В последние годы в материаловедении происходит настоящая революция, связанная с созданием и все большим распространением наноматериалов - наноструктурных металлических, керамических и композиционных материалов, изготавливаемых из порошков, размер частиц которых имеет порядок нанометров (10-9 м). Благодаря тому, что свойства таких частиц существенно отличаются от свойств макрокристаллов, параметры наноматериалов (прочность, твердость, пластичность, термостойкость и др.) могут существенно преобладать свойства материалов, полученных по традиционным технологиям. Кроме того, наноматериалы могут иметь уникальные сочетания свойств (например, иметь одновременно высокую пористость и прочность).
Поэтому естественным является повышенное внимание к развитию нанотехнологий и разработке новых наноматериалов в промышленно развитых странах. Там от применения наноматериалов ожидают существенного прогресса в машиностроении, аэрокосмической отрасли, микроэлектронике, автомобильной промышленности и др.
Исследования в области наноматериалов уже не один год выполняются на инженерно-физическом факультете (ИФФ), в том числе в лаборатории дисперсных керамических материалов, где разрабатываются технологии изготовления оксидных порошков и получения на их основе различных композиционных материалов.
В этом году возможности исследований и разработок в области нанотехнологий на факультете существенно выросли. Здесь создано совместную учебно-научную лабораторию наноструктурных материалов КПИ им. Игоря Сикорского и Института проблем материаловедения им. И.Н.Францевича НАН Украины (ИПМ). Лаборатория оснащена установкой искро-плазменного (электроразрядного) спекания типа КСЕ®-FCT HP D 25-SD.
Технология искро-плазменного спекания (на английском - Spark Plasma Sintering - SPS) появилась 10 лет назад. Она основывается на явлении электрического искрового разряда между твердыми частицами при пропускании электрического тока с высоким значением силы тока. Искровая плазма, возникающая между частицами, имеет высокие локальные температуры (до 10000 ° С), что обеспечивает испарение примесей и оксидных пленок с поверхности частиц и значительное повышение скорости их консолидации. Кроме того, высокая температура вызывает пластическую деформацию поверхности частиц, благодаря чему материал можно уплотнять до любой степени плотности, даже до беспористого состояния. Эта технология позволяет обрабатывать электропроводящие, диэлектрические и композитные материалы.
Установка типа КСЕ®-FCT HP D 25-SD оборудована 25-тонным прессом и вакуумной камерой с возможностью использования инертного газа. Спекание происходит в пресс-форме, поэтому предварительная формовка изделия и использование пластификатора-связи не нужны, а деталь имеет форму, близкую к заданной. Поскольку процесс происходит быстро (не более 5 мин.), спекание порошков происходит без существенного роста зерна.
Создание лаборатории стало следствием сотрудничества специалистов ИФФ и ИПМ, которые вместе выполняли международный проект NATO ISEG. NUKR.SFP 985120 (NATO SPS Grant) "Infrared Transparent Ceramic Windows for High-Speed Vehicles" / "Инфракрасные прозрачные керамические окна для скоростных транспортных средств". Именно в рамках этого проекта его заказчики предоставили нашему университету вышеупомянутую установку искро-плазменного спекания стоимостью около 300 тыс. евро. Научным руководителем лаборатории является Андрей Рагуля - доктор технических наук, заместитель директора и зав. отдела наноструктурной керамики и нанокомпозитов ИПМ, профессор ИФФ по совместительству.
Во вновь созданной лаборатории будут работать не только ученые, но и студенты ИФФ, которые смогут изучать одну из новейших и очень перспективных технологий современного материаловедения. Объединение усилий специалистов ИФФ и ИПМ будетспособствовать ускоренному развитию важнейших научных исследований и подготовке высококвалифицированных инженеров и ученых.