Материаловедение и аддитивные технологии
رفتن به کانال در Telegram
Канал для всех интересующихся новостями в области материаловедения и аддитивных технологий. Ведётся кафедрой инженерии материалов Передовой инженерной школы (ПИШ) РТУ МИРЭА. tyurina_s@mirea.ru
نمایش بیشتر1 367
مشترکین
+224 ساعت
+87 روز
+1930 روز
در حال بارگیری داده...
کانالهای مشابه
ابر برچسبها
اشارات ورودی و خروجی
---
---
---
---
---
---
جذب مشترکین
سپتامبر '26
سپتامبر '26
+10
در 0 کانالها
اوت '26
+26
در 1 کانالها
Get PRO
ژوئیه '26
+11
در 0 کانالها
Get PRO
ژوئن '26
+10
در 0 کانالها
Get PRO
مه '26
+10
در 0 کانالها
Get PRO
آوریل '26
+13
در 0 کانالها
Get PRO
مارس '26
+26
در 0 کانالها
Get PRO
فوریه '26
+31
در 1 کانالها
Get PRO
ژانویه '26
+29
در 2 کانالها
Get PRO
دسامبر '25
+24
در 2 کانالها
Get PRO
نوامبر '25
+28
در 0 کانالها
Get PRO
اکتبر '25
+33
در 1 کانالها
Get PRO
سپتامبر '25
+21
در 1 کانالها
Get PRO
اوت '25
+14
در 0 کانالها
Get PRO
ژوئیه '25
+19
در 1 کانالها
Get PRO
ژوئن '25
+26
در 0 کانالها
Get PRO
مه '25
+43
در 2 کانالها
Get PRO
آوریل '25
+45
در 1 کانالها
Get PRO
مارس '25
+38
در 0 کانالها
Get PRO
فوریه '25
+49
در 3 کانالها
Get PRO
ژانویه '25
+52
در 2 کانالها
Get PRO
دسامبر '24
+50
در 1 کانالها
Get PRO
نوامبر '24
+48
در 3 کانالها
Get PRO
اکتبر '24
+67
در 2 کانالها
Get PRO
سپتامبر '24
+98
در 3 کانالها
Get PRO
اوت '24
+257
در 2 کانالها
Get PRO
ژوئیه '24
+24
در 2 کانالها
Get PRO
ژوئن '24
+24
در 1 کانالها
Get PRO
مه '24
+41
در 3 کانالها
Get PRO
آوریل '24
+25
در 1 کانالها
Get PRO
مارس '24
+29
در 0 کانالها
Get PRO
فوریه '24
+448
در 4 کانالها
Get PRO
ژانویه '24
+457
در 2 کانالها
Get PRO
دسامبر '23
+555
در 1 کانالها
| تاریخ | رشد مشترکین | اشارات | کانالها | |
| 06 سپتامبر | 0 | |||
| 05 سپتامبر | +2 | |||
| 04 سپتامبر | +1 | |||
| 03 سپتامبر | +2 | |||
| 02 سپتامبر | 0 | |||
| 01 سپتامبر | +5 |
پستهای کانال
| 2 | بدون متن... | 140 |
| 3 | بدون متن... | 161 |
| 4 | بدون متن... | 203 |
| 5 | بدون متن... | 200 |
| 6 |  Разработан термоэлектрический генератор для круглосуточного сбора энергии
⚡️ Исследователи Дальневосточного федерального университета, Института автоматики и процессов управления ДВО РАН и китайских научных центров создали устройство, генерирующее электроэнергию за счёт разницы температур между двумя сторонами, поддерживаемой круглосуточно без активного охлаждения. В основе — термоэлектрический генератор (эффект Зеебека: возникновение ЭДС при градиенте температуры), к двум сторонам которого присоединены микроструктурированные пластины с различными оптическими функциями. Результаты опубликованы в Nano Research.
🔎 Первая пластина (кремний с массивом острых микроконусов, вдохновлённых структурой глаза ночной бабочки) обеспечивает фототермическое преобразование: микрорельеф снижает отражение, увеличивая поглощение солнечного света до 95%, что приводит к нагреву поверхности существенно выше температуры воздуха. Вторая пластина (диоксид кремния с усечёнными микроконусами) служит радиационным охладителем: она слабо поглощает видимый свет, но обладает высоким коэффициентом излучения в атмосферном окне прозрачности (8–13 мкм), через которое тепловое излучение свободно уходит в космическое пространство, обеспечивая пассивное охлаждение поверхности ниже температуры окружающего воздуха.
🔋 Микроструктуры подобраны так, чтобы оптические свойства каждой стороны были оптимальны для своей функции: первая — максимальное поглощение в видимом диапазоне, вторая — минимальное поглощение солнца и максимальное излучение в ИК-окне. Устройство работает круглосуточно: днём нагрев от солнца создаёт перепад температур, ночью охлаждение радиационной панели поддерживает градиент, позволяя продолжать генерацию. Лучшие показатели достигнуты летом, минимальные — зимой; весной и осенью — промежуточные значения.
Разработка не требует внешнего питания или активных систем охлаждения и перспективна для автономных датчиков, малой электроники и систем мониторинга в удалённых районах. Как отмечают авторы, работа закладывает основу для масштабирования и оптимизации конструкций термоэлектрических устройств за счёт эффективных микроструктурированных покрытий. В исследовании участвовали специалисты Харбинского технологического института, Ляонинской академии материалов и других организаций. | 188 |
| 7 |  Разработана отечественная добавка для программируемой оксо-биотрансформации полиэтилена и полипропилена
🌱 Учёные РЭУ им. Г.В. Плеханова запатентовали (патент РФ № 2865453) минеральный композитный мастербатч для модификации полиолефинов, инициирующий двухстадийный процесс разложения: фотоокисление полимерной цепи на воздухе с последующей микробиологической минерализацией до воды, углекислого газа и биомассы. В отличие от известной оксо-добавки d2W (Великобритания), декларировавшей полное биоразложение, но фактически лишь фрагментирующей полимер на микропластик, новая разработка обеспечивает завершённый цикл деградации с финальной утилизацией микроорганизмами.
🔬 Механизм действия основан на введении минерального композита, катализирующего фотоокисление под действием УФ-излучения и тепла: в полимерной цепи образуются гидропероксиды и карбонильные группы, которые затем разрываются, снижая молекулярную массу до олигомерных фрагментов, доступных для почвенных микроорганизмов. Испытания методом Штурма (оценка биоразложения по выделению CO₂) показали, что модифицированная полиэтиленовая плёнка полностью минерализуется в почвенном инокуляте за ~5 лет с учётом предварительного климатического старения. Добавка предназначена для изделий с коротким жизненным циклом (упаковка, одноразовая посуда, сельскохозяйственная плёнка), которые попадают в отходы раньше, чем теряют эксплуатационные свойства.
Разработка не имеет отечественных аналогов; российские переработчики пластмасс вынуждены закупать подобные добавки за рубежом. Выход на рынок обеспечит технологический суверенитет и поможет производителям выполнять нормативы расширенной ответственности производителей (РОП), снижая экологический сбор за счёт подтверждённой биоразлагаемости продукции. На основе добавки уже получена опытная партия модифицированной плёнки, запланировано масштабирование технологии. | 215 |
| 8 |  Новые кристаллы для органической электроники
💎 Исследователи из Новосибирска (Институт неорганической химии СО РАН и НГУ) синтезировали твёрдые растворы на основе фталоцианина цинка (ZnPc) и тетрафторофталоцианина кобальта (CoF₄Pc) — структурных аналогов природных порфиринов. Методом сублимации в вакууме получены как монокристаллы, так и тонкие плёнки, в которых молекулы двух типов распределены равномерно на молекулярном уровне, образуя истинные твёрдые растворы, а не механические смеси. Исследование поддержано РНФ и опубликовано в журнале «Макрогетероциклы».
🔎 Итоговый состав кристаллов не соответствует исходному соотношению компонентов в загрузке. Например, при эквимолярном смешении в кристалле оказывается ~62% ZnPc и ~38% CoF₄Pc, что указывает на различную летучесть и термодинамическую предпочтительность компонентов в процессе сублимации. Это важно для контролируемого синтеза материалов с заданным составом. Кристаллическая структура смешанных образцов наследует упаковку либо чистого CoF₄Pc (альфа-фаза), либо ZnPc (бета-фаза) в зависимости от преобладающего компонента; даже небольшие добавки CoF₄Pc в плёнках способны полностью переключить структурный тип. Атомы фтора в смешанных кристаллах распределяются неравномерно по кристаллографическим позициям, что приводит к формированию новых межмолекулярных контактов, включая усиление водородных связей F···H или ослабление координационных взаимодействий металл-азот.
❌ Оптические спектры демонстрируют плавное смещение полос поглощения в длинноволновую область с увеличением доли ZnPc, что свидетельствует о взаимодействии молекул в твёрдом растворе и позволяет точно настраивать ширину запрещённой зоны и спектральную чувствительность материалов. Инфракрасные спектры подтверждают изменение межмолекулярного окружения: полосы колебаний периферийных атомов водорода и фтора смещаются относительно чистых соединений, отражая изменения в кристаллической упаковке.
Разработанные материалы перспективны для органических полевых транзисторов, газовых сенсоров (селективность к конкретным молекулам), оптических устройств и гибкой электроники. Возможность управления кристаллической структурой и оптическими свойствами простым варьированием состава твёрдого раствора открывает путь к целенаправленному дизайну функциональных органических материалов с заранее заданными характеристиками. | 221 |
| 9 |  Минеральные отложения в варочных котлах целлюлозных заводов
💧 Исследователи Северного (Арктического) федерального университета провели анализ проб отложений на двух целлюлозно-бумажных предприятиях, используя методы инфракрасной спектроскопии, рентгенофазового анализа и сканирующей электронной микроскопии. Установлено, что основной компонент накипи — карбонат кальция (CaCO₃), доля которого в твёрдых осадках достигает 94%. Источником кальция служит не технологическая вода, а сама древесная щепа: до 1,6 кг Ca на каждую тонну абсолютно сухого волокна, что делает невозможным полное устранение проблемы на стадии сырья.
💀 Карбонат-ионы поступают в систему с белым щёлоком — раствором гидроксида натрия, подаваемым на варку; его концентрация варьируется от 11 до 40 г/л в зависимости от эффективности стадии каустизации, где химикаты регенерируют для повторного использования. При встрече ионов Ca²⁺ и CO₃²⁻ в условиях высокой температуры и давления происходит кристаллизация кальцита с образованием плотной корки на стенках котлов и труб.
🔎 Основной управляемый фактор, определяющий скорость образования отложений, — качество белого щёлока, а именно концентрация карбоната натрия. Её нестабильность приводит к тому, что за час с раствором в систему может поступать от 2 до 5 тонн карбонат-ионов, что усиливает накипеобразование. Дополнительный источник кальция — слабый чёрный щёлок (жидкость, используемая для поддержания уровня в котле), состав которого зависит от жёсткости свежей воды на промывку целлюлозы, причём эта жёсткость демонстрирует сезонные колебания, что требует корректировки дозировок защитных реагентов.
Современные методы борьбы с накипью основаны на ингибиторах кристаллизации и диспергаторах, которые либо подавляют зарождение кристаллов, либо изменяют их морфологию, делая осадок рыхлым и легко смываемым. Однако их стоимость и необходимость точного дозирования требуют детального понимания состава потоков. Авторы предлагают сместить фокус борьбы на два управляемых этапа: стабилизацию качества технической воды (снижение жёсткости) и строгий контроль концентрации карбонатов на стадии регенерации белого щёлока. Такой подход позволит снизить расход дорогостоящих ингибиторов, сократить частоту остановок и продлить межремонтный интервал оборудования. Исследование опубликовано в «Известиях вузов. Лесной журнал». | 245 |
| 10 |  Создана послойно-модифицированная нержавеющая сталь
⛓ Учёные Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева получили патент № 2865613 на изобретение «Послойно-модифицированная нержавеющая сталь, полученная аддитивным выращиванием». Технология предполагает чередование слоёв обычной стали и слоёв, модифицированных наночастицами титана и карбида титана (TiC) размером 50–100 нм в пропорции 0,1–0,4% по массе, в процессе послойного формирования изделия методом аддитивного производства. Такая структура обеспечивает повышенный предел прочности и относительное удлинение по сравнению с однородной сталью, что подтверждено экспериментальными данными.
🔎 Введение наноразмерных частиц непосредственно в расплав в процессе печати позволяет локально управлять свойствами по объёму детали, сохраняя коррозионную стойкость аустенитной нержавеющей стали (содержание хрома >12%). Механизм упрочнения связан с дисперсным армированием: наночастицы TiC выступают в роли барьеров для движения дислокаций, а равномерное распределение карбидов и интерметаллидов по границам слоёв повышает сопротивление пластической деформации. При этом сохраняется пластичность, что критично для конструкций, работающих в условиях циклических и ударных нагрузок. Аддитивное выращивание обеспечивает возможность изменения структуры и свойств по сечению изделия, что недостижимо при традиционных методах литья или прокатки.
Технология ориентирована на применение в энергетике, химической и нефтегазовой промышленности (трубопроводы, ёмкости, компрессоры, клапаны), авиационно-космической и судостроительной отраслях, а также для крупногабаритных деталей, изготавливаемых методом электродуговой наплавки проволоки (WAAM). Снижение частоты ремонтов и повышение надёжности оборудования за счёт локального упрочнения — ключевые практические эффекты разработки. Изобретение расширяет возможности аддитивного производства, позволяя создавать конструкции с градиентными свойствами без дополнительной термообработки и механической обработки. | 264 |
| 11 |  Разработано новое ультрачёрное композитное покрытие, поглощающее 99,9% видимого света
🧪 Исследователи Nipsea Group (Шанхай) создали композитное покрытие на основе смеси технического углерода и углеродных нанотрубок, которое поглощает около 99,9% видимого света (коэффициент отражения ~0,08% в видимом диапазоне). Разработка, описанная в журнале Matter & Light, сочетает экстремальную светопоглощающую способность с практической долговечностью, что отличает её от известных лабораторных аналогов, остающихся хрупкими и сложными в нанесении.
🔎 Принцип действия основан на π-взаимодействии между частицами технического углерода и нанотрубками, которое обеспечивает их самоорганизацию в связанную структуру, многократно рассеивающую и поглощающую свет внутри покрытия, а не отражающую его от поверхности. По характеристикам материал приближается к специализированным нанотрубочным системам: для сравнения, коэффициент отражения Vantablack составляет около 0,05%, вертикально ориентированных массивов нанотрубок — до 0,04%. Новая разработка (0,08%) несколько уступает им по абсолютной черноте, однако выигрывает в стабильности и практичности.
🔬 Ключевое отличие от Vantablack и аналогичных покрытий — структурное. Vantablack представляет собой вертикально ориентированный массив углеродных нанотрубок, выращиваемых на подложке сложным и дорогостоящим методом химического осаждения из газовой фазы. Такая структура даёт минимальное отражение, но крайне чувствительна к механическим воздействиям и плохо адгезирует к большинству поверхностей. Китайские исследователи использовали композитный подход: нанотрубки в их покрытии не требуют строгой вертикальной ориентации, а распределены в смеси с техническим углеродом, что упрощает нанесение и повышает адгезию. Испытания подтвердили устойчивость: образцы выдержали 10 дней в водяной бане при 40°C и две недели при 95% влажности без визуальных дефектов, успешно пройдя стандартные тесты на адгезию. Это принципиально меняет перспективы применения ультрачёрных покрытий — от лабораторных демонстраций к реальной эксплуатации.
Для автомобильной индустрии разработано решение с глянцевым верхним слоем, сохраняющим восприятие объёма и дизайнерских линий кузова при сохранении основного светопоглощающего эффекта. По словам исследователя Чживэя Лю, глубокий чёрный цвет традиционно является премиальным выбором для люксовых автомобилей, и новый материал отвечает этому запросу. Однако масштабирование производства наноматериалов остаётся вызовом: требуется улучшение технологичности и стабильности состава. Тем не менее, разработка знаменует переход ультрачёрных покрытий из разряда лабораторных курьёзов в сторону практически применимых материалов. | 282 |
| 12 |  Разработан прототип 3D-принтера, использующий ASIC-чипы для майнинга биткоина в качестве нагревательного элемента печатной платформы
♨️ Инженер Энди Прокопик представил прототип 3D-принтера Proof of Print, в котором четыре ASIC-чипа Bitmain BM1362, предназначенные для добычи криптовалюты, одновременно выполняют функцию нагрева стола. Вместо традиционного резистивного нагревателя система отводит тепло от работающих чипов через металлическое основание, выполняющее роль радиатора и самой платформы. Таким образом, энергия, которая обычно рассеивается впустую, используется для поддержания целевой температуры печатного стола.
🔬 Принтер собран на базе открытой конструкции Voron. В зависимости от требуемой температуры платформы (для большинства пластиков — 75–80°C) система динамически изменяет тактовую частоту ASIC: при необходимости нагрева чипы начинают майнить с более высокой скоростью (до 500 GH/s в среднем), а по достижении заданной температуры — снижают хешрейт, предотвращая перегрев. Такой подход позволяет заменить дорогостоящие нагревательные элементы на уже существующие вычислительные мощности, одновременно генерируя небольшой доход от майнинга.
🔎 Концепция ориентирована в первую очередь на печатные фермы, где принтеры работают круглосуточно и расходуют значительную электроэнергию на поддержание тепла. Использование тепла от ASIC потенциально окупает часть эксплуатационных затрат. Однако проект находится на ранней стадии прототипа: экономическая целесообразность зависит от волатильности биткоина, а для коммерческой реализации требуется решить вопросы надёжности, интеграции прошивки и поддержки.
Тем не менее, идея утилизации тепла вычислительных чипов в качестве основного источника энергии для 3D-печати представляет собой нестандартное инженерное решение на стыке аддитивных технологий и энергоэффективности. | 243 |
| 13 |  Стартап представил настольную LPBF-систему для печати металлом по цене ниже $10 000
🖨 Компания Scrap Labs (Колорадо, США) анонсировала на фестивале Rocky Mountain RepRap Fest 2026 систему Scrap 1 — компактный 3D-принтер для лазерного порошкового плавления (LPBF), ориентированный на малые мастерские, лаборатории и учебные заведения. Стоимость комплекта для самостоятельной сборки — $9 600 (с 1 мая 2026 года — $14 200), полностью собранная система — $17 990.
⚙️ Scrap 1 имеет рабочее поле 100×100×100 мм при габаритах 43×50×57 см и массе 30 кг. Питание — однофазное (до 500 Вт). Лазер мощностью 200 Вт (длина волны 915 нм) с пятном ~135 мкм обеспечивает скорость сканирования до 1500 мм/с, толщина слоя — 20–100 мкм. Заявленная плотность деталей — более 99%. Поддерживаются нержавеющая и инструментальная стали, медь, никелевые сплавы и кобальт-хром.
🔥 Технология LPBF позволяет создавать детали со сложной внутренней геометрией, недостижимой при традиционной обработке. Система оснащена комбинированным охлаждением и HEPA-фильтрацией. Принтер построен на открытой архитектуре: управление через веб-интерфейс, прошивка Klipper, совместимость со слайсерами PrusaSlicer, OrcaSlicer и собственным ScrapSlicer — это упрощает переход с пластиковой печати и избегает проприетарных экосистем.
💡 Стартап основан Мэттом Вудсом, бывшим инженером SpaceX. По его словам, снижение цены достигнуто не упрощением, а инженерной оптимизацией: «В отрасли много перепроектирования, и когда накапливаешь мелкие улучшения, цифры начинают сходиться». Целевая аудитория — университеты, техникумы, моторспорт и дизайн-студии, ранее заказывавшие детали на стороне.
Система прошла этап подтверждения концепции (декабрь 2025 г.), сейчас в альфа-тестировании, поставки запланированы на начало 2027 года. Реальная производительность и безопасность при работе с легковоспламеняющимися порошками пока не подтверждены, но сама попытка сделать LPBF доступной для рабочего стола — значимый шаг для отрасли. | 274 |
| 14 |  Разработан 3D-печатный «дайвинг-костюм» для киборгов-тараканов, позволяющий им работать под водой до трёх часов
🪳 Исследователи Наньянского технологического университета (Сингапур) создали миниатюрное носимое устройство для киборгов-тараканов (живых насекомых с имплантированными электродами для дистанционного управления), которое обеспечивает их кислородом при погружении в воду. Устройство, напечатанное на 3D-принтере, имеет размеры около 10×10 мм и крепится на спинку насекомого, практически не ограничивая его подвижность. Разработка, опубликованная в Nature Communications, позволяет использовать киборгов-насекомых в затопленных завалах, узких дренажных трубах и других труднодоступных местах, куда не могут проникнуть традиционные роботы.
🔬 Ключевой элемент системы — химический генератор кислорода, в котором пероксид водорода вступает в реакцию с диоксидом марганца, выступающим в роли катализатора. Вырабатываемый кислород по четырём силиконовым трубкам подаётся непосредственно к дыхальцам (стигмам) таракана — отверстиям, через которые насекомое дышит. Это позволяет ему сохранять активность даже в условиях низкого содержания кислорода в воде. Без устройства насекомые выживали под водой всего несколько минут; с ним они оставались подвижными до трёх часов. Конструкция использует биологическую эффективность насекомого: таракан самостоятельно передвигается в узких и неровных пространствах, а человек лишь задаёт направление через электростимуляцию, что исключает необходимость в сложных двигателях и тяжёлых батареях.
Испытания проводились в лабиринтах из трубок, имитирующих затопленные инженерные коммуникации и завалы; тараканы сохраняли скорость движения, сопоставимую с передвижением по суше. Технология расширяет область применения киборгов-насекомых за пределы сухих условий, где они ранее использовались для поисково-спасательных операций и инспекции инфраструктуры. 3D-печать миниатюрного корпуса с точными каналами для газовых трубок и электродов демонстрирует возможности аддитивных технологий в создании функциональных интерфейсов между живыми организмами и электронными системами. Как отмечает профессор Хиротака Сато, расширение рабочих параметров киборгов-насекомых на подводную среду может повысить эффективность спасательных операций в районах, пострадавших от наводнений. | 293 |
| 15 |  Китайские учёные разработали технологию голографической 3D-печати, формирующую микрообъекты целиком за 0,6 секунды
🖨 Исследователи Университета Цинхуа представили метод цифрового некогерентного синтеза голографических световых полей (Synthesis of Holographic Light Fields), который позволяет отверждать трёхмерные объекты внутри объёма фотополимерной смолы практически мгновенно, без послойного наращивания и механического сканирования. Традиционные аддитивные технологии строят изделие последовательно, слой за слоем, что занимает часы и даже дни; DISH заменяет механические перемещения управляемым светом, действуя скорее как объёмный проектор, чем как принтер. Система проецирует трёхмерное голографическое световое поле непосредственно в объём смолы, и там, где интенсивность излучения соответствует заданной модели, материал полимеризуется, формируя готовый объект. В тестах печать полностью сформированных образцов заняла всего 0,6 секунды при скорости до 333 мм³/с.
🔬 Ключевая инновация — использование высокоскоростного вращающегося перископа, проецирующего свет под множеством углов в неподвижный резервуар со смолой. Перекрывающиеся голографические поля формируют точные микроструктуры, которые уточняются через итерационную вычислительную оптимизацию. Разрешение печати достигает 19 мкм в диапазоне глубин 1 см с сохранением деталей до 12 мкм — около пятой части толщины человеческого волоса. Метод совместим с акрилатами различной вязкости.
🔎 Устранение компромисса между скоростью и разрешением открывает новые возможности в биомедицине (быстрое изготовление высокоточных тканевых моделей для тестирования лекарств и регенеративной медицины), микро-робототехнике и гибкой электронике (печать сложных изогнутых взаимосвязанных деталей), а также в производстве компонентов для фотоники, камер и микроэлектромеханических систем (MEMS).
Ограничения метода связаны с небольшими размерами объектов и сложностью голографического управления светом, однако сама концепция превращает свет в среду прямого цифрового производства. При этом сверхбыстрая полимеризация позволяет объекту полностью затвердеть ещё до того, как гравитация успеет вызвать его деформацию или опускание в жидкой смоле, — это открывает путь к непрерывному масс-производству: достаточно интегрировать DISH с проточным каналом, где свежеотверждённые изделия автоматически покидают зону печати, уступая место следующим порциям материала. Результаты опубликованы в журнале Nature. | 270 |
| 16 |  3D-печать керамикой. Часть 2
Как работает 3D-печать керамикой: стереолитография (SLA)
🚫 В основе разработки ЦАТ лежит метод лазерной стереолитографии (SLA) — один из наиболее перспективных подходов в аддитивном производстве керамики. В отличие от традиционных методов формовки (литьё из шликера, сухое прессование, гель-формование), стереолитография позволяет создавать детали сложной конфигурации с внутренними полостями, каналами и микрорельефом, недостижимыми при классической механической обработке.
🧂 Технологический процесс включает несколько ключевых этапов. В жидкий фотополимер добавляют керамический порошок (Al₂O₃, ZrO₂, SiC, Si₃N₄ и др.), получая густую пасту с содержанием твёрдой фазы до 50% по объёму. Затем с помощью УФ-лазера (длина волны ~355 нм) происходит послойное затвердевание контура детали — луч сканирует поверхность, запуская реакцию фотополимеризации. После удаления излишков пасты «зелёную» заготовку подвергают двухстадийной термической обработке: сначала выжигают полимерное связующее при 200–500°C, затем проводят спекание при 1400–1700°C для формирования монолитной керамической структуры.
Ключевые научно-технические аспекты метода:
📍 Реологические свойства пасты критически влияют на качество печати. Оптимальная вязкость для большинства SLA-принтеров составляет ≤3 Па·с при содержании твёрдой фазы ≥40% по объёму, однако современные установки (например, Ceramaker 300) позволяют работать с суспензиями вязкостью до 28 Па·с. Повышение температуры снижает вязкость и улучшает текучесть материала, что особенно важно для высоконагруженных составов.
📍 Фотополимеризация требует тщательного подбора фотоинициаторов и длины волны лазера. Для материалов с высоким коэффициентом рассеяния и светопоглощения (например, BaTiO₃) могут потребоваться длина волны >400 нм, чтобы избежать дефектов микроструктуры. Керамические частицы влияют на глубину отверждения и латеральное разрешение, поэтому состав пасты должен быть оптимизирован для конкретного материала.
📍 Усадка при спекании — один из главных вызовов технологии. Потери объёма могут достигать 20–30%, что требует компенсации на этапе 3D-моделирования и точного контроля температурных режимов. Для минимизации усадки используют субмикронные порошки и добавляют спекающие добавки.
Практические результаты подтверждают эффективность метода: методом SLA получают лёгкие оптические зеркала из карбида кремния (SiC) с плотностью 93,5% и массой на 40% меньше традиционных аналогов. Керамика из диоксида циркония (ZrO₂) демонстрирует прочность на изгиб 154–182 МПа, вязкость разрушения 6,3 МПа·м¹/² и твёрдость 13,9 ГПа — характеристики, сопоставимые с изделиями, полученными классическими методами прессования и спекания. Структура границ зёрен однородна как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях, что обеспечивает изотропию механических свойств.
Спектр применяемых материалов постоянно расширяется: от оксидов (Al₂O₃, SiO₂, ZrO₂) до нитридов (Si₃N₄, AlN) и карбидов (SiC, TiC). В сочетании с возможностью быстрой смены цифровой модели и отсутствием необходимости в дорогостоящей оснастке это делает керамическую стереолитографию незаменимым инструментом для авиакосмической, медицинской и электронной промышленности, где востребованы сложные компоненты с высокими эксплуатационными требованиями. | 293 |
| 17 | 3D-печать керамикой. Часть 1
ЦАТ осваивает 3D-печать керамикой для деталей авиадвигателей
🔥 Центр аддитивных технологий приступил к отработке технологии 3D-печати высокотемпературной керамикой. Новый метод позволяет изготавливать детали авиационных двигателей, выдерживающие температуру свыше 1500°C, что критически важно для создания перспективных силовых установок с повышенной тягой и ресурсом.
🖨 На площадке ЦАТ установили промышленный 3D-принтер, разработанный компанией «Ретех». Оборудование позволяет изготавливать керамические изделия с толщиной стенки до 15 мм, обеспечивая высокое качество деталей благодаря применению новых составов материалов и оптимизированных режимов термообработки. Технология считается одной из самых сложных в аддитивной индустрии: уже при толщине стенки 6–8 мм стандартные режимы термообработки могут привести к возникновению трещин на поверхности.
🔎 В настоящее время специалисты отрабатывают процессы изготовления тиглей для плавки жаропрочных сплавов, керамических стержней для литья лопаток газотурбинных двигателей, термопарных чехлов и фильтрующих элементов. Как отметил генеральный директор ЦАТ Алексей Мазалов, применение керамики позволяет внедрять новые решения при создании двигателей, в том числе изготавливать стержни для литья лопаток и повышать устойчивость деталей к высоким температурам.
Освоение этой технологии — важный шаг в импортозамещении, позволяющий заменить дорогостоящую импортную оснастку в литейных и термических цехах различных отраслей промышленности. | 278 |
| 18 |  Разработан гибридный инфракрасный сенсор, объединяющий в одном кристалле фотоэлектрический и пироэлектрический механизмы регистрации излучения
👁 Международный коллектив учёных, включающий исследователей НИТУ МИСИС, МПГУ, РКЦ и МИЭМ НИУ ВШЭ, создал инфракрасный детектор на основе монокристаллов теллурида свинца (PbTe), легированного индием, способный регистрировать излучение одновременно двумя физическими способами: как классический фотодиод (фотоэлектрический эффект) и как тепловой сенсор (барьерный пироэлектрический эффект). Работа опубликована в Journal of Applied Physics (Q2) при поддержке РНФ (проект № 23-79-00056) и Минобрнауки России (№ FSME-2025-0002).
🔎 Традиционные инфракрасные детекторы работают по одному из двух принципов: фотоэлектрические датчики преобразуют фотоны в электрический сигнал за счёт генерации электронно-дырочных пар, а тепловые (болометрические или пироэлектрические) сенсоры регистрируют изменение температуры материала под действием излучения. Авторам удалось объединить оба механизма в одном полупроводниковом элементе. В диапазоне средневолнового ИК-излучения (2–5 мкм) устройство работает как фотодиод: фотоны с энергией, превышающей ширину запрещённой зоны, генерируют электронно-дырочные пары, создавая фототок. При облучении излучением с длиной волны 10,6 мкм (энергия фотонов ниже ширины запрещённой зоны) включается тепловой механизм — барьерный пироэлектрический эффект.
💡 Ключевая научная новизна заключается в том, что пироэлектрический эффект — возникновение электрического заряда при изменении температуры — классически считается возможным только в кристаллах без центра симметрии (например, титанат бария, танталат лития). Теллурид свинца обладает центросимметричной кристаллической решёткой и в обычных условиях пироэлектрических свойств не проявляет. Однако легирование индием и формирование p–n-перехода создают встроенное электрическое поле, нарушающее локальную симметрию и сдвигающее ионные подрешётки относительно друг друга. Благодаря сильной температурной зависимости диэлектрической проницаемости PbTe, это приводит к появлению пироэлектрического отклика, при этом стандартные фотоэлектрические характеристики сохраняются.
Экспериментальные образцы протестированы в диапазоне температур от –233 до –83°C, характерном для высокочувствительных ИК-детекторов. Испытания подтвердили высокую чувствительность в фотоэлектрическом режиме, устойчивый тепловой отклик и стабильность характеристик при длительной работе. Разработанная архитектура открывает путь к созданию универсальных компактных матричных сенсоров, способных одновременно анализировать спектральные и тепловые характеристики объектов, что перспективно для тепловидения, систем ночного видения, промышленной диагностики и научных исследований, а также для различного рода спектрального анализа. | 291 |
| 19 |  Сибирские учёные превратили пластиковые отходы в авиационное топливо
🚀 Исследователи Новосибирского государственного университета и Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН получили патент на способ приготовления композитного катализатора для гидроочистки и изомеризации пиролизного масла — продукта термического разложения смешанных пластиковых отходов (полиэтилена, полипропилена и их смесей) — с получением высококачественных керосиновых и дизельных фракций. Разработка, не имеющая аналогов на рынке, прошла испытания и внедряется на производстве компании ООО «Ониум плюс» (Москва). Катализатор сочетает гидрирующий металлический компонент с цеолитом ZSM-23, обеспечивающим изомеризацию углеводородов и позволяющим формировать частицы заданного размера (0,2–1 мм) для работы в реакторах малого диаметра.
⛽️ Пиролизное масло, полученное из пластиковых отходов, содержит высокую долю непредельных углеводородов (алкенов) и ароматических соединений, что затрудняет его переработку с использованием традиционных нефтяных катализаторов. Для получения топлива, пригодного для авиационных двигателей, требуется решить три задачи: гидрирование непредельных углеводородов до насыщенных (предотвращение нагарообразования), изомеризация углеводородов (снижение температуры застывания и помутнения топлива) и сохранение фракционного состава в диапазоне температур кипения керосиновых и дизельных топлив. Авторы показали, что использование цеолита ZSM-23 с одномерной системой каналов позволяет значительно улучшить низкотемпературные свойства продукта, приблизив их к стандартам авиационного топлива Jet A-1, а по ряду параметров — превзойти их.
⚗️ Технология основана на двухэтапной схеме: раздельные пиролиз и каталитическая переработка, что технически проще и обеспечивает лучший контроль над составом продукта по сравнению с совмещённым процессом. Для промышленного применения выбрана конфигурация с множеством тонких реакторов (диаметром от 2 мм до 1 см) вместо одного большого, что позволяет наращивать производительность за счёт количества трубок. Для таких реакторов необходимы прочные частицы катализатора, устойчивые к истиранию и пылеобразованию. Учёные разработали и запатентовали способ получения гранул с повышенной механической прочностью, опробовав методы гранулирования, дробления экструдатов и распылительной сушки, а также применение порообразующих темплатов для повышения устойчивости к дезактивации.
В настоящее время катализатор оптимизирован для модельного сырья (смесь полиэтилена и полипропилена). Следующий этап — адаптация к реальному пиролизному маслу, полученному из отходов городской свалки на многотоннажной промышленной установке; его состав значительно отличается, и разработанный катализатор для него не подходит. Однако, как подчёркивают авторы, работа с модельным сырьём дала понимание принципов настройки каталитической системы, и для реального сырья будет создан новый состав. Совместно с индустриальным партнёром планируется создание пилотной лаборатории в новом кампусе НГУ для оперативной адаптации катализаторов под изменяющиеся состав сырья и требования к конечному продукту. | 293 |
| 20 |  Предложен новый твердый электролит для натрий-ионных аккумуляторов
🪫 Исследователи МГУ, ИХТТМ СО РАН, ФИЦ ПХФ и МХ РАН, Кольского научного центра РАН, Самарского государственного медицинского университета и других институтов провели систематический поиск перспективных твердых электролитов для натрий-ионных аккумуляторов. Вместо эмпирического перебора составов применена многостадийная стратегия компьютерного скрининга: геометрико-топологический анализ кристаллической решетки, расчет барьеров миграции методом валентных усилий связи, кинетическое Монте-Карло моделирование и квантово-химические расчеты (ab initio). Из тысяч кандидатов в базе ICSD отобраны шесть соединений, лидером среди которых стал оксофторид ниобия-натрия Na₂NbOF₅. Работа опубликована в Journal of Physics and Chemistry of Solids.
🔬 Теоретические расчеты предсказывали для Na₂NbOF₅ объемную ионную проводимость 6,6×10⁻³ См/см при комнатной температуре и ширину запрещенной зоны более 4 эВ (отсутствие электронной проводимости). Ключевое преимущество материала — возможность синтеза на воздухе без использования герметичных инертных боксов, что критически отличает его от многих сульфидных и галогенидных электролитов, разлагающихся от следов влаги. Однако экспериментальный гидротермальный синтез выявил наличие примеси NaF (около 12,3 мас.%), которая сама является диэлектриком и блокирует ионный транспорт. Кроме того, при попытке высокотемпературного спекания для получения монолитной керамики примесный NaF вступает в реакцию с остаточной влагой с выделением токсичного фтороводорода, что делает традиционное спекание невозможным.
Из-за этого образцы были спрессованы в таблетки при комнатной температуре («холодное» прессование).
🤩 Измеренная методом импедансной спектроскопии проводимость составила 1,03×10⁻⁶ См/см при 25°C — в тысячи раз ниже теоретической. Однако авторы подчёркивают, что это значение является нижней оценкой, и даже в неспечённом виде с изолирующей примесью проводимость сопоставима с показателями многих известных твердых электролитов (например, Na₃InCl₆ или Na₄P₂S₆) в их оптимальном состоянии.
Для материала предложены два пути внедрения. Краткосрочный — использование порошка Na₂NbOF₅ в качестве активного наполнителя в композитных твердополимерных электролитах, где полимерная матрица не требует высокотемпературного спекания, а частицы электролита создают быстрые каналы миграции ионов. Долгосрочный — доработка синтеза для полного удаления примеси NaF с последующим применением искрового плазменного спекания в контролируемой сухой атмосфере, которое позволяет получить плотную керамику за секунды, предотвращая термическое разложение. Работа хорошо демонстрирует современный подход к поиску материалов: от цифрового предсказания через экспериментальную проверку до инженерного решения проблем. | 260 |
