Сегодня у всех на слуху два самых популярных термина: "инновации" и "нано". Поэтому инновационные проекты, направленные на решение задач развития народного хозяйства на базе наноэффектов, пользуются особым вниманием, а если они получили одобрение со стороны госкорпорации РОСНАНО - тем более. По состоянию на конец ноября 2009 года таких проектов по стране было всего 36. Автор одного из них - профессор нашего университета, заведующий кафедрой "Производство машин и механизмов" Олег Иванович Шаврин.

Немного истории

Олег Иванович Шаврин

Проблемами повышения прочности конструкционных материалов и изделий из них Олег Иванович занимается практически всю свою жизнь - еще со времен, когда после окончания Ижевского механического института приступил к научным исследованиям под руководством тогдашнего ректора вуза В.П. Остроумова. В дальнейшем, в аспирантуре, работая над своей диссертацией, он "открыл" для себя метод ВТМО - высокотемпературной термомеханической обработки. Полученные результаты исследований легли в основу разработанной О.И. Шавриным теории управления эксплуатационной надежностью и долговечностью деталей машин технологическими методами. В ходе работ были созданы производства валков станов холодной прокатки, высокопрочной пружинной проволоки, пружин и т.д. Характеристики качества этой продукции превышали зарубежные стандарты.

Комментарий О.И.Шаврина: Основа этой технологии была мной разработана давным-давно, уже лет 40 назад, только тогда это не называлось "нано". Речь шла о другом - мы получали в сталях сверхмелкую, так называемую супердисперсную, структуру. Первый раз мы внедрили свою технологию в 68-м году на Ижстали - в производстве валков стана холодной прокатки. По вариантам этой технологии были созданы производства еще на 12 заводах России. Это было в период с 68-го по 74-75 год. Потом было организовано производство высокопрочной проволоки и калиброванной стали. В 80-90 г.г. было создано производство пружин.

Все работы подтверждали, что супердисперсная структура, получаемая нами в сталях, дает высокий упрочняющий эффект. И чем меньше был размер элементов субструктуры, тем выше эффект. Но термина "нано" в те годы мы не использовали.

А тут бум - нанотехнологии, наноиндустрия! С использованием электронного микроскопа провели целенаправленные исследования структуры стали, обработанной нашими методами, и увидели, что при всех наших технологиях обеспечивается получение в материале деталей субструктуры с наноразмерами.

Немного теории

То, что термин "нано" уже сам за себя говорит о мельчайших размерах структуры, всем понятно. Интереснее другое - если в материале есть изменения структуры на наноразмерном уровне или присутствуют наноразмерные частицы, то сам материал начинает приобретать особые свойства, например, повышенную прочность, пластичность, вязкость и т.д.

Получить материал с такими структурами и свойствами можно разными способами. Самый очевидный смешать исходный с нанокомпозицией - так, например, получают модифицированный пенобетон. Но есть и другой способ - применить специальную обработку материала. Именно такой путь избрал коллектив О.И. Шаврина для получения наноразмерных структур в стали. Технологической основой способа стала модификация метода ВТМО, которую авторы назвали "малодеформационная ВТМО".

Комментарий О.И.Шаврина: Несколько лет назад, когда начали развиваться представления о нано, появились директивные мнения, что нано - это 100 нм, а если 120 нм, то это уже не нано. Мы провели исследования нашей технологии малодерформационной ВТМО, одним из вариантов реализации которой является производство сверхвысокопрочных пружин, и обнаружили, что в материале пружин можно получить весь диапазон размерности структуры - меньше 100 нм и больше 100 нм. При этом, если размеры структуры 100 нм и менее, изделие (в данном случае - пружина) приобретает высочайшие прочностные характеристики. Отсюда и термин "сверхвысокопрочные".

При размере субструктуры больше 100 нм прочность несколько ниже, но все равно значительно превышает прочность пружин, полученных по обычной технологии.

Несколько лет мы изготавливали такие пружины малыми партиями для различных потребителей. Постепенно к ним формировался интерес на рынке. Тогда и стал вопрос о создании серьезного производства. Автомобильная промышленность, вагоностроители заявляли о готовности приобрести такие изделия, но в организацию их производства вкладываться не желали. Возникла мысль получить инвестирование на создание производства пружин через госкорпорацию РОСНАНО. Эту идею поддержали руководители ОАО "Ижмаш" В.П. Гродецкий, генеральный директор, и его первый заместитель В.А. Кутергин. Полгода ушло на разработку проекта, еще чуть более года - на прохождение экспертиз, которые предусмотрены в РОСНАНО.

Через тернии к звездам

Для того, чтобы получить инвестирование от госкорпорации РОСНАНО, необходимо пройти через множество экспертиз как научных, так и производственно-экономических. Также требуется обеспечить защиту интеллектуальной собственности заявляемого проекта через патенты. В проекте по производству сверхвысокопрочных пружин было использовано два патента, один из которых уже получен, а публикация по второму должна выйти в декабре.

Комментарий О.И. Шаврина: Первая редакция проекта (прежде всего та часть, которая называется "Научно-техническое обоснование") оказалась не совсем удачной и получила серьезные вопросы-замечания трех экспертов-ученых, оценивавших научную часть проекта и возможность его реализации. Пришлось давать разъяснение - подробное, развернутое, доказательное, со ссылкой на большое количество экспериментальных данных и результаты дополнительных исследований наноразмерности структуры, физической сути процессов, формирующих необходимую структуру и уровень свойств. Также доказывалась, со ссылкой на описание действовавшего тогда мелкосерийного производства пружин, возможность реализации их массового производства.

Составленное новое Научно-техническое обоснование проекта с включением туда указанных материалов было снова рассмотрено теми же экспертами и заслужило практически максимальный уровень оценок и в части доказательства соответствия наноразмерности, и в части возможности практической реализации.

Это был сложный этап в работе, т.к. приходилось заочно, по переписке, доказывать то, что лично мне казалось очевидным. Как найти правильные слова и достойную аргументацию, не видя собеседника, его глаз?

Вторым этапом после экспертизы ученых стала дополнительная экспертиза в организациях, привлеченных РОСНАНО на конкурсной основе. Еще раз проверялись соответствие структуры требованиям наноразмерности, потребности рынка в данном виде продукции, возможность технологической и производственной реализации. В нашем случае все организации дали положительные заключения.

С этого момента проект был допущен к рассмотрению в соответствующих комитетах РОСНАНО. Это два заседания Инвестиционного комитета, на которых производилась последовательная оценка различных аспектов проекта. Затем - Научно-технический совет, который для вынесения своей оценки создает рабочие группы из компетентных представителей науки и промышленности. Как ни странно, отрицательно оценил наш проект Министр образования и науки РФ А. Фурсенко, который говорил, что в металлургии "нано" нет и быть не может. А рабочая группа, высказав ряд замечаний, признала проект соответствующим требованиям РОСНАНО и рекомендовала его Наблюдательному совету для утверждения. На заседании этого высшего органа принятия решений в РОСНАНО наш инвестиционный проект был поддержан.

Начало большого пути

Сегодня в рамках реализации проекта разворачиваются работы по организации производства. На Ижмаше выделен целый корпус. Когда начнут поступать деньги, будет закупаться оборудование для формирования технологических линий. Следующий этап - выпуск опытных партий пружин, их сертификация. Сроки, которые установлены РОСНАНО, очень жесткие. Для освоения выделенных немалых денег - один миллиард сто тысяч - отводится около двух лет. Контролировать ход реализации проекта будет специально создаваемая Проектная компания, в состав которой входят соинвесторы.

Комментарий О.И. Шаврина: Если все пойдет по плану, то объем ежегодного выпуска продукции должен составить "кругленькую" цифру. Будут получены значимые социальные результаты - новые рабочие места, налоговые поступления и пр. Но для того, чтобы это стало реальностью, надо очень серьезно потрудиться: решить организационные проблемы, вопросы взаимодействия участников проекта, преодолеть российскую расхлябанность, получить необходимое оборудование и, наконец, перерезать красную ленточку. Но я уверен, что у нас все получится!

Послесловие

Во время наших бесед с Олегом Ивановичем в поле моего зрения постоянно находились несколько пружин, которые, разумеется, присутствуют в кабинете. Однажды я не удержалась и спросила: это те самые? Оказалось, что да - именно они, свехвысокопрочные. Правда, внешне пружины на мой неискушенный взгляд ничем не отличались от привычных. А как самой прямо тут же проверить их особые свойства, я так и не придумала.

О.И. Шаврин подтвердил, что конструкционно эти пружины действительно ничем не отличаются от любых других. И причина тому - определенная стандартизация, обусловленная применением этих изделий в качестве комплектующих для уже существующих механизмов. Хотя нанотехнология, используемая при их изготовлении, обеспечивает пружинам такие характеристики, что и на конструкцию можно смело замахнуться. А что, это было бы интересно - посмотреть на пружину, которая отличается от своих общераспространенных собратьев не только внутри, но и снаружи! Но это уже совсем другая история...