михаил Александрович
|
тел. (499) 135-9688
|
|
Направление алюминиевых сплавов:
д.т.н. Бочвар Сергей Георгиевич
|
тел. (499) 135-9635
|
|
Направление магниевых сплавов:
к.т.н. Шанин Николай Дмитриевич
|
тел. (499) 135-9688
|
|
Направление ферромагнитных аморфных микропроводов:
к.т.н. Молоканов Вячеслав Владимирович
|
тел. (499) 135-9491
|