Уральские ученые нашли прорывные решения для металлургов и горняков
Молодежная научная лаборатория по направлению модификации поверхностей материалов открылась в Уральском федеральном университете
Фото пресс-службы УрФУ
Университетские молодежные лаборатории разрабатывают уникальные технологии, востребованные в промышленности
 |
Руководитель лаборатории Денис Рогожников: «Спрос на разработку технологий со стороны промышленности постоянно растет» |
В Уральском федеральном университете (УрФУ) открылась новая молодежная научная лаборатория по направлению модификации поверхностей материалов.
Молодежные научные драйверы
Решение о выделении такого финансирования принял экспертный совет Минобрнауки России. Специалисты лаборатории будут заниматься исследованиями, которые помогут повысить стойкость и долговечность сталей и сплавов.
«Именно с поверхностных слоев начинается основной износ сталей, а от этого зависит продолжительность работы деталей, — поясняет актуальность тематики руководитель лаборатории Андрей Скоробогатов. — Мы сфокусируемся на исследованиях поверхностного трения, а затем будем решать, какими методами можно продлить срок службы деталей — химическим, термическим или механическим упрочнением. Эту задачу, в частности, можно решить и на основе интенсивной пластической деформации».
Ученые считают, что результаты их научных разработок будут востребованы в авиастроении, железнодорожном и судостроении, сельском хозяйстве и других сферах.
Как отмечает Скоробогатов, специалисты планируют начинать исследования с деталей для машин, но ограничиваться только одним направлением не намерены. К совместным исследованиям также планируется привлекать научных сотрудников из Томска.
Молодежные лаборатории являются одним из инструментов научно-технологического развития. На первом этапе, в 2018 — 2019 годах, было создано 300 таких структур, в основном в ведущих институтах Российской академии наук. Затем Министерство образования и науки сместило фокус, и в 2020 году было создано 80 лабораторий в 54 вузах.
«Тем самым мы ввели в эту программу вузовскую науку. Она становится менее академичной и более прикладной», — отметил министр науки и высшего образования РФ Валерий Фальков.
В 2021 году открылось еще 120 молодежных научных лабораторий, такие структуры появились также и в научно-образовательных центрах, с привязкой к технологическим проектам, которые реализуются НОЦ.
В 2022 году появилось еще 240 лабораторий по приоритетным направлениям технологического развития страны. Это сферы микроэлектроники, медицины, энергетики, сельскохозяйственных наук и климатологии. К тому моменту сформировались четкие критерии не только отбора, но и показателей эффективности лабораторий.
В рамках национального проекта «Наука и университеты» программы «Приоритет 2030» в 2024 году создаются еще 200 новых молодежных лабораторий. Общий объем их финансирования составляет 3,2 млрд рублей. Приоритетными направлениями научно-исследовательских работ выбраны изучение Арктики, малотоннажная химия, искусственный интеллект, приборостроение, медицина, климат, сельское хозяйство, востоковедение и микроэлектроника.
Таким образом, с учетом 740 молодежных лабораторий, созданных за период с 2018 по 2022 год, в этом году их количество достигнет 940.
По мнению экспертов, молодежные лаборатории служат хорошим социальным лифтом для перспективных молодых ученых, особенно в тех институтах, где должности завлабов ранее были заняты чуть более старшими коллегами. В состав молодежных лабораторий входят исследователи до 39 лет, аспиранты, выпускники специалитета и магистратуры, студенты. Ключевые результаты деятельности лабораторий нацелены на быстрый переход исследований в стадию практического применения в соответствии с приоритетными направлениями российской экономики.
Наука для промышленности
Уральский федеральный университет одним из первых включился в развитие этого механизма.
Сейчас в вузе создано 13 молодежных лабораторий, из них шесть — в рамках программы «Приоритет 2030». Их коллективы разрабатывают улучшенные функциональные наноматериалы, исследуют органические структуры, создают новые материалы, изучают историко-культурное наследие.
И уже есть практические результаты. Так, молодежная научная лаборатория перспективных технологий комплексной переработки минерального и техногенного сырья цветных и черных металлов УрФУ ведет работу в рамках Уральского межрегионального научно-образовательного центра «Передовые производственные технологии и материалы» (см. «Помогу извлечь золото из сложного сырья», «Э-У» №19-22 от 29 мая 2023 г.).
УрФУ, напомним, как участник государственной программы поддержки российских вузов «Приоритет-2030», выполняет функции проектного офиса Уральского МНОЦ.
Одно из направлений лаборатории — поиск технологий извлечения цветных и благородных металлов из сложного полиметаллического сырья. Фокус на этом связан с запросом со стороны горно-металлургического комплекса.
В частности, в течение последних полутора лет научная команда проводила исследовательские работы и опытно-промышленные испытания технологии использования активного затравочного гидроксида алюминия. Ученые искали методы повышения продуктивности разложения алюминатного раствора в цехе декомпозиции на заводе «РУСАЛ Краснотурьинск».
«В итоге мы нашли факторы влияния, провели анализ в ходе опытно-промышленных испытаний. Результатом стали рекомендации внедрения промышленной установки с автоматическим режимом подачи сухого реагента и дозирования активной затравки в батареи декомпозиции на заводе «РУСАЛ Краснотурьинск», — рассказал руководитель лаборатории Денис Рогожников.
И на этом поиск решений для этой отрасли промышленности не завершается. Впереди — проведение исследований по повышению продуктивности алюминатного раствора на заводе «РУСАЛ Каменск-Уральский».
Еще один запрос от промышленности связан с поиском технологий добычи золота. Золотодобыча является одной из ведущих отраслей российской промышленности и формирует основу развития экономики многих регионов. Между тем запасы россыпных месторождений золота в России, да и во всем мире, заканчиваются, а для рудных нужны особенные технологии. Такой вызов стоит не только перед российскими недропользователями. Аналогичные решения ищут золотодобывающие предприятия и научные учреждения Узбекистана и ряда других стран.
Учитывая этот запрос, научная команда молодежной лаборатории начала уникальные исследования по возможности вовлечения в производственный цикл сложных сульфидных золотосодержащих руд двойной упорности. Договор на ведение таких исследований был заключен с Навоийским горно-металлургическим комбинатом из Узбекистана. Это предприятие является одним из крупнейших производителей золота в мире.
В результате уральские ученые добились высоких показателей. Сейчас ведется оптимизация режимов для последующего проведения опытно-промышленных испытаний совместно со специалистами комбината и Навоийского государственного горно-технологического университета.
Исследовательским командам удалось добиться уровня извлечения золота в 90%. В этом направлении работы планируется завершить до конца года и приступить к промышленным испытаниям.
По словам Дениса Рогожникова, спрос на подобные технологии непрерывно растет: «Есть большая заинтересованность со стороны предприятий Уральской горно-металлургической компании и крупнейшего золотодобытчика Кыргызской Республики компании «Кыргызалтын».
Немаловажную роль в достижении таких результатов играет грантовая поддержка. Только за последний год сотрудникам лаборатории удалось выиграть четыре гранта Российского научного фонда. Всего же сейчас реализуется шесть грантов, и все они позволяют значительно повысить уровень исследований и привлечь новых индустриальных партнеров. Направление работ в рамках грантов на переработку сложного сырья достаточно широкое — от отходов глиноземного производства и золотосодержащей руды до отработанных дисплеев и аккумуляторных батарей для извлечения из них ценных металлов.
По словам Рогожникова, деятельность лаборатории приобретает особую актуальность на фоне глобального истощения запасов богатого качественного сырья. В результате предприятиям приходится или разрабатывать новые месторождения, или искать методы переработки отходов производства. В обоих случаях не обойтись без создания научно-технологических решений.
«Для России это большая проблема, в стране накоплено огромное количество отходов промышленного производства, а сегодня крайне важно снижать экологическую нагрузку. И решить эту задачу можно только за счет создания технологий, позволяющих минимизировать образование новых отходов», — считает Денис Рогожников.
В поиск ответов на эти и другие вызовы вовлечены 20 сотрудников этой молодежной лаборатории. Кроме того, к исследованиям активно привлекаются студенты. И это еще один эффект такой модели организации научной деятельности.
«На основе участия в таких масштабных работах студенты защищают дипломы, поступают в магистратуру и аспирантуру. Многие из них получают повышенные стипендии», — отмечает Денис Рогожников.
Не последнюю роль, по словам руководителя лаборатории, играет и техническое оснащение: «В нашей лаборатории создана очень сильная и современная материальная база. В частности, благодаря поддержке руководства УрФУ недавно закуплены оптикоэмиссионный спектрометр и лазерный анализатор размера частиц. Это оборудование помогает повысить эффективность исследований. Иногда нам приходится работать с золотом, присутствующим в наноразмерных частицах, его еще называют «невидимое» золото. С помощью наших знаний и имеющегося оборудования мы научились концентрировать и извлекать такое золото».
