Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Приглашенный ученый Эстрин Юрий Захарович Австралия
Номер договора
14.A12.31.0001
Период реализации проекта
2013-2017
Заведующий лабораторией

По данным на 30.01.2020

28
Количество специалистов
249
научных публикаций
7
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

Ученые лаборатории занимаются разработкой нового класса материалов - композитов особого типа, обладающих свойствами, не достижимыми при использовании их отдельных составляющих. При этом архитектуру гибрида, определяемую формой и расположением "элементарных кирпичиков", из которых он составлен, можно рассматривать как дополнительную степень свободы, использование которой в разработке новых материалов может привести к радикально новым свойствам. Объединение такой стратегии, навеянной геометрическими соображениями, с правильным выбором материалов открывает возможности для создания уникальных композитов. Этот принцип лежит в основе нового подхода к разработке высокотехнологичных материалов с огромным потенциалом для инноваций. В частности, он позволяет получать многофункциональные материалы, сочетающие высокую механическую прочность с улучшенной теплоизолирующей способностью, повышенным коэффициентом поглощения звука и другими полезными свойствами.


Название проекта: Гибридные наноструктурные материалы

Приоритет СНТР: а


Цели и задачи

Направления исследований: Методы получения объемных металлических наноматериалов, создание новых материалов для медицинских имплантатов с улучшенными механическими свойствами и биосовместимостью, материалов для энергетики, а также многофункциональныx композитов для автомобильной и авиационной промышленности

Цель проекта: Разработка гибридных наноструктурных материалов, сочетающих в себе разнородные по своим свойствам компоненты и обладающих уникальным комплексом свойств


Практическое значение исследования

Научные результаты:

  • Выполнены численные расчеты механического поведения гибридных структур из топологически самозацепленных блоков, позволяющие оптимизировать геометрию блоков численными методами.
  • Проведены механические испытания гибридных структур различных типов на растяжение, изгиб и усталость, определены соответствующие механические характеристики.
  • Исследованы механизмы и кинетика разрушения гибридных структур различных типов при механических испытаниях. Продемонстрирована возможность получения адаптивных гибридных структур, которые могут изменять несущую способность и жесткость под влиянием внешнего воздействия. Показана возможность использования принципов биомиметики применительно к самозацепленным гибридным структурам и получения уникальных комбинаций прочности и изгибной податливости хрупких материалов. Разработанные принципы топологического самозацепления подходят для создания гибридных материалов, позволяя смешивать в любых пропорциях разнородные, часто несовместимые материалы в единую структуру.
  • Методами интенсивной пластической деформации (ИПД) получены экспериментальные образцы материалов с улучшенными механическими и биокоррозионными свойствами для временных (биорезорбируемых) имплантатов из различных перспективных магниевых сплавов. Методами ИПД также получены образцы на основе медных сплавов (Cu-Cr, Cu-Zr, Cu–Hf, Cu-Cr-Zr и Cu-Cr-Hf) как модельной основы для новых гибридных и композиционных материалов и их использования в перспективной технике.
  • Проведен сравнительный анализ обработки меди четырьмя различными методами ИПД. На его основе дана их сравнительная оценка. Обнаружено, что методы РКУП и мультиосевой деформации (МД) наиболее перспективны и технологичны.
  • Разработан способ обработки низколегированных медных сплавов системы Cu-Cr для получения изделий с наилучшим сочетанием механических и электрических свойств. Это позволяет использовать сплавы системы Cu-Cr в качестве проводникового материала в различных областях электротехники, в частности в условиях высоких температур и механических нагрузок.
  • Проведены теоретические работы по созданию гибридных структур со спиралевидным армированием методами ИПД. Показана возможность применения метода деформации кручением под высоким давлением (КВД) для соединения слоев из разнородных металлических материалов (стали и ванадиевого сплава, а также стали и циркониевого сплава) с целью получения гибридного многослойного материала с ультрамелкозернистой (нано- и субмикрокристаллической) структурой.
  • Исследованы термостойкие ванадиевые сплавы, защищенные от высокотемпературной коррозии стальными покрытиями. Проведено математическое моделирование механического поведения таких трехслойных гибридных структур методом конечных элементов. Определены оптимальные параметры обработки для получения образцов из трехслойного гибридного материала.
  • Получены экспериментальные образцы циркониевых сплавов Э110, Э125 и Э635 с повышенными прочностными свойствами (материалы получены при применении различных режимов ИПД). На основе полученных данных определены режимы ИПД, наиболее благоприятные для повышения прочностных свойств изучаемых циркониевых сплавов. Показано, что обработка сплава Э125 методами ИПД существенно улучшает его механические свойства, но не снижает коррозионную стойкость.
  • Изучены фундаментальные физические процессы, сопровождающие ИПД сплавов, включая измельчение зерна, изменения структуры преципитатов, фазовые превращения и т. д.

Образование и переподготовка кадров:

  • Созданы и внедрены 7 курсов лекций: «Введение в конечные элементы и моделирование ABAQUS», «Физическое материаловедение», «Физика дефектов твердых тел», «Жаропрочные и радиационностойкие материалы», «Металлические наноматериалы для медицины», «Разработка и внедрение новых материалов», «Методы решения инженерных задач».

  • Проведен лекционный курс повышения квалификации для сотрудников сторонних организаций «Управление интеллектуальной собственностью: основы для инженеров».

  • Разработаны 3 методических пособия: «Ванадиевые сплавы: жаропрочные и радиационностойкие материалы» (Т. А. Нечайкина), «Патентные исследования. Анализ патентной ситуации» (А. Б. Рожнов, В. Ю. Турилина), «Металлические наноматериалы для медицины» (С. О. Рогачев).

Сотрудничество:

  • Центр перспективных гибридных материалов Университета Монаша (Австралия): совместные исследования, обмен аспирантами

  • Институт металловедения имени А. А. Байкова РАН (Россия): совместные исследования
Скрыть Показать полностью
Bafekrpour E., Dyskin A., Pasternak E., Molotnikov A., Estrin Y.
Internally Architectured Materials with Directionally Asymmetric Friction. Scientific Reports 5: 10732 (2015).
Beygelzimer R., Estrin Y., Kulagin R.
Synthesis of Hybrid Materials by Severe Plastic Deformation: A New Paradigm of SPD Processing. Advanced Engineering Materials 17(12) (2015).
Valiev R.Z., Estrin Y., Horita Z., Langdon T.G., Zehetbauer M.J., Zhu Y.T.
Fundamentals of Superior Properties in Bulk NanoSPD Materials. Materials Research Letters 4(1): 1–21 (2016).
Vinogradov A., Yasnikov I.S., Matsuyama H., Uchida M., Kaneko Y., Estrin Y.
Controlling Strength and Ductility: Dislocation-Based Model of Necking Instability and Its Verification for Ultrafine Grain 316L Steel. Acta Materialia 106: 295–303 (2016).
Rogachev S.O., Nikulin S.A., Rozhnov A.B., Khatkevich V.M., Nechaykina T.A., Gorshenkov M.V., Sundeev R.V.
Multilayer “Steel/Vanadium Alloy/Steel” Hybrid Material Obtained by High-Pressure Torsion at Different Temperatures. Metallurgical and Materials Transactions A 48(12): 6091–6101 (2017).
Фотоальбомы
Вторник , 03.12.2019
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Квантовая оптика в алмазах

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Федеральный исследовательский центр Казанский научный центр Российской академии наук»

Технологии материалов

Казань

Хеммер Филип Роберт

США

2018-2020

Лаборатория биомиметических полимеров

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук»

Технологии материалов

Санкт-Петербург

Шейко Сергей Станиславович

США, Россия

2018-2020

Лаборатория гибридной нанофотоники и оптоэлектроники

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики»

Технологии материалов

Санкт-Петербург

Захидов Анвар Абдулахадович

США, Россия

2017-2021