Нанотехнологии - УрФО

Перейти на основной сайт
ИА ИНВУР Логотип Инновационного портала УрФО
Вы здесь: Главная // Аналитика

УРО РАН - 25 ЛЕТ: АКСИОМА ПРОРЫВА

Добавлено: 2012-11-30, просмотров: 1065


Источник: Наука Урала

Интервью с председателем Уральского отделения РАН академиком Валерием Чарушиным


 

В этом году два уральских ученых получили Государственную премию РФ. Наверно, это лучший подарок к юбилею. В эти дни отмечается 85 лет уральской науке и 25 лет УрО РАН. Так оценены многолетние работы по развитию новых методов и технологий тонкого органического синтеза, которые, в частности, позволили создать ряд инновационных лекарственных средств и материалов, в том числе специального назначения. В небольшом коллективе лауреатов – председатель Уральского отделения РАН академик Валерий Чарушин.

Национальный прогноз: Уральское отделение Академии наук создавалось в расчете на решение проблем территорий, в том числе для рационального овладения природными ресурсами. Главная топливно-энергетическая «кладовая» страны – на Урале. Как фундаментальная наука способствует повышению КПД ТЭКа, эффективной добыче углеводородов и разумному природопользованию?

Валерий Чарушин: С момента становления первых ячеек академической науки и по настоящее время на Урале проводятся фундаментальные исследования, направленные на решение актуальных задач топливно-энергетического комплекса. Только за последние годы в институтах Уральского отделения РАН получен ряд важнейших результатов, касающихся разведки, оценки запасов топливно-энергетических ресурсов, методов безопасной эксплуатации, транспортировки и переработки углеводородного сырья, решении проблем атомной энергетики, а также экологических проблем ТЭК. Приведу несколько примеров. Институтом геофизики УрО РАН построена объёмная геолого-геофизическая модель верхней части литосферы Тимано-Печорской нефтегазовой провинции, на основе которой дана оценка нефтегазоперспективности, намечены участки для постановки детальных геолого-геофизических работ и поиска углеводородов. Для Тимано-Североуральского региона Институтом геологии Коми НЦ УрО РАН обосновано создание новых отраслей промышленности, основанных на добыче и переработке нетрадиционных энергетических ресурсов — технологических углей, горючих сланцев и природных битумов.

Горным институтом УрО РАН /г. Пермь/ созданы комплексные геолого-геофизические модели строения нефтегазоносных территорий Пермского края и Кировской области. Проведена оценка перспектив нефтегазоносности, выявлены участки для проведения дальнейших геолого-геофизических работ. Институтом горного дела УрО РАН разработан технологический регламент отработки Эльгинского каменноугольного месторождения /Республика Саха/, проведен подсчет запасов энергетических и коксующихся углей.

Для территории восточного склона Урала в зоне планируемого транспортного коридора «Урал промышленный – Урал Полярный» Институтом геологии и геохимии УрО РАН дана оценка степени изученности, объемов запасов, перспектив поисков и разведки угольного сырья. В области неразрушающего контроля нефте- и газопроводов Институтом физики металлов УрО РАН разработана и передана ООО «Нефтепромстрой» установка неразрушающего контроля труб. Этим же институтом предложена система обобщенных показателей оценки напряженного состояния как отдельных участков газопровода, так и трубопроводной системы в целом, которая проходит опытно-промышленную апробацию на предприятии «Газпромтрансгаз Югорск».

Ряд институтов УрО РАН /Институт физики металлов, Институт высокотемпературной электрохимии, Институт электрофизики, Институт химии твердого тела/ занимаются решением проблем атомной, водородной и электрохимической энергетики.

Так, к примеру, в области резервных электрохимических источников тока в ИВТЭ УрО РАН проведен большой цикл фундаментальных исследований по выбору электролитов для разных сочетаний окислитель-восстановитель, а также созданию батарей в различных конструктивно-технологических вариантах. При научно-техническом сопровождении ИВТЭ УрО РАН на ОАО «Уралэлемент» /г. Верхний Уфалей/ организован участок по изготовлению батарей специального назначения.

В области водородной энергетики Институтом физики металлов в рамках выполнения госконтракта с Федеральным агентством по науке и инновациям разработаны водород-аккумулирующие материалы на основе магния, отличающиеся ускоренной кинетикой гидрирования.

Сотрудниками Института химии твердого тела исследован новый способ получения высокочистого водорода методом восстановления паров воды горючим газом в мембранном реакторе. Показана высокая эффективность технологии и возможность раздельного получения синтез-газа и водорода.

Институтами УрО РАН внесен весомый вклад в решение экологических проблем ТЭК и проблем рационального природопользования. Так, к примеру, Институтом металлургии разработана оригинальная технология переработки германийсодержащих зол от сжигания углей Павловского месторождения Приморского края. Подготовлен технологический регламент; ООО «Германий и применения» начато промышленное производство германиевого концентрата - стратегически важного материала. Институтом химии твердого тела для переработки отходов теплоэлектростанций, сжигающих ванадий-содержащий мазут /Волжско-Уральский регион/ предложена технология десульфурации золошламовых образований с последующим извлечением ванадия или получением Fe-Ni-V-C концентрата для прямого легирования сталей.

Успешно реализованный Ботаническим садом УрО РАН совместно с Институтом экологии растений и животных и Сухоложским лесхозом Свердловской области проект по рекультивации золоотвала Рефтинской ГРЭС площадью 332 га методом лесопосадок признан лучшим экологическим проектом года в номинации «Природоохранные технологии»» конкурса экологических проектов, проводимого Министерством природных ресурсов и экологии РФ.

Выполнен комплексный проект по выбору безопасной площадки размещения Южно-Уральской АЭС. Полученные результаты стали основой для разработки технических и организационных мероприятий по обеспечению безопасности населения региона. В нем принимали участие: Институт промышленной экологии УрО РАН, Институт экологии растений и животных УрО РАН, Институт геофизики УрО РАН, Институт геологии и геохимии УрО РАН, Институт горного дела УрО РАН.

- Достаточен ли удельный вес фундаментальной науки в крупнейших «углеводородных» проектах России? Как складывается взаимодействие с бизнесом, с территориями? Что меняется?

Прежде всего, я хотел бы напомнить о том, что именно Российская академия наук своими фундаментальными исследованиями в области геологии, геохимии, геофизики, нефтехимии и катализа внесла в свое время очень весомый вклад как в обнаружение запасов углеводородного сырья, так и в создание технологий его переработки. Сегодня проблемы более квалифицированного использования углеводородного сырья и увеличения глубины его переработки в России стоят довольно остро и академические институты РАН, в том числе и Уральского отделения, принимают участие в их решении.

Так, Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН работает над созданием электрохимических устройств для энергетики. Наиболее важными их них являются твердооксидные топливные элементы /ТОТЭ/, коэффициент полезного действия которых достигает 70%. Топливом для ТОТЭ могут служить различные виды ископаемого и техногенного топлива, в частности, углеводородное, а высокий КПД позволяет значительно снизить их расходы (примерно вдвое по сравнению с тепловыми электростанциями/. Работы в этом направлении активно ведутся в последние годы при финансовой поддержке компании ТВЭЛ. Созданы демонстрационные макеты топливных элементов мощностью 100, 200 и 300 Вт. Макет мощностью 100 ватт прошел испытания на площадке ООО "Газпром-трансгаз Екатеринбург" в течение более 4000 часов в условиях уральской погоды при температурах от +10 до -30оС без заметного изменения характеристик. Источники такой мощности нужны газовикам для станций катодной защиты.

Еще одно важнейшее направление – разработка электрохимических конвертеров для переработки углеводородных топлив в чистый водород – ценное сырье для различных отраслей промышленности и необходимый компонент для работы низкотемпературных топливных элементов /госконтракт с Минобрнауки/.

В Институте технической химии УрО РАН разработана технология получения непрокаленного пекового кокса для обеспечения сырьевой базы производства углеродных конструкционных материалов /УКМ/. Отличительной особенностью технологии является использование дешевых и недефицитных источников сырья – каменноугольных пеков. Создана опытная установка для получения высокопрочных и высокоплотных УКМ, которые могут применяться как в стратегически важных областях промышленности /ракетно-космический комплекс, авиационная промышленность, электроника/, так и в производстве массовых изделий - тигли, пластины, диски, пресс-формы, нагреватели вакуумных, высокочастотных и других электропечей, экраны, лодочки для производства керамики, редких металлов и др.

Институтом технической химии для ООО "Лукойл-Пермь" в деревне Павлово Пермского края создан природоохранный комплекс для очистки воды и воздуха от нефтяных загрязнений, включающий плазмокаталитическую установку для окисления летучих компонентов нефти, а также двухстадийный угольный фильтр для очистки проточного природного водоема.

В Институте химии твердого тела УрО РАН разработана технология парциального каталитического окисления метана в синтез-газ с использованием новых керамических мембранных материалов. Впервые достигнута рекордная долговременная стабильность мембран и других частей реактора при сохранении высоких параметров конверсии. Продемонстрирована возможность долговременного поддержания высоких параметров риформинга, в том числе конверсии не менее 90%, селективности на уровне 92-95%, отношения Н2/СО около 2.0 (без пара) и 2.5 (с паром). Для лабораторной модели достигнута производительность до 1м3/час.

Должен также отметить, что Уральское отделение РАН является одним из активных участников технологической платформы РФ «Твердые полезные ископаемые».

- Вы являетесь членом наблюдательного совета одного из крупнейших вузов России – УрФУ. Как меняется качество подготовки абитуриентов, как меняются выпускники вузов – ведь вы десятилетиями их наблюдаете? Что плохо, а что хорошо в них, новых? Что Вы ждете от школьных и вузовских педагогов, чтобы и фундаментальная закваска была серьезная, и в современных трендах не потерялись?

Сегодняшние абитуриенты вузов – это поколение родившихся в середине девяностых. Взрослые хорошо помнят это сложное время, когда радикально менялись устои прежней системы, ее нравственные ориентиры, а престиж ранее уважаемых в обществе профессий инженера и педагога упал ниже критического уровня. Конечно, это не могло не сказаться отрицательно на образовательной сфере во всех ее уровнях. И мы сегодня видим, что качество знания ключевых дисциплин – математики, физики, химии, биологии, которое демонстрируют сегодняшние выпускники средней школы, в целом оставляет желать лучшего. Не последнюю роль в этом сыграла и смена модели средней школы, все дальше уходящей от традиций фундаментальности образования с ориентацией на практику повседневной жизни. Нельзя не отметить и проблемы преподавания гуманитарных и социальных дисциплин. Ведь переоценке подверглись многие ценности, на которых базировалось преподавание истории, литературы, обществоведения, права. В учебниках появились такие искажения, что руководство страны обратилось лет шесть-семь назад к Российской академии наук с просьбой взять под контроль содержание школьных учебников по всем дисциплинам, и эта работа ведется системно специально созданной в РАН комиссией уже многие годы.

Как видите, системных трудностей, которые влияют на качество подготовки абитуриентов множество. Но тем радостнее видеть молодых людей, которые в этих сложнейших условиях демонстрируют хороший уровень знаний, и этих ребят достаточно много. Даже сегодня при наличии демографической ямы, вузам есть из кого выбирать, о чем свидетельствуют высокие проходные баллы в ведущих университетах страны. Они неплохие и в Уральском федеральном университете, хотя надо честно признать, что наши абитуриенты по усредненным показателям пока еще уступают тем, кто поступает в лучшие вузы Москвы /МГУ, МФТИ, МИФИ, МАИ/, Санкт-Петербурга, Самары, Ростова и Новосибирска. В конкурентной борьбе побеждают лучшие. И это качество - готовность к конкуренции - пожалуй, существенно отличает сегодняшних абитуриентов. Они хорошо понимают, что в будущем они должны будут конкурировать не только с соседями по парте, но и представителями других стран и регионов. Поэтому качественное образование для них становится приоритетным ресурсом, залогом успешной карьеры.

Новое поколение студентов выросло в условиях, когда Россия перестала быть изолированной от мира. Открытость инновациям, опыт исследовательской работы, хорошая языковая подготовка, активные международные связи становятся требованием времени. Очень важно, что Уральский федеральный университет уделяет этому значительное внимание и стремится войти в мировую образовательную систему, участвуя в международном проекте по оценке результатов обучения вместе с такими странами, как США, Канада, Норвегия, Австралия, Бельгия и др. УрФУ входит сегодня в 500 ведущих вузов мира и в первую десятку лучших технических университетов страны. Уральское отделение РАН всегда активно сотрудничало с УрФУ и продолжает развивать наши связи, создавая новые совместные кафедры, учебно-научные центры, центры коллективного пользования уникальным оборудованием. Все это реализуется в рамках программы сотрудничества между нашими организациями. Мы привлекаем талантливых студентов к научной работе, а наши опытнейшие научные сотрудники, как правило, преподают в УрФУ. Все эти меры работают на общее дело подготовки кадров высшей квалификации, которые станут будущими капитанами нашей экономики, социальной сферы и политики в глобальном мире, который формируется прямо на наших глазах.

- Летом в Екатеринбурге прошла выставка ИННОПРОМ. Что там представили, как оцените результаты экспозиции и перспективы? Какие темы, с точки зрения ученых, будут в ближайшие годы наиболее результативными?

Международный форум промышленности и инноваций «ИННОПРОМ» сегодня является сегодня одним из самых масштабных в России. В рамках выставки, прошедшей в Екатеринбурге с 12 по 15 июля 2012 г., институты Отделения представили коллективную экспозицию, включающую более 50 экспонатов. Основной акцент при этом был сделан на действующие устройства, приборы. Так, Институт электрофизики УрО РАН представил миниатюрный рентгеновский аппарат, отличающийся малым временем экспозиции, а также тем, что его легко доставить в палату к больному. Большой интерес посетителей вызвал действующий образец электрохимического генератора, разработанного в Институте высокотемпературной электрохимии УрО РАН. Это устройство позволяет генерировать электроэнергию непосредственно из углеводородов, причем с высоким коэффициентом полезного действия. Из представленных приборов, готовых к серийному производству, следует отметить дозиметрическую систему для измерения индивидуальных доз облучения /Институт промышленной экологии УрО РАН совместно с Уральским электромеханическим заводом и Уральским федеральным университетом/, измерительно-вычислительный комплекс «Индентор» для оценки прочности конструкций /Институт машиноведения УрО РАН/, аппаратно-программный комплекс для измерения сейсмодинамических характеристик строительных объектов /Институт геофизики УрО РАН/. Были также представлены образцы новых конструкционных материалов, лекарственных препаратов, элементы новых технологий.

Разработки, имеющие прямое отношение к Уральскому отделению РАН, демонстрировались и на других стендах выставки. Отрадно, что идеи, возникшие в свое время в недрах академических институтов, находят реализацию в разработках, представленных другими компаниями. В частности, компания «Видикор» - один из лидеров рынка систем видеоконференцсвязи – имеет свои корни в Институте математики и механики УрО РАН.

Сотрудники УрО РАН приняли активное участие в деловых мероприятиях форума. Выступления ученых и специалистов Отделения прозвучали в рамках работы Стенда Свердловской области «Открытое правительство», научной программы ИННОПРОМА. Опыт проведения мероприятий такого уровня очень важен, особенно в свете подготовки Екатеринбурга к проведению Всемирной выставки ЭКСПО-2020.

- Попробуем заглянуть в будущее. Какие сегодняшние «безумные идеи» уральских ученых обещают стать прорывными?

«Безумные идеи», конечно, очень важны, но фундаментальная наука отличается тем, что она опирается на прочную экспериментальную базу и за каждым открытием в науке, как правило, стоят годы напряженной коллективной работы, десятки, а то и сотни экспериментов. Я хотел бы упомянуть о нескольких значимых результатах, которые уже прошли апробацию, представлены на конференциях, опубликованы в престижных научных журналах и вошли в последний годовой отчет Российской академии наук.

В институте электрофизики УрО РАН создан комплекс уникальной аппаратуры, которая позволила впервые в мире реализовать режим электрического пробоя газового промежутка, под действием сверхкоротких /пикосекундных/ пучков электронов. Это явление в свое время было теоретически предсказано в Физическом институте им. Лебедева РАН /знаменитом ФИАНе/ для условий реальной грозовой атмосферы. Оно фактически описывает процесс инициирования молний космическими частицами, а теперь впервые получило экспериментальное подтверждение, может дальше изучаться в лабораторных условиях и приоткрыть тайны таких важнейших природных явлений, как грозовые разряды.

Сотрудниками Института химии твердого тела УрО РАН в прошедшем году впервые в мире реализован метод рентгеновской фотоэлектронной голографии, который позволяет получать трехмерную картину поверхности твердых тел – своего рода «3D-телевизор» для нанообъектов.

В Институте физики металлов обнаружен гигантский эффект влияния магнитного поля на отражение и пропускание неполяризованного света в кристаллах и пленках манганитов. Созданы научные основы перспективных технологий, в которых магнитное поле управляет одновременно интенсивностью отраженного и проходящего света, что может найти применение в модуляторах света, магнито-оптических фильтрах и затворах.

Еще один пример. В Институте механики сплошных сред УрО РАН /г. Пермь/ разработаны магнитные эластомеры – материалы, которые изменяют свою форму при действии магнитного поля. Они могут найти применение, например, в двигателях микроскопических перемещений, используемых в современных электромеханических устройствах. Работа сотрудников института, опубликованная в престижном научном журнале “Soft Matter”, была признана лучшей статьей номера.

- В дополнение – своего рода «дайджест» наиболее интересных и заметных достижений науки Урала в минувшем и нынешнем годах.

Развитие современной науки и промышленности невозможно без широкого применения суперкомпьютерной техники, необходимой для моделирования сложных технологических процессов и устройств, поскольку многие задачи требуют значительных вычислительных ресурсов. Наш суперкомпьютерный центр, созданный на базе Института математики и механики УрО РАН, развивается в последние годы быстрыми темпами. По пиковой производительности 160 Тфлопс он занимает сегодня пятое место в России среди гражданских суперкомпьютеров и второе место в системе суперкомпьютеров РАН. Кроме высокопроизводительных процессоров очень важно иметь современный Центр хранения программных средств и баз данных, а также создать оптоволоконную сеть, которая свяжет научные центры Отделения в единое информационное пространство, что мы сегодня и делаем в соответствии со стратегическим планом развития Отделения.

Сотрудниками Института физики металлов разработаны металлические нано-структуры типа с гигантским магниторезистивным эффектом. На их основе созданы спиновые клапаны, которые могут быть использованы для разработки аналоговых сенсоров магнитного поля, датчиков тока и других цифровых спинтронных устройств.

Известно, что добавки скандия в алюминиевые сплавы, широко используемые в авиакосмической отрасли, кардинально улучшают их прочность и другие характеристики. Однако производство скандия в нашей стране практически отсутствует. В Институте химии твердого тела разработана технология извлечения скандия из красных шламов. Создана опытно-промышленная установка, которая позволяет получать чистый оксид скандия.

Наконец, среди достижений года не могу не отметить работы по развитию новых методов и технологий тонкого органического синтеза, отмеченные Государственной премией РФ. Основное содержание работы нашего творческого коллектива, в состав которого кроме меня входят академики Б.А. Трофимов /Иркутский институт химии СО РАН/ и О.Н. Чупахин /Институт органического синтеза им. И.Я. Постовского УрО РАН/, связано с разработкой оригинальных приемов построения новых химических связей, в том числе бесхлорных методов прямой С-Н функционализации органических соединений. Эти новые методы синтеза позволили создать ряд инновационных лекарственных средств и материалов, в том числе специального назначения.

Проректор МГУ академик РАН Алексей Хохлов рассказал каким образом Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова собирается улучшить свое место в международных рейтингах вузов .