13.10.2024
Что лежит в основе органической химии, какой будет нефтеперерабатывающая промышленность будущего, как взрывы не разрушают, а создают, почему представители промышленности, связанной с производством РЗМ, сегодня особенно нуждаются в государственной поддержке, и какова роль национальных химических обществ — темы, которые стали предметом для разговора специалистов химической науки, образования и промышленности на четвёртом дне XXII Менделеевского съезда по общей и прикладной химии, который проходит на федеральной территории «Сириус».
«Взрыв, помимо разрушений, может носить сугубо созидательный характер», — начал свой пленарный доклад о создании новых материалов с помощью энергии взрыва научный руководитель Волгоградского государственного технического университета академик РАН Владимир Лысак.
Мирное использование энергии взрыва сегодня достаточно обширно: штамповка, сварка, резка, прессование порошков, нанесение покрытий, активация полимеров, обработка семян и так далее.
Одно из первых успешных применений созидательной энергии взрыва — упрочнение металлов. «[есть] две схемы: одна — так называемая «плоская», когда взрывчатка с плоской ударной волной, перпендикулярно направленной сверху вниз, распространяется, и металл упрочняется. Второй вариант — когда инициируется заряд, «скользящая» волна прокатывается по материалу, и происходит упрочнение», — пояснил учёный.
Так появилась возможность упрочнять сложные детали: зубья экскаваторов, крестовины железнодорожных рельс. При этом их износ сокращается на 40-50 %, а срок службы повышается на 40 %, отметил академик.
В 1968 году учёные впервые попробовали использовать взрывы для сварки материалов. «В ряде случаев это является единственно возможным инструментом получения высококачественных слоистых композиционных материалов», — подчеркнул Владимир Лысак.
Он описал этот процесс так: на пластинах располагается взрывчатое вещество, происходит взрыв, и детонационная волна прокатывается по заготовке, соединяя пластины. Получаемые сварные соединения отличаются высокой прочностью, которой невозможно добиться в обычных условиях.
«По производительности процесс не имеет аналогов в мире: соединение площадью 20 м² осуществляется за одну микросекунду <…> Соударение сопровождается эффектом волнообразования, когда металл ведёт себя как жидкость. Если в обычных условиях медь становится пластичной на 40-70 % относительно удлинения, здесь материал испытывает деформацию в 1000 %. За счёт этого происходит эффективное схватывание», — пояснил учёный.
Кроме того, взрыв — удобный генератор высоких давлений, поэтому идея получения с его помощью алмаза из графита тоже показалась учёным многообещающей. «В Институте химической физики им. Н.Н. Семёнова РАН был разработан способ получения детонационного алмаза: графит смешивали с порошкообразным взрывчатым веществом, что значительно удешевляло технологию, и получались частицы микронного размера», — сказал Владимир Лысак.
Область применения наноматериала обширна — от биомедицины до структурных композитов. Однако есть проблема, которую пока не удаётся решить, — обратное превращение из алмаза в углерод. Это серьёзно снижает эффективность детонационных алмазов, заметил докладчик.
