Выступление на муниципальных Менделеевских чтениях

Добрый день!

Меня зовут Зубков Данила, я учащийся Мирновской СОШ. Сегодня я представлю вам свой проект по теме «Невероятное, но очевидное».

Чуть ли не ежедневно приходят новости о том, что наши учёные разработали некий материал с необычными свойствами. Иногда эти сообщения звучат как фантастика. Поэтому передо мной встал проблемный вопрос : какие новые материалы могут «перевернуть нашу жизнь?» Целью моей работы стало представление презентации по данной теме и, конечно, хотелось бы заинтересовать своих одноклассников и других ребят в использовании полученной информации. Меня самого очень заинтересовала данная проблема, и я поставил перед собой следующие задачи: провести исследовательскую работу по данной теме, найти дополнительную информацию и обработать собранный материал.

При подготовке данного проекта я использовал интервью профессора Сколтеха (Сколково), автора метода компьютерного предсказания кристаллических структур Артёмом Огановым. В его лаборатории были открыты десятки «невозможных» материалов с суперсвойствами, порой не вписывающимися в традиционные представления. О том, как новые материалы изменяли и изменяют нашу жизнь и где место России в этой области науки, я попробую разобраться.

Сейчас во всем мире изучают термоэлектрики – материалы, превращающие тепло в электричество. Существует мнение, что с их помощью можно будет извлекать электроэнергию прямо из нагретого воздуха или воды. Это не совсем так. Термоэлектрики преобразуют в электричество не само тепло, а разницу температур. Нужен контраст, чтобы было что-то горячее и холодное.

Эта область исследований развивается с конца XIX в. Сложность в том, что применение таких материалов ограничено крайне низким КПД, а он зависит от их свойств. Сейчас по всему миру учёные пытаются найти термоэлектрические материалы с улучшенными свойствами. Профессор тоже это делает. Если удастся удвоить или утроить КПД, эти технологии смогут применяться гораздо шире. Например, в автомобилях. Представьте себе, что мы сможем улавливать тепло, которое машины выбрасывают в окружающую среду, и превращать его в электричество. То же самое можно делать на ТЭЦ, которые выделяют много тепла в атмосферу.

Даже тепло нашего тела можно использовать для этой цели. Есть технология, которая позволяет подзаряжать часы от контраста температур человеческого тела и воздуха. Это пригодится, к примеру, военным, которые смогут применять электронные приборы там, где нет источников энергии.

Вот очень интересный пример. Во время Великой Отечественной немцы удивлялись, как наши партизаны, находясь в лесах неделями и даже месяцами, ухитряются всё это время использовать радиостанции, - ведь в лесу их негде заряжать. Не от пней же! А секрет крылся в котелках для приготовления пищи. Благодаря академику Абраму Иоффе во время войны специально для партизан были разработаны котелки с термоэлектрическими элементами. Когда котелок висел на огне, за счёт разницы температур между пламенем костра и варящимся супом эти элементы вырабатывали электроэнергию. Её хватало для зарядки портативных радиостанций.

Я был поражён, услышав эту историю. Этот пример показывает, насколько хорошо наш народ может мобилизоваться во время войны, когда приходит беда. И при этом мы не умеем грамотно распорядиться своими разработками в мирное время. Сейчас Япония выпускает такие котелки как инновационный продукт для туристов. А что мешало нам наладить их производство после войны?

Россия всегда была среди лидеров в материаловедении – в том числе на этом держались наши успехи в ВПК, космической отрасли и т.д. Но традиционное сильное материаловедение в России – эмпирическое (основанное на экспериментах и наблюдениях), а теперь у нашей страны появились и передовые позиции в теоретическом материаловедении, что связано с несколькими центрами.

Наша лаборатория в Сколково очень известна. Методом, разработанным нашими учеными, пользуются тысячи учёных по всему миру. Он позволяет предсказывать структуру вещества по его составу и заданным условиям. В Екатеринбурге работает научная группа Владимира Анисимова, в Самаре – Владислава Блатова, в Ростове-на-Дону – Александра Солдатова и ряд других.

В лаборатории Сколково материалы были предсказаны и получены новые сверхтвёрдые магнитными материалы, сверхпроводники. К примеру, предсказали материал, который затем был синтезирован, - борид вольфрама. Он обладает феноменальной твердостью, превосходит по этому свойству победит, традиционно используемый в бурении, сверлении и т.д. Это означает, что можно создавать резцы и сверла нового поколения. И сам процесс бурения станет дешевле, потому что новый материал значительно более износостойкий и не надо покупать резцы за границей – их можно производить в России.

Такого рода материалы с исключительной твердостью и трещиностойкостью можно применять в медицине – делать из них скальпели и другие инструменты. Можно использовать их как наконечники пуль и снарядов, способных пробивать любую броню.

Ещё один проект – создания новых постоянных магнитов. Это важно для железных дорог на магнитной левитации, а также может удешевить ветряные электростанции и другие технологии.

Третье направление – новые сверхпроводники, так же предсказанные с помощью нашего метода. Всегда считалось, что сверхпроводимость возможна лишь при очень низких температурах. Наши ученые же предсказали и экспериментально создали материалы, которые обладают этим свойством при температуре, близкой к комнатной. Уже опубликованы н

результаты по сверхпроводимости при -112⁰С (кажется, что это холодно, но на самом деле значительно превышает недавний рекорд сверхпроводимости).

Где нужны сверхпроводники? Например, в поездах на магнитной подушке, развивающих скорость выше 400 км/ч. Сейчас в России обсуждается проект поезда со скоростью под 1000 км/ч. Без новых сверхпроводников его создание будет невозможно.

В заключение хочу сказать, что наша наука не стоит на месте, а будущее принадлежит новым материалам , с помощью которых «невероятное можно превратить в очевидное». В подготовке своего проекта я использовал следующие источники ( на слайде). Спасибо за внимание.