23 мая 2015

Космос внутри нас

Ректор ТПУ Петр Чубик представляет разработки вуза

Основной упрек к российской науке обычно состоит в том, что совершаемые ею открытия часто не находят практического применения и не участвуют в продвижении национальной экономики. Томский политехнический университет (ТПУ) — счастливое исключение из этого правила. Он является одним из лидеров среди российских научно-образовательных центров по объему научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР), выполняемых по заказам отечественных промышленных предприятий. В 2014 году вуз выполнил НИОКР более чем на 2 млрд рублей, в том числе 1,37 млрд рублей — по хозяйственным договорам и контрактам. В его инновационный пояс также входит более 50 малых предприятий, созданных для практического применения результатов научной деятельности исследовательских коллективов вуза, с общим оборотом свыше 310 млн рублей. Это очень приличный результат, однако активизация политики импортозамещения предоставляет вузу еще больше возможностей.

«Томский политехнический готов предложить отечественным промышленникам широкую линейку оригинальных ресурсоэффективных технологий и разработок, — говорит ректор ТПУ профессор Петр Чубик. — Часть из них уже используется, часть ждет своего заказчика и потребителя. Мы уже ощущаем возросший интерес к нашей научной продукции, я сужу по увеличившемуся количеству обращений, звонков, предложений о сотрудничестве».

Сегодня в портфеле ТПУ свыше ста уникальных научно-технических разработок и технологий, которые не хуже, а по многим параметрам часто и лучше зарубежных аналогов. В этом обзоре мы расскажем о некоторых из них. 

Сила Сибири — в качестве

Одним из активных заказчиков Томского политеха стал «Газпром». При строительстве магистрального газопровода «Сила Сибири» он будет использовать передвижной дефектоскопический комплекс, разработанный томскими политехниками на основе рентген-телевизионного метода. Комплекс предназначен для контроля качества сварных соединений труб большого диаметра и уже производится на Томском электромеханическом заводе. Изюминка аппарата в том, что он позволяет осуществлять оперативный контроль качества в полевых условиях с передачей изображения сканируемых участков трубы на монитор компьютера в режиме реального времени. До сих пор применялся метод, связанный с использованием рентгеновской пленки, довольно громоздкий и дорогостоящий. Разница между этими способами — как между цифровым и пленочным фотоаппаратами.

На основе бетатрона в ТПУ создана еще одна весьма востребованная сегодня разработка — инспекционно-досмотровый комплекс (ИДК) для контроля крупногабаритных грузов. ИДК позволяет просвечивать металл толщиной до 30 сантиметров и получать четкое изображение предметов, скрытых, например, в стальных контейнерах. Установка уже успешно применяется на пограничных пунктах досмотра транспорта; в частности, пять таких комплексов работают в России, два — на границе Малайзии и Сингапура, три — в Китае.

Политехники совершенствуют и развивают свои наработки в области так называемого неразрушающего контроля. Сейчас они работают над созданием универсальных многопрофильных томографических комплексов нового поколения, основанных на использовании самых разных методов — радиационного, ультразвукового, электромагнитного и теплового. Развитие этих технологий имеет колоссальное значение для современной промышленности, поскольку они позволяют производить диагностику качества продукции без разрушения готовых изделий и без остановки производственных процессов. Особенно это актуально для авиакосмической, автомобильной и других промышленных отраслей. «Мы способны соединять самые разные методы томографического контроля, — поясняет Валерий Бориков, директор Института неразрушающего контроля ТПУ. — Но нашим заказчикам мы предложим лишь то, что оптимально подходит именно под их производственные потребности. Мы проведем испытания, определим методы, наиболее эффективно определяющие дефекты в изделиях заказчика, и изготовим для нашего партнера установку с нужными ему возможностями». Исключительно индивидуальный подход.

От вольфрама к бериллию

В конце 2014 года ученые Томского политехнического университета совместно со специалистами Сибирского химического комбината получили первый в новейшей российской истории бериллий — редкий стратегически важный металл, обладающий уникальной совокупностью свойств. Например, добавка всего 0,5% бериллия в сталь позволяет изготовить пружины, которые способны выдерживать миллиарды циклов сжатия при значительной нагрузке. В России бериллий не производится, потребности в нем удовлетворяются за счет импорта из США, Китая и Казахстана. Металл не дешев: один его килограмм стоит примерно 500 долларов. «Мы получили первые сто граммов российского бериллия, — говорит проректор ТПУ по научной работе и инновациям профессорАлександр Дьяченко. — Сейчас отрабатываем технологию, удешевляем ее. Промышленное производство планируем организовать к 2020 году».

В прошлом году томские политехники в партнерстве с ЗАО «Закаменск» (Бурятия) выиграли правительственный грант на создание новой технологии получения вольфрамсодержащей продукции улучшенного качества. Вольфрам — самый тугоплавкий металл (температура плавления — 3422 градуса), что делает его незаменимым для изготовления нитей накаливания в осветительных приборах, а также в кинескопах и других вакуумных трубках. Он широко применяется в оборонной промышленности при производстве артиллерийских снарядов, танковой брони, наиболее важных деталей самолетов и двигателей. В настоящее время мировым лидером в производстве вольфрама является Китай, на долю которого приходится свыше 80% предложения этого металла, доля России — всего 4%. Разработанная учеными ТПУ современная ресурсоэффективная технология переработки вольфрамсодержащих руд позволит отечественному производителю изменить это соотношение.

Растворы для нефтегазовых скважин

Инновационная добавка к тампонажным растворам для цементирования нефтяных и газовых скважин создана в лаборатории Института природных ресурсов Томского политехнического университета. Она уже запущена в производство. Малое предприятие «НИИТЭК ТПУ — Бурение», созданное на базе кафедры бурения скважин ТПУ, в ближайшее время на площадке Томской особой экономической зоны технико-внедренческого типа завершит строительство завода по производству сухих смесей для тампонажных растворов. Производство рассчитано на выпуск 2000 тонн готовой продукции в месяц. «Сейчас на рынке тампонажных смесей преобладает продукция зарубежных компаний, а наши растворы дешевле и лучше по качеству», — утверждает директор предприятия Артем Бубнов.

Космические материалы

Еще одно важное направление исследований томских политехников — создание материалов и покрытий для экстремальных условий космоса, океанских глубин и Крайнего Севера.

Установка «Яшма», разработанная в ТПУ, позволяет при помощи плазмы магнетронного разряда и ионных пучков наносить на поверхность космических летательных аппаратов тонкопленочные покрытия, предназначенные для термической защиты спутников, исключения пробоя статического электричества и т. д. Применение таких покрытий значительно увеличивает ресурс космических аппаратов. Сегодня технологии политехников используются при производстве спутников связи (включая ГЛОНАСС) в ОАО «Информационные спутниковые системы» им. академика М. Ф. Решетнева.

В 2015 году в Томске будет запущена технологическая линия по нанесению многослойного покрытия на стекла иллюминаторов космических кораблей, которое защитит их от ударов высокоскоростных твердых микрочастиц. Разработка таких покрытий — результат совместной деятельности ученых ТПУ, Института физики прочности и материаловедения СО РАН и РКК «Энергия». По заказу ракетно-космической корпорации томские политехники разрабатывают другие композиционные полимерные материалы, армированные угле- и стекловолокном, а также технологии активно-пассивного контроля качества соединений, полученных при изготовлении корпусов ракет методом сварки трением с перемешиванием.

В ТПУ также занимаются созданием 3D-принтера, способного печатать сверхпрочные изделия, в том числе части корпусов космических кораблей и подводных лодок. Причем работать такой принтер может прямо на орбите. Установкой заинтересовался побывавший недавно с визитом в вузе летчик-космонавт Владимир Джанибеков, отметивший, что во время работы на МКС космонавту может понадобиться инструмент или оснастка, которых нет на станции, а принтер поможет получить нужную деталь.

Практически все космические разработки политехников имеют двойное назначение и могут использоваться при изготовлении материалов и изделий для обыкновенных человеческих нужд. Например, плазменные технологии применяются при производстве теплосберегающего стекла, позволяющего значительно снизить теплопотери в квартире или офисе.

Суперлекарства

Есть в Томском политехе (исследовательский кластер «медицинская инженерия») и ценные медицинские разработки, столь необходимые для снижения зависимости страны от импорта в этой чувствительной области. Например, радиофармацевтические препараты. Сегодня здесь разрабатываются технологии и оборудование для получения принципиально новых радиофармпрепаратов на основе изотопов самария, рения, йода, технеция, которые успешно применяются при диагностике и лечении онкологических заболеваний и болезней сердца.

В сотрудничестве с Томским НИИ кардиологии политехники разработали оригинальную технологию лечения атеросклероза. Уникальный композитный наноматериал, полученный в ТПУ, позволяет эффективно бороться с главной причиной инфарктов, инсультов и других тяжелых заболеваний сердечно-сосудистой системы — атеросклеротическими бляшками. Модифицированные наночастицы способны внедряться в бляшку и разрушать ее.

В ТПУ также создаются новые эффективные лекарства от эпилепсии и алкогольной зависимости, других распространенных болезней. Хорошие результаты достигнуты и в биоинженерии, в частности в разработке технологий производства биоимплантов, сходных по текстуре с человеческой костью. Они реже отторгаются организмом и лучше приживаются.