Збудувати сучасний плазмовий реактор в університеті? Так, це цілком можливо. Саме над цим працюють сьогодні науковці Національного аерокосмічного університету імені М.Е. Жуковського «Харківський авіаційний інститут». У рамках проєкту Національного фонду досліджень «Наукові основи створення оксидних та вуглецевих наноструктур в умовах плазмового середовища» вони планують придбати нове обладнання для побудови такого реактора і, головне – розробити нові, швидкі й екологічні технології вирощування наноматеріалів.
Проєкт харківських науковців переміг у конкурсі «Підтримка досліджень провідних та молодих учених» і отримав фінансування в сумі більше десяти мільйонів гривень. Термін закінчення проєкту – грудень 2022 року.
Реактор, аналогів якому в Україні немає
Керівник проєкту, завідувач кафедри теоретичної механіки, машинознавства та роботомеханічних систем ХАІ Олег Баранов розповідає, що за допомогою радіочастотного плазмового реактора його команда планує за один технологічний цикл отримувати кілька видів наноструктур: нанокрапок (0D), нанодротів (1D), наностінок (2D), тривимірних наноструктур складної морфології. В Україні аналогів такого обладнання поки що немає.
Олег Олегович десять років працює над темою нових технологій отримання наноматеріалів, співпрацює з колегами з Австралії, Сінгапуру, Німеччини, Китаю, Франції, Словенії. Він переконаний, що наша країна має величезний науковий потенціал і в найближчому майбутньому може впевнено вийти на світовий ринок нанотехнологій.
І для екології, і для «оборонки»
У яких галузях можна використати наноматеріали, які розробляють дослідники?
За словами керівника проєкту, ці матеріали мають унікальні механічні, електричні та хімічні властивості і є основою для наступного етапу науково-технічної революції. Одновимірні (1D) нанодроти оксиду міді є перспективним елементом для датчиків газу, випромінювачів електронів, сонячних панелей та літієвих батарей. Двовимірні вуглецеві наноструктури (2D) утворюють матеріал із значним співвідношенням поверхні до об’єму, їх можна використати у транзисторах, суперконденсаторах, поглиначах електромагнітних хвиль, фотоелектричних пристроях тощо.
Застосування плазми, яка є четвертим агрегатним станом матерії (а також джерелом радикалів, атомів, молекул, електронів, фотонів, іонів тощо), на думку науковця, дозволить забезпечити необхідний рівень керованості процесами та підвищити їх продуктивність та екологічність.
До команди, яка працює над проєктом, входять фахівці різних напрямків досліджень. Керівник проєкту Олег Баранов та кандидати технічних наук Андрій Бреус і Юрій Широкий мають досвід експериментальних та теоретичних досліджень плазмового розряду; молоді вчені – Олександр Шорінов та Андрій Волков – викладають на кафедрі технологій виробництва авіаційних двигунів і мають досвід комп’ютерного моделювання процесів. Ще один молодий учений, Сергій Абашин, є фахівцем з електронної мікроскопії зразків.
На сьогодні науковці вже отримали технологію, яка дозволяє прискорити зростання нанодротів з оксиду міді у кілька разів (це пів години замість кількох годин), а також технологію отримання двовимірних вуглецевих наноструктур.
За результатами теоретичних та експериментальних досліджень учені планують розробити ще швидші (в десятки разів!) технології зростання нанодротів. Також будуть сформульовані критерії раціонального використання різних видів плазми (постійного струму, радіочастотного та мікрохвильового розряду).
Науковці впевнені, що розроблені ними технології не залишаться на папері, а стануть основою для створення стартапів в галузі нанотехнологій. Сподіваються зацікавити ними і світових виробників електроніки, мікроелектронних механічних систем, хімічних аналізаторів тощо (українські підприємці, на жаль, поки що купують готові виробничі лінії).
Нові технології можна буде використати і в оборонно-промисловому комплексі, при розробці чутливих, дешевих, портативних та надійних пристроїв для розпізнавання вибухонебезпечних або шкідливих речовин. Знадобляться вони й для знешкодження терористичних загроз та боротьби з небажаними впливами на екологію.
Підтримка держави
Під час виконання проєкту команда дослідників зіткнулася і з певними труднощами – закупівля обладнання закордонних виробників. Подібне устаткування в Україні не виробляють, а вітчизняний бізнес не зацікавлений ввозити його для продажу. Купівля ж «напряму» обмежена законодавством, тож доводиться витрачати багато часу на пошук надійних постачальників.
Можливість придбати сучасне обладнання за кошти держави і застосувати в Україні знання, отримані за кордоном, Олег Баранов вважає справжнім проривом у розвитку української науки.
– Раджу колегам подавати свої проєкти на конкурси НФДУ, – наголошує Олег Олегович. – Це реальний шанс створити сучасну лабораторію, і не будь-де, а в Україні!
Світлана ГАЛАТА
