Разработки НПЦ НАН Беларуси по материаловедению не имеют аналогов по целому ряду параметров

Во многих сферах промышленности требуются материалы, детали и покрытия, ранее не применявшиеся. Так, разработчики космических аппаратов и дронов стараются минимизировать вес комплектующих, электронным компонентам требуется защита от электромагнитного и космического излучения, нефтяники нуждаются в доступных веществах для абсорбции нефтепродуктов… В этих и многих других случаях на помощь приходят белорусские ученые. 

Качество на первом месте

— За более чем двадцать лет, что я руковожу Научно-практическим центром, не было ни одного случая, чтобы мы не выполнили поручение или заказ на разработку, — подчеркивает генеральный директор НПЦ НАН Беларуси по материаловедению доктор физико-математических наук, член-корреспондент НАН Беларуси Валерий Федосюк. — Всегда выполняли и перевыполняли доведенные нам показатели. Сейчас идет пятилетка качества, и мы работаем над его повышением.

В этом году Центр занесли на Доску почета НАН Беларуси. Значительную роль сыграл заключенный в 2024 году уникальный контракт с российской стороной на более чем 20 млн долларов со стопроцентной предоплатой. Он связан с разработкой технологии экранирования электронной техники в условиях космоса. В истории НАН Беларуси подобных контрактов не было.

— Это очень серьезное и объемное исследование, но главное, что мы все сделали с опережением графика. По тому же направлению сегодня работаем с ОАО «Пеленг», ОАО «Интеграл» и другими отечественными и зарубежными предприятиями, — отмечает Валерий Федосюк.

Спектр исследований, проводимых НПЦ НАН Беларуси по материаловедению, впечатляет. Здесь ведется разработка материалов на основе графена, в том числе абсорберов нефтепродуктов. На основе постлитиевых технологий созданы накопители энергии — суперконденсаторы и натрий-ионные аккумуляторы. Ученые выращивают оптические монокристаллы для генерации лазерного излучения. На протяжении многих лет Центр поставляет ряду российских предприятий электронную керамику для систем навигации и связи, которая успешно зарекомендовала себя по соотношению цена-качество. Среди разработок — магнитные и сверхтвердые материалы.

— Еще при СССР институт — предшественник нашего Центра стал одним из мировых лидеров, сумевших получить в лабораторных условиях синтетические алмазы и кубический нитрид бора, также относящийся к категории сверхтвердых материалов. Нитрид бора превосходит алмаз в том, что не горит при высоких температурах и может использоваться при обработке чугунов, — рассказывает Валерий Федосюк.

Собеседник отмечает, что наша страна в год импортирует сверхтвердых материалов и инструмента с ними на 3 млн долларов:

— Мы планируем полностью заместить данный вид импорта. Для этого закуплен огромный 6-пуансонный пресс, который позволяет за одно пресс-спекание производить 200 карат сверхтвердого материала, что примерно в 100 раз больше, чем можно изготовить на оборудовании, использовавшемся до сих пор.

На пути к Солнцу

Совместная межпланетная миссия по исследованию Меркурия «Бепи Коломбо» стартовала в октябре 2018 года. Через полтора года спутник должен выйти на орбиту ближайшей к Солнцу планеты. Однако близость к светилу представляет серьезную опасность для электроники — космическое излучение легко может вывести ее из строя. Кроме того, необходимо обеспечить слаженную работу оборудования на борту, так называемую электромагнитную совместимость. Поэтому электронное оборудование миссии защищено покрытием, разработанным учеными Центра. Его уникальное преимущество не только в надежности, но и в компактности. Фактически вес тончайшей многослойной защиты измеряется граммами.

Нам показывают святая святых процесса нанесения многослойных покрытий — производственный участок с замкнутым циклом. Здесь установлены ванны с бурлящими химическими растворами. В них загружаются рамы с коробами, на которых поочередно оседают защитные слои.

— У нас организовано опытное производство с использованием гальваники, или электролитического осаждения, — поясняет ведущий научный сотрудник лаборатории физики магнитных пленок Татьяна Зубарь. — Именно так изготавливаются электромагнитные экраны для защиты человека и оборудования от электромагнитного излучения.

Простейший пример паразитного влияния электромагнитного излучения — помехи в колонках во время звонка смартфона. В последние годы вокруг нас все больше источников излучения: электромобили, умные дома, роутеры… И это на Земле, а в космосе все иначе: от космической радиации не убежишь.

Обычно излучающее оборудование или устройство, которое необходимо защитить, находится в корпусе. На него и наносится электромагнитный экран, состоящий из большого количества чередующихся слоев с различными химическими составами и структурой. Их, как правило, от одного до сотни. Все зависит от конкретной задачи, которую требуется решить, а универсальных решений попросту нет. Иногда покрытие наносится как капля компаунда, полимерного материала, или в виде небольшой крышечки, защищающей одну микросхему. Оно может стоить условные три доллара, но на орбите продлит срок службы устройства в 5-20 раз.

— Защитные экраны на борту «Бепи Коломбо» — самый яркий пример, но только один из многих, — отмечает Татьяна Зубарь. — Мы выполняем огромное число заказов. Часто и сами не знаем, какое оборудование будет стоять в защитных коробках, но обеспечиваем их безопасность по всем требуемым параметрам. Так, в космосе в основном нужна защита от протонов, на Земле — от высоко- и низкочастотного электромагнитного излучения.

Сколько стоит нанести покрытие на одну коробочку?

— Сложный вопрос, — задумывается Татьяна Зубарь. — Будем ли мы учитывать 30 лет напряженного труда, вложенного в разработки? Если нет, то гальваническая технология осаждения — одна из самых экономичных. Ценность не в стоимости тоненькой пленки металла, а в проведенных сложных экспериментах, математическом и физическом моделировании, точном расчете. Главное — знать, какой химический состав, какими слоями и в какой последовательности наносить. Поэтому полторы сотни коробочек и стоят миллионы.

С полной версией статьи можно ознакомиться на сайте Белта и в газете 7 дней (вып. 22 – 28 мая 2025 г., № 21)