У физиков в Сибири будет свой источник вдохновения

Однако физика композитов во многом остается «белым пятном». И без серьезной научной проработки таких материалов не создать. Ученые новосибирского Академгородка связывают надежды на прорыв в данном направлении (и не только в этом) с проектом мегасайенс — строительством источника синхротронного излучения «СКИФ».
Композитные материалы состоят из волокна и матрицы, как, например, знакомый всем стеклопластик, из которого делают легкие и прочные лыжные палки. Видов волокон и матриц — множество, а еще больше вариантов их соединения, но единой теории, описывающей свойства композитов, до сих пор не создано. Предложено два десятка моделей, увы, у всех есть существенные недостатки.

— В нашей лаборатории занимаются разработкой теоретических моделей по определению механических свойств композитных материалов. Сегодня проблема долговечности и прочности композитных материалов — очень серьезный вопрос, требующий проведения огромного объема испытательных работ. И конечно, хотелось бы оптимизировать этот процесс, для этого и нужна хорошая теория, — отмечает младший научный сотрудник лаборатории физики быстропротекающих процессов Института теоретической и прикладной механики (ИТПМ) СО РАН Артем Филиппов.
Одно из направлений, которым занимаются в ИТПМ, — улучшение свойств композитов с помощью нанопорошков. Так, добавка в эпоксидную смолу всего 1,2 процента наноразмерного диоксида кремния увеличивает прочность композитной арматуры, используемой в строительстве, сразу на треть. Но при этом исследователям приходится по-прежнему пользоваться трудоемким и дорогостоящим методом проб и ошибок.
— Физическая природа явления разрушения композитов — как при предельных нагрузках ведут себя волокно и матрица — остается открытой задачей для науки, — продолжает Артем Филиппов. — Возможно, после того, как построят источник синхротронного излучения «СКИФ», мы сможем с его помощью получить ответы на ряд вопросов в этой области.
Чем же эта новая установка так привлекает ученых? Дело в том, что уникальные свойства синхротронного излучения позволяют буквально снимать кино «из жизни молекул» — разрешающая способность позволяет увидеть отдельные атомы, причем не застывшую картинку, как в электронном микроскопе, а процесс в динамике. Источники синхротронного излучения (ИСИ) используют уже не первое десятилетие, но в «СКИФе», по замыслу его создателей, будет воплощено все лучшее на сегодняшний день — он будет соответствовать уже четвертому (наивысшему) поколению ИСИ.
Уникальные свойства синхротронного излучения позволяют ученым отследить важнейшие процессы — в буквальном смысле снять кино «из жизни молекул»
— Параметры, которые мы запланировали для будущего синхротрона, близки к предельно достижимым, — подчеркнул замдиректора Института ядерной физики СО РАН Евгений Левичев.
Для строительства Сибирского кольцевого источника фотонов (так расшифровывается аббревиатура «СКИФ») выделен участок недалеко от Академгородка — в наукограде Кольцово. Такой выбор не случаен, ведь молекулярные биологи и вирусологи, работающие на расположенном здесь ГНЦ «Вектор», уже выстраиваются в очередь на эксперименты на «СКИФе».
— Изучение структурных изменений вирусных белков в жизненном цикле вирусов позволит выявить их «ахиллесову пяту», для блокирования которой будут разрабатываться новые противовирусные препараты и вакцины, — поясняет гендиректор ГНЦ вирусологии и биотехнологии «Вектор» Ринат Максютов.
Впрочем, новый мегапроект интересен и биологам, и химикам, и геологам, но, пожалуй, больше всего задач для «СКИФа» поставят материаловеды. Так, атомщикам нужно знать, что происходит с материалом стенок реактора при его эксплуатации. А физики надеются разработать технологию высокопрочной лазерной сварки титановых и алюминиевых сплавов, применяемых в авиа— и ракетостроении. Ну и, конечно, разгадать секреты композитов.
— Для нашего института тут есть фундаментальная научная задача, — подчеркнул директор ИТПМ СО РАН Александр Шиплюк.
Справка «РГ»
Запуск первой очереди проекта «СКИФ» намечен на 2024 год, стоимость строительства оценивается в 37,1 миллиарда рублей. 

Источник