«Изначально берется пустой каучук без наполнителей и компонентов. После в него добавляются ингредиенты для изготовления смеси. Используется для создания прототипов брони», – делятся ученые.
Сколько и чего добавить, чтобы получить продукт нужного свойства – актуальный вопрос не только в кулинарии, но и в большой науке. А еще – в промышленности. Полимеры востребованы на оборонных производствах, нефте- и газодобыче, даже в освоении космоса.
«Рецепты внедряются на предприятиях Самарской области, там занимаются ремонтом нефте- и химустановок. Московская область – это спецматериалы для огне- и теплозащиты. Применяются также при работе с нашими партнерами из Новосибирска. Мы разрабатываем полимерные материалы оборудования нефтепереработки в нефтесфере от действия высоких температур», – рассказывает доцент кафедры ВТПЭ Волжского политехнического института (филиал ВолгГТУ) Владимир Кочетков.
Волжские политехники провели множество исследований, раскрыли секреты сверхпрочности и износостойкости материалов. Разработка новых рецептур начинается с чистого листа, вернее, с чистого каучука. Вещество цвета янтаря добывают только в Юго-Восточной Азии. На его основе в лаборатории рождаются новые соединения. К примеру, для защиты сооружений от огня.
«Вспучиваемые покрытия наносятся на металлические конструкции – образуется вспененный многоячеистый слой. Он как раз понижает теплопроводность и будет защищать от огня», – поясняет студентка магистратуры кафедры ВТПЭ Волжского политехнического института (филиал ВолгГТУ) Юлия Ситникова.
Если в начале пути в лабораторных условиях по рецепту словно рождается новый вид полимера, то здесь – испытательный полигон. Проверяются характеристики и свойства разработок.
Чтобы плоды научного труда имели действительно прикладное значение, рецептуры должны быть доступны в любой точке страны. Волжские ученые совместно с коллегами из Сибири систематизировали данные. Создали крупнейший в России «умный» банк полимеров. Работать на российскую промышленность заставили и искусственный интеллект.
«Пользователи искали данные везде – в журналах, в интернете. Однако в интернете не всегда надежные данные, поиск информации занимал много времени. Банк данных рецептур стал одним из крупнейших в стране материаловедческих баз – около 6000 составов, и он расширяется. Встраиваются новые модели ИИ, в том числе машинного обучения и других вспомогательных программ», – рассказывает профессор кафедры «Химическая технология полимеров и промышленная экология» Волжского политехнического института (филиал ВолгГТУ) Виктор Каблов.
Межрегиональный и межвузовский проект реализован за три года. По словам научного руководителя Виктора Каблова, в команду вошли ученые-химики и программисты из Новосибирска, Москвы, Воронежа, Ярославля. Около 40 человек.
«Я думаю, что наши разработки укрепят технологический суверенитет России. Поскольку здесь, во-первых, есть много информации, во-вторых, заложены хорошие инструменты интеллектуальные. И все это доступно. Так что это мировой тренд», – отмечает научный руководитель проекта, профессор кафедры «Химическая технология полимеров и промышленная экология» Волжского политехнического института (филиал ВолгГТУ) Виктор Каблов.
Модули искусственного интеллекта позволяют находить закономерности в составах, обеспечивают получение зависимости «состав-свойство» и поддерживают блок автоматизированного проектирования материала.
«Раньше не было таких программ в силу ограничения машинного обучения, технологического обеспечения. Это все рассчитывалось вручную и экспериментально. То есть на то, какие нужны ингредиенты, на каждый рецепт и анализ уходило около полугода. А теперь максимум пять минут», – подчеркивает старший преподаватель кафедры информационных технологий Волжского политехнического института (филиал ВолгГТУ) Мария Маслова.
Перспектива очевидна: в России появятся новые полимерные материалы, работающие в экстремальных условиях: при высоких температурах, давлении, в сложных средах. К примеру, уже спрогнозированы свойства водонабухающей резины. Пока ее нет, но есть запрос от нефтедобывающих предприятий.
«Мы можем рассчитывать это при различных температурах, разное время нагрева. Очень много параметров можем учитывать. Специального оборудования не нужно. Просто программным способом мы можем все это рассчитать», – говорит старший преподаватель кафедры информационных технологий Волжского политехнического института (филиал ВолгГТУ) Евгений Рогожников.
«Умный» банк полимеров уже запатентован и поддержан Фондом технологических инициатив. База данных продолжит пополняться.