Из каких материалов сделаны окружающие нас предметы и как эти материалы создаются, узнали гости Информационного центра по атомной энергии (ИЦАЭ) Томска 27 февраля на научно-популярном ток-шоу «Разберём на атомы».

«Разберём на атомы» – это небольшие лекции от трёх специалистов из разных областей знания, которые освещают одну тему с разных сторон. Своим взглядом на разные материалы поделились физик, инженер и научные журналисты.

Разговор о материалах начался с выступления Александра Ерёмина, научного сотрудника лаборатории механики полимерных композиционных материалов Института физики прочности и материаловедения СО РАН, рассказавшего о композиционных материалах, их создании и применении.

Все материалы, с которыми взаимодействует человечество и которые используются для создания различных предметов, можно разделить на четыре группы: металлы (алюминий, медь, железо), керамики (глина, фарфор), полимеры (пластик, полиэтилен, органические волокна) и композиты (дерево, углепластик, бетон).

Распределение популярности этих групп изменялось вместе с развитием человеческой цивилизации. На заре человечества доля изделий из металлов и керамики была больше, чем изделий из композитов и полимеров, которые в основном были природного происхождения. Но по мере научного прогресса, особенно в XX и XXI веках, процент применения композитов и полимеров среди инженерных материалов неуклонно растёт.

Что такое композит или композиционный материал? Так называют материал из двух и более разнородных веществ, соединённых в одном объёме так, что получается материал, обладающий новыми свойствами.

Основу материала называют матрицей, а добавляемые вещества – наполнителями. В качестве наполнителей часто используются углеродные или стеклянные волокна, а роль матрицы, которая связывает наполнители и определяет форму изделия, может играть полимер.

Таким образом, в зависимости от выбранной матрицы и наполнителя могут получаться уникальные материалы, обладающие разными свойствами, например, стеклопластик, углепластик, кевлар, армированный бетон.

Композиционные материалы широко применяются в различных отраслях. Например, в авиастроении они используются для создания деталей самолётов: обшивки, панелей, частей двигателей. Благодаря большей лёгкости и прочности таких материалов по сравнению с классическими аналогами, авиаконструкторы имеют возможность увеличить мощность и сократить массу машины. А значит, сократить количество потребляемого топлива и сделать эксплуатацию самолёта дешевле.

Продолжил тему разработки и применения новых материалов кандидат физико-математических наук Сергей Твердохлебов, и.о. руководителя Лаборатории плазменных гибридных систем Научно-образовательного центра Б.П. Вейнберга Инженерной школы ядерных технологий ТПУ.

Композиционные материалы находят широкое применение и в медицине. Сегодня ведётся работа по созданию материалов, подходящих специально под конкретную медицинскую задачу.

Благодаря такому подходу, можно достичь ряда преимуществ: создавать лёгкие и прочные имплантаты, добиваться биосовместимости, то есть совместимости с живыми тканями организма (это снижает риск отторжения и воспалительных реакций), интегрировать в имплантаты электронику, например, датчики и микрочипы для мониторинга состояния пациентов.

Имплантаты, оснащённые такими датчиками, можно назвать «умными». Они отличаются автономностью, возможностью сбора информации и внесения изменений в свою работу. Таким образом создаются современные имплантаты, которые могут заменять человеку повреждённые и потерянные ткани, кости и органы. При этом подобные имплантаты совместимы с человеческими тканями, не отторгаются организмом и позволяют управлять собой и собирать информацию о состоянии здоровья носителя.

Взглянуть на материалы с другой стороны помогли гостям вечера сотрудники научно-популярного издания «Картон» Юлия Добрыгина и Дарья Михайлова.

Они рассказали о том, как научно-популярное медиа готовит материалы, посвящённые науке и жизни учёных. Работа над каждой публикацией начинается с появления идеи, интересной, как автору, так и потенциальным читателям.

Далее готовящийся материал проходит этапы сбора информации, создания статьи, обязательного фактчекинга и разработки иллюстраций. Такой путь для одного материала может занимать несколько месяцев.

Юлия и Дарья также поделились своим опытом запуска студенческого медиа, поиска команды и распространения первых материалов. Совет, который они дали зрителям – делиться своими идеями с друзьями и близкими, которые на первом этапе любого проекта станут хорошим источником поддержки и советов.

Своими впечатлениями о прошедшем вечере поделилась гостья Мария Иванова: «Было очень интересно послушать о том, как учёные создают какие-то новые материалы, которых раньше не было. Особенно о новых имплантах в медицине, которые ещё недавно казались чем-то из фантастического фильма, а сегодня уже часть нашей жизни. Отдельное спасибо спикерам за то, что рассказывали всё так просто и интересно, что даже человеку со стороны было понятно».

«ИЦАЭ OPEN» – проект сети ИЦАЭ. Еженедельно Информационные центры становятся открытыми площадками, на которых любители интеллектуального досуга могут пообщаться с учёными, сыграть в интеллектуальные и настольные игры, стать зрителями научно-популярных ток-шоу и участниками мастер-классов.