Ученые разработали инновационный метод изготовления порошковых материалов, применяемых в аддитивных технологиях, микроэлектронике, химической промышленности и аэрокосмической сфере. Особенность этой технологии заключается в использовании специализированного оборудования, которое позволяет создавать порошки с нужными характеристиками, включая размер частиц, форму и состав. Эксперты отметили, что такие материалы имеют большое значение для высокотехнологичной промышленности. Новая методика призвана уменьшить импортозависимость в этих отраслях. Подробнее об этом новшестве рассказано в статье «Известий».

Плазмохимический синтез порошков

Проект производства порошковых материалов для аддитивных технологий, микроэлектроники, химической промышленности и аэрокосмической отрасли предложил Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН, входящий в состав центров компетенций НТИ. Представление проекта прошло в рамках лаборатории Венчур.Хаб в ходе проектно-образовательного интенсива «Архипелаг 2025».

Методика отличается тем, что с помощью специализированного оборудования можно задавать размеры частиц, их форму и химический состав порошков. Чистота конечного продукта зависит от качества исходных веществ, рассказали авторы проекта изданию «Известия». При использовании качественных реактивов плазмохимический синтез демонстрирует отличные показатели для различных применений.

— В основе технологии лежит создание особо чистых материалов, что крайне важно для микроэлектроники. На первом этапе проекта мы планируем выпускать порошки с заданными характеристиками, — отметила «Известиям» заведующая Лабораторией технологий материалов и устройств электрохимических источников энергии Любовь Шмыгалева.

Справка «Известий»

Метод плазмохимического синтеза, при котором химические реакции идут в низкотемпературной плазме, позволяет получать мелкодисперсные порошки. Технология подходит для создания порошков из разных материалов — нитридов, карбидов, боридов и оксидов — со скоростью формирования новых частиц.

Как рассказали разработчики, в России сейчас отсутствуют производители порошков для литий-ионных аккумуляторов. Поэтому в первую очередь планируется выпуск и реализация кремнийсодержащих порошков, необходимых в данном сегменте. По своим характеристикам материал нового метода не уступает мировым аналогам и отличается более доступной ценой.

Технология уже защищена патентом, и в будущем предполагается выдача лицензий на модульные установки плазмохимического синтеза, которые можно будет адаптировать под разные производственные нужды в зависимости от требуемых свойств порошков.

— Мы создали уникальную для СНГ установку мощностью до 5 кВт. Сейчас разрабатывается более мощный прототип на 50 кВт. Все элементы оборудования будут производиться в России. Проект способствует укреплению технологического лидерства страны, — сообщила Любовь Шмыгалева.

Со временем такие установки смогут производить более сложные соединения, например, частицы кремния с оксидным покрытием, а мощность оборудования планируется увеличить до 1 МВт.

Объем инвестиций в проект составит 392 млн рублей, отметил руководитель стратегических коммуникаций фонда НТИ Ярослав Федосеев.

Импортозамещение в высокотехнологичной промышленности

Профессор кафедры органической и биомолекулярной химии УрФУ Григорий Зырянов подчеркнул, что данные установки затребованы в России и необходимы ученым. Размер и форма частиц значительно влияют на скорость химической реакции и свойства веществ.

— Например, сферические частицы при контакте ограниченно взаимодействуют из-за небольшой площади соприкосновения. Частицы же с кубической, тетраэдрической или иной формой имеют большую площадь контакта, что ускоряет химические реакции, — пояснил специалист.

Кроме того, при измельчении катализаторов определенным образом увеличивается площадь их поверхности, усиливая эффективность (как в случае нанокатализаторов). Для медицины тонкое измельчение лекарственных веществ улучшает усвоение, добавил Зырянов.

Эксперт НТИ по технологиям Леонид Дробышевич сообщил «Известиям», что в России сохраняется зависимость от импорта оборудования и сырья для производства нано- и микропорошков с необходимыми свойствами. Порошковые материалы играют важную роль в высокотехнологичной промышленности, причем для разных отраслей требуются материалы определенного качества.

— Главным достоинством проекта стала универсальная модульная платформа, которая позволяет создавать разные виды порошков и удовлетворить потребности разнообразных отраслей — от энергетики до медицины, — добавил Дробышевич.

Директор Центра «Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества» МГТУ им. Н.Э. Баумана Евгений Александров отметил, что в России подобных материалов действительно очень мало.

— Эта технология также имеет перспективы для изучения методов получения новых материалов, включая высокоэнтропийные сплавы, где пять и более элементов смешиваются почти в равных долях, и для создания катализаторов, — подчеркнул эксперт.

Интенсив «Архипелаг 2025» проводится с 7 по 17 августа в инновационном центре «Сколково» в рамках Международного форума «Беспилотные системы: технологии будущего».