Геннадий ЧЕБОТАРЕВ, ректор ТюмГУ, д.ю.н., профессор, Анатолий КИСЛИЦЫН, руководитель НОЦ, д.ф.-м.н., профессор ТюмГУ. Нанотехнологии для нефтегазового комплекса

В предыдущей публикации (Советник Президента № 49, 2007 г.) мы рассказали о работах, выполняемых в Томском государственном университете по приоритетному направлению «Индустрия наносистем и материалы», основных подходах к исследованиям и разработкам, особенностях образовательного процесса. Прошло два года – что же изменилось за это время?

В Тюменском госуниверситете научно-исследовательская работа по нанотехнологиям успешно ведется в течение ряда лет. Основное направление этих исследований связано с нефтегазовой отраслью, что вполне закономерно. Это работы по созданию технологии ионно-плазменного легирования и наноструктурирования приповерхностного слоя трубной стали и других металлов с целью повышения их коррозионной стойкости и износостойкости.

Технология ионно-плазмен-ного легирования имеет ряд преимуществ перед традиционными способами защиты (покрытием эмалью, хромированием или никелированием с помощью электролиза и т.п.). При традиционных методах на поверхности создается пленка, которая иногда отслаивается, и в этом месте начинается коррозия. Основным преимуществом ионно-плазменной обработки является то, что имплантируемый элемент внедряется в поверхностный слой обрабатываемого металла, благодаря чему на поверхности формируется переходный слой, который составляет единое целое с подложкой. Толщина этого слоя измеряется нанометрами или десятками нанометров, и его часто по привычке продолжают называть «пленкой», или «пленочным покрытием», но, в отличие от обычных пленок, для него проблемы, связанные с адгезией, отсутствуют. Другое преимущество — возможность внедрения в поверхностный слой обрабатываемого металла строго определенного количества имплантируемого элемента, что дает большую экономию дефицитных и дорогостоящих материалов.

В ТюмГУ создана учебно-научная установка ионного форматирования (фото 1), предназначенная для исследования процесса распыления остросфокусированным пучком тяжелых ионов нанометрического размера алмазных пленок и других материалов, а также для использования в учебном процессе для подготовки специалистов в области современных нанотехнологий. Для антикоррозионной защиты нефтегазопромыслового оборудования в процессе разработки и эксплуатации залежей нефти разработана пучково-плазменная технология повышения коррозионной стойкости труб нефтяного сортамента с использованием технологии ионного легирования. Создан стенд для исследования процессов и отработки режимов ионного легирования металлических поверхностей с целью повышения их коррозионной стойкости и износостойкости (фото 2). Проведены экспериментальные исследования образцов труб различного сортамента, отработаны режимы работы сильноточного источника ионов аргона для тонкой очистки поверхности. Для изучения и контроля обработанного приповерхностного слоя закуплено и установлено уникальное оборудование: сканирующий зондовый микроскоп «Интегра-Аура», а также учебная лаборатория «NanoEducator» с комплектом базовых сканирующих зондовых микроскопов.

Перспективы развития нанотехнологий связаны с созданием в 2010 году научно-образовательного центра по направлению «Нанотехнологии»» (НОЦ). Целью НОЦ являются подготовка специалистов и создание экспериментальной базы для проведения научно-исследова-тельской и инновационной работы в области нанотехнологий. НОЦ должен объединить усилия естественнонаучных факультетов ТюмГУ, других вузов, а также научно-исследовательских институтов и промышленных предприятий Тюмени в работах по индустрии наносистем и наноматериалов. Главным направлением научно-исследовательской и инновационной работы будет продолжение и расширение разработок технологий создания наноструктурированных материалов для нефтегазового сектора экономики, в том числе многослойных, основными элементами которых являются наномасштабные структурные элементы или наночастицы. В частности, будут создаваться квазикристаллические наноматериалы, обладающие сочетанием повышенной прочности, низкого коэффициента трения и термостабильности; конструкционные наноструктурные твердые сплавы для режущих инструментов; наноструктурные защитные термо- и коррозионостойкие покрытия. При участии естественнонаучных факультетов ТюмГУ будут создаваться новые технологии очистки природных сред от техногенного загрязнения с использованием материалов с высокой активной поверхностью и обладающих специфическими биокаталитическими свойствами. Важное место в НОЦ займут методы численного моделирования и проектирования нанотехнологических процессов.

Геннадий ЧЕБОТАРЕВ, ректор ТюмГУ, д.ю.н., профессор,
Анатолий КИСЛИЦЫН, руководитель НОЦ, д.ф.-м.н., профессор

Источник: Советник Президента