Лауреаты премии Правительства Москвы молодым учёным за 2024 год
С 2013 года молодым учёным ежегодно присуждается премия Правительства Москвы. Вручается она в двух областях: за достижение выдающихся результатов фундаментальных и прикладных научных исследований в области естественных, технических и гуманитарных наук (исследования) и за разработку и внедрение новых технологий, техники, приборов, оборудования, материалов и веществ, содействующих повышению эффективности деятельности в реальном секторе экономики и социальной сфере города Москвы (разработки). В каждой области — 11 номинаций.
Претендовать на премию могут молодые учёные из столичных организаций: аспиранты, научные работники, специалисты и кандидаты наук, не достигшие возраста 36 лет, и доктора наук до 40 лет включительно. Работы оценивают эксперты Российской академии наук и члены Совета по науке при Департаменте образования и науки города Москвы.
В 2024 году на конкурс было подано 1332 заявки, премии удостоились 50 работ — лауреатами стали 78 человек. Размер премии увеличился вдвое по сравнению с предыдущим годом и составил 4 млн рублей. Торжественная церемония награждения победителей конкурса состоялась в феврале 2025 года.
Представляем две работы, удостоенные премии за исследования, выполненные в номинациях «Химия и науки о материалах» и «Науки о Земле».
Полиэтиленовый композит для сверхточный 3D-печати
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) — конструкционный материал, который находит применение для производства самых разных изделий: от высокопрочных труб, канатов и тросов для буксировки судов до синтетического ледового покрытия и эндопротезов позвонков и суставов. Столь широкое использование связано со свойствами этого полимера — высокими прочностью и ударной вязкостью в широком диапазоне температур, износо-, морозо- и трещиностойкостью. Одновременно материал устойчив к агрессивным средам и обладает биосовместимостью. Такое сочетание полезных свойств обусловлено его структурными особенностями и сверхвысокой молекулярной массой.
Но у сверхвысокомолекулярного полиэтилена есть и недостатки. Один из них — высокая вязкость его расплава: при нагревании полимер не переходит в вязкотекучее состояние (то есть не приобретает текучесть). Из-за этого методы переработки сверхвысокомолекулярного полиэтилена ограничиваются горячим прессованием, поршневой экструзией и гель-формованием.
Проблему способна решить 3D-печать методом селективного лазерного спекания — высокопроизводительная технология. Для этого метода аддитивного производства нужны порошок полимера и лазер. Изделие спекается слой за слоем по заданной программе и приобретает задуманную форму с высокой точностью. Частицы порошка для данной технологии должны быть сферической (или близкой к ней) формы, диаметром от 10 до 60 мкм, что обеспечивает текучесть порошка, и обладать низкой склонностью к уплотнению при встряхивании.
Для изделий, изготовленных из порошков сверхвысокомолекулярного полиэтилена методом селективного лазерного спекания, характерны высокая пористость и низкая прочность. Но проблемы можно избежать, если в частицы полимерного порошка вводить неорганические добавки. Теплопроводность полимера при этом улучшается, наблюдается его более равномерный прогрев в ходе спекания и более однородная последующая кристаллизация порошкового слоя, в результате готовые изделия меньше подвержены короблению. Чтобы свойства синтезированных частиц удовлетворяли предъявляемым критериям, приходится использовать многостадийные процессы их изготовления.
Сотрудники Института химической физики им. Н. Н. Семёнова РАН (ИХФ РАН) разработали новые порошковые композиты на основе сверхмолекулярного полиэтилена, которые обладают требуемыми для послойного селективного лазерного спекания реологическими свойствами (текучестью). Материалы получают прямым синтезом полимера (полимеризацией этилена) на поверхности неорганического наполнителя (Al2O3 или Аl), активированной катализатором. В результате частицы наполнителя покрываются плотным слоем полимера, при этом частицы композита повторяют форму частиц наполнителя и не слипаются. Размер частиц порошка можно настраивать, меняя толщину полимерной прослойки непосредственно во время синтеза и размер частиц исходного наполнителя.