Ученые создали новый метод производства порошковых материалов для аддитивных технологий, микроэлектроники, химической промышленности и аэрокосмической отрасли. Его уникальность заключается в том, что специализированная установка создает порошки с определенными характеристиками: размер частиц, форма, состав. Такие порошковые материалы играют ключевую роль в высокотехнологической промышленности, подчеркнули эксперты. А новая технология поможет сократить зависимость таких отраслей производства от импорта. Подробнее об инновации — в материале «Известий».

Плазмохимический синтез порошков

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН в составе центров компетенций НТИ представил проект производства порошковых материалов для аддитивных технологий, микроэлектроники, химической промышленности и аэрокосмической отрасли. Презентация состоялась в рамках лаборатории Венчур.Хаб проектно-образовательного интенсива «Архипелаг 2025».

Уникальность метода заключается в том, что специализированная установка создает порошки определенных характеристик — с ее помощью можно регулировать размеры частиц, их форму и состав. Чистота получаемых в итоге материалов зависит от чистоты исходных реактивов, рассказали «Известиям» авторы проекта. При их должном качестве метод плазмохимического синтеза порошков для различного применения показывает хорошие результаты.

— Преимущество технологии заключается в получении особо чистых материалов, которые необходимы для микроэлектроники. Продуктом проекта на первой стадии будут порошки с заданными характеристиками, — рассказала «Известиям» заведующая Лабораторией технологий материалов и устройств электрохимических источников энергии Любовь Шмыгалева.

Справка «Известий»

Используемый метод — плазмохимический синтез, при котором химические реакции протекают в низкотемпературной плазме, — дает возможность получать мелкодисперсные порошки. Технология позволяет получать порошки различных материалов, таких как нитриды, карбиды, бориды и оксиды, с высокой скоростью образования новых частиц.

Сейчас, к примеру, в России нет производителей порошков для литийионных аккумуляторов, рассказали разработчики. Поэтому на первом этапе они планируют производить и продавать кремнийсодержащие порошки, необходимые для них. Получаемый новым методом материал по характеристикам не уступает мировым аналогам при более низкой цене, отметили разработчики технологии.

Ученые запатентовали технологию, и в дальнейшем смогут предлагать лицензии на модульные установки плазмохимического синтеза, способные работать на разных производствах в зависимости от нужных свойств производимых порошков.

— Мы создали установку мощностью до 5 кВт, единственную на территории СНГ. Также разрабатывается более мощный прототип — до 50 кВТ. Все узлы будут отечественного производства. Проект развивает технологическое лидерство страны, — отметила Любовь Шмыгалева.

В дальнейшем подобные установки позволят получать более сложные соединения. Например, частицы кремния, покрытые оксидом. А в будущем их мощность можно увеличивать до 1 МВт.

Сумма инвестиций в проект составит 392 млн рублей, рассказал руководитель стратегических коммуникаций фонда НТИ Ярослав Федосеев.
Импортозамещение в высокотехнологичной промышленности

Такие специализированные установки определенно нужны ученым и будут востребованы в нашей стране, рассказал профессор кафедры органической и биомолекулярной химии УрФУ Григорий Зырянов. К примеру, форма и размер частиц влияет на скорость реакции и действие вещества.

— Так, сферические частицы (при условии контакта на поверхности) ограниченно взаимодействуют между собой из-за малой площади взаимодействия. Частицы другой формы, к примеру, кубической, тетраэдрической и других, будут лучше взаимодействовать из-за более высокой поверхности контакта, соответственно, реакция будет проходить быстрее, — сказал специалист.

Кроме того, если катализаторы измельчить определенным образом, у них будет высокая поверхность контакта, соответственно, лучшее действие (например, в случае нанокатализаторов). Если говорить о медицине, то тонкоизмельченная субстанция лекарственного препарата будет, безусловно, усваиваться лучше, отметил Григорий Зырянов.

В России сохраняется зависимость от импорта, оборудования и сырья при производстве нано- и микропорошков с заданными характеристиками, рассказал «Известиям» эксперт НТИ по технологиям Леонид Дробышевич. Порошковые материалы играют ключевую роль в высокотехнологической промышленности. Для разных отраслей нужны порошки определенного качества.

— Преимущество проекта в том, что установка для производства — универсальная модульная платформа. То есть она производит разные виды порошков и закроет потребности многих отраслей — от энергетики до медицины, — отметил эксперт.

В России подобных материалов действительно мало, рассказал директор Центра «Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества» МГТУ им. Н.Э. Баумана Евгений Александров.

Технология также перспективна для исследования способов получения новых материалов, в том числе высокоэнтропийных сплавов (металлических сплавов, в которых пять или более элементов смешиваются в примерно равных долях) и катализаторов, — подчеркнул эксперт.~

Интенсив «Архипелаг 2025» проходит с 7 по 17 августа на территории инновационного центра «Сколково» в рамках Международного форума по развитию беспилотных систем «Беспилотные системы: технологии будущего».