Проблема, решение которой нашли университетские таланты, остро встала перед российским научным сообществом в 2006 году, когда вступила в силу директива Европейского Союза о запрете использования четырех основных тяжелых металлов (кадмия, свин­ца, ртути, шестивалентного хрома) в промышленности. До того вся пьезокерамика - искусственный материал с определенными физиче­скими показателями - создавалась на основе свинца. В новых условиях единственно возможной альтерна­тивой оказалась «бессвинцовая пьезокерамика».

Разработка молодых сотрудников НИИ физики под сложным названи­ем «Создание электро- (магнито-) активных мультифункциональных наноструктурированных матери­алов и экологически безопасных технологий их получения для авиа-, ракетостроения, радиотехники (дефектоскопии), информационно-коммуникационной отрасли, меди­цинской диагностики, спинтроники» заняла первое место на молодеж­ном инновационном конвенте Рос­товской области в октябре.

- Мы начали работать над этой темой с 2005 года, и вот через шесть лет полу­чили желаемый результат, - говорит Кон­стантин Андрюшин, представлявший его в номинации «Лучший инновационный проект». - Научную и практическую базу составили исследования нашего руково­дителя - доктор физико-математических наук. Л.А. Резниченко и многих ее соав­торов и помощников, начатые еще 40 лет назад. Так что над проектом многие годы работала большая группа людей. Сейчас в исследования вовлечен весь коллектив отдела активных материалов - 20 человек.

- Пьезокерамика - крайне сложная об­ласть исследований, - объясняют исследо­ватели. - ЦТС-19, то есть цирконат-титонат свинца, использовавшийся ранее, - двух-компонентная система. В новых системах могут присутствовать и третье, и четвертое измерение. Количество компонентов уве­личивается в разы, возможны и разный состав, и разные пропорции компонентов. Для необходимой надежности исследова­ний нужен большой экспериментальный объем: не сотни, а тысячи опытных об­разцов. Иногда мы в теории предполагаем один результат, а на практике получается нечто неожиданное: открываются новые свойства материала.

Однако именно благодаря этим опытам и возможна такая тонкая настройка, или, как говорят специалисты, «функциональ­ный дизайн» итогового материала, когда при одном и том же составе компонентов достаточно поменять их пропорции - и полу­чается материал с другими свойствами. Это значительно экономит затраты уже на этапе его получения. Одна линия производства (одна схема, один сотрудник и одни реак­тивы) при различном составе компонентов заменяет сразу несколько линий. Новая технология также позволяет «подогнать» свойства материала под цели конкретного конструктора или инженера, создающего аппарат на его основе, то есть максимально повысить эффективность материала.

Несмотря на то что К. Андрюшин будет защищать кандидатскую диссертацию по своей разработке только в этом году, полу­ченный материал уже находит зримое во­площение. На том же конвенте в номинации «Лучшая инновационная идея» первое место занял его коллега по цеху - Михаил Таланов. Его идея - не просто теория, а кон­кретная разработка, при создании которой проведены сотни опытов, а по итогам будут получены «Многорежимные интеллектуаль­ные пьезокерамические материалы с ги­гантскими пьезоэлектрическими откликами для создания прецизионных устройств робо­тотехники и аэрокосмической индустрии».

Кроме обозначенных, новый «интеллек­туальный» материал можно будет использо­вать в огромном множестве других сфер: для датчиков, манипуляторов, конденса­торов и приемников, начиная с систем раннего предупреждения землетрясений и эхолокации и заканчивая камерами мобильных телефонов. Это тем более впечатляет, если учитывать достоинства компонентов, входящих в состав разра­ботанной системы: энегропотребление ниже в два раза, а эффективность и время работы - выше, как и КПД, который дости­гает от 70 до 98% в разных материалах. К преимуществам новых материалов, вне сомнения, относятся и малые габариты аппаратов, изготавливаемых на их основе. К примеру, самый компактный иьезомотор имеет размеры в два миллиметра - среди электродвигателей таких нет. При этом по сравнению с аналогами - монокристаллами - керамики обладают значительно меньшей себестоимостью и технологич­ностью, то есть возможностью массового производства.

Теперь у НИИ физики задача - найти ин­вестора, готового вложить деньги в новую технологию. А пока подспорьем для мо­лодых ученых станут премии губернатора Ростовской области за победу в конвенте - каждому по 200 тысяч рублей.

Анастасия КОКОЕВА