"Во-первых, сам метод, который применили экспериментаторы, – новый. Это сочетание разной обработки – это надо придумать. А мы свою новизну привнесли в том, что мы механизмы поняли, объяснили, как это происходит. Мы помогли экспериментаторам понять, как происходит формирование материала. Это ни в микроскопе не посмотришь, ни внутрь оборудования не заглянешь, а мы можем это с помощью компьютера сделать (и очень хочется, чтобы экспериментаторы знали о таких исследованиях). А для чего это? Для того, чтобы дальше можно было формировать другие композиты. Мы выявили все закономерности, теперь можем прогнозировать новые композиты, новые материалы", – сказала заведующая молодежной лабораторией ИПСМ РАН, профессор РАН, доктор физико-математических наук, научный руководитель двух медалистов РАН Юлия Баимова в программе "Земля Санниковой" на "Радио России-Башкортостан" во вторник, 5 августа 2025 г.
Также в студии – аспирант, младший научный сотрудник молодежной лаборатории ИПСМ РАН, медалист РАН Полина Полякова.
С помощью компьютерного моделирования ученые (по запросу экспериментаторов) вычислили закономерности формирования композитов на атомарном уровне. За эту работу Полина Полякова награждена медалью РАН в области машиностроения и механики. Вручение медали ожидается в сентябре 2025 г.
О научных руководителях
Полина Полякова: "В нашем институте это Юлия Айдаровна и Радик Рафикович (Мулюков, академик РАН, научный руководитель Института проблем сверхпластичности металлов, доктор физико-математических наук, профессор – Ред.) Радик Рафикович выступал со стороны экспериментаторов, а Юлия Айдаровна – со стороны теоретиков. Это наш союз, который нас привел к медали РАН".
- Всего РАН ежегодно вручает 21 медаль (студентам и молодым ученым) по основным научным направлениям.
Об уникальности (фрагмент беседы)
– Вед.: Быть медалистом РАН престижно, почетно и…
– Юлия Баимова: Уникально.
– Полина Полякова: Да, я второй медалист РАН, у Юлии Айдаровны опять же.
– Вед.: И это тоже уникально. Юлия Айдаровна, можете открыть секрет воспитания, взращивания сразу двух медалистов РАН?
– Юлия Баимова: Они ко мне пришли уже отличными учеными. Я выбирала их из наших студентов, и они сами захотели заниматься наукой. Результат налицо.
- Выпускная квалификационная работа (магистерская диссертация) Полины Поляковой называется: "Исследование мпетодом молекулярной динамики механических свойств двухкомпонентных композитов на основе алюминия".
Полина Полякова: "Я пришла к Юлии Айдаровне на втором курсе бакалавриата и с тех пор занималась композитами – четыре года в общей сложности. Эта научная работа в 2021 году стала лучшей в республике Башкортостан среди молодых ученых в номинации "Наноматериалы"; в 2023 году она стала лучшей среди студентов города Уфы; в этом году эта научная работа удостоилась медали РАН. Конечно, мы рады".
Для справки:
Из магистерской диссертации: "Композиты – многокомпонентные материалы, состоящие, как правило, из пластичной основы (матрицы), армированной наполнителями, обладающими высокой прочностью, жесткостью и т.д. Сочетание разнородных веществ приводит к созданию нового материала, свойства которого количественно и качественно отличаются от свойств каждого из его составляющих. Варьируя состав матрицы и наполнителя, их соотношение, и ориентацию наполнителя, получают широкий спектр материалов с требуемым набором свойств".
О силе диффузии
Полина Полякова: "В нашем случае у нас есть алюминиевая матрица, в которую мы добавляли атомы металла: магния, меди, титана и ниобия. И получали композит. То есть это перемешанные атомы двух металлов. Если взять алюминий и магний по отдельности, оба металла уступают по своим механическим свойствам железу и т.д., а если смешать алюминий и магний, то мы повышаем их прочность. Алюминий используется в промышленности, но его прочность достаточно низкая, поэтому можно предложить вот такие альтернативы".
Юлия Баимова: "Все знают, что алюминиевую ложку можно погнуть руками – алюминий легкий, мягкий, а как сделать его прочнее? Над этой проблемой бьются годами. Есть разные способы упрочнения алюминия. И вот экспериментаторы в нашем институте под руководством академика Мулюкова придумали такую задачу: добавить медь, например, магний или ниобий и получить более прочный материал. Придумали, как это сделать: сначала прокрутить под прессом, под большим давлением и потом применить температуру, чтобы это все хорошенько перемешалось. В результате в мягком алюминии появились твердые частицы. И мы получили прочный материал".
Полина Полякова: "И прочность (композита) превышала прочность самих металлов в 10-15 раз".
- Металломатричные композиционные материалы на основе алюминия имеют широкое применение во многих областях, включая автомобильную и авиакосмическую промышленность, строительную отрасль.
Также в интервью:
– "Сейчас в науке есть тренд на визуал", – о том, как важно красиво представить результаты исследований;
– "Мы можем отследить буквально каждый атом", – о компьютерном моделировании;
– "Замоделировать очень просто, если знаешь, как", – о преимуществах метода;
– "Наиболее яркая диффузия наблюдалась там", – о совместимости на атомарном уровне алюминия и магния;
– "В нашем институте есть такая установка", – о методе кручения под высоким давлением, как способе получения композиционных материалов на основе алюминия;
– "Взрывы тоже были", – еще об экспериментах;
– "Здорово, когда экспериментаторы готовы сотрудничать", – еще о преимуществах союза с теоретиками;
– "Здесь мы подвели итоги того, что мы знаем про графен", – о книге, представленной в студии;
– "Это большой праздник для нас", – о 40-летии ИПСМ, которое будет отмечаться 6 октября 2025 г. в Конгресс-холле;
– "Это величайшее достижение для нашей страны", – о технологии, которая была разработана в ИПСМ;
– "Думаю, в ближайшем будущем мы что-нибудь замечательное сделаем с этими композитами", – о факторе времени в науке;
– "По-моему, это чудо", – о том, как стать самым молодым профессором РАН;
– "Верить в силу науки больше, чем во что бы то ни было" – о личном девизе.
На столе в студии представлены распечатанные на 3Д-принтере макеты углеродных материалов.
О наглядности
Юлия Баимова, заведующая молодежной лабораторией ИПСМ РАН, профессор РАН, доктор физико-математических наук, научный руководитель двух медалистов РАН, в соавторстве с академиком Мулюковым написала книгу "Графен, нанотрубки и другие углеродные наноструктуры": "Все эти структуры представляют макеты углеродного аэрогеля. Те наноматериалы, которые мы изучаем, нельзя потрогать, даже в микроскоп разглядеть очень сложно – нужны очень мощные микроскопы. И чтобы люди понимали, что мы делаем, чем занимаемся, что это за уникальные структуры, вот, пожалуйста, "пчелиные соты": оказывается, углерод может выстраиваться таким вот образом самостоятельно, без всяких "пчел". И подобно меду можно эти соты чем-то заполнить, сделать композит или устройство для транспортировки водорода в этих самых "сотах".
- Углерод способен принимать очень большое количество разных форм.
И вот здесь (на белом макете) как будто бы графеновые кусочки переплетены в такую сетку. И это тоже матрица для композита. Моя ученица Лилия Сафина два года назад выиграла медаль РАН как раз за такой композит. Мы заполняли эти пустоты металлом и получили абсолютно новый тип композита: прочный, пластичный".
