Ученые Академии наук поставили космические технологии на защиту мобильных телефонов
Но новый «щит» для легких металлов очень даже пригодится и в других сферах: от деталей для микроэлектроники и косми-ческой техники до искусственных клапанов сердца. Корреспондент «Р» увидела первые экспериментальные образцы обработанного металла.
В 10 раз экономичнее
Защитно-декоративное покрытие разработали в лаборатории физики плазменных процессов. Ее заведующий кандидат физико-математических наук Игорь Смягликов вертит в руках небольшие алюминиевые пластинки. Образцы разноцветные, гладкие и блестящие.
Такие характеристики достигаются путем электрохимического оксидирования. Существует несколько действенных технологий, но многие из них устарели, а в современном мире требования с каждым годом растут. Потребители хотят экономить электроэнергию, поскольку процесс обработки алюминия в этом плане всегда требовал серьезных затрат. Новый метод высоковольтного оксидирования в 10 раз снижает их.
— Кроме этого, наша технология вобрала в себя и другие плюсы существующих методов. Например, обеспечивается высокая коррозионная стойкость изделий, их износостойкость. Тонкая пленка оксида имеет прекрасные изоляционные свойства: защищает изделие от напряжения до 2000 вольт, — Игорь Смягликов перечисляет достоинства современной технологии обработки алюминия.
Кроме защиты, новая технология позволяет придать хороший внешний вид алюминию. Так, изделие из легкого металла не надо избавлять от шероховатости и шлифовать — после обработки его поверхность гладкая и глянцевая. К тому же пленка оксида прочно сцепляется с поверхностью изделия. Возьмем, к примеру, корпус смартфона. Технология исключает казусы, когда при сгибании алюминиевой пластины лопается и крошится ее защитное покрытие.
Игорь Смягликов наглядно демонстрирует процесс: берет алюминиевую болванку, кладет ее в ванну с электролитом. Подается ток — формируется пленка оксида. Результат долго ждать не приходится: уже через какое-то время на столе красуется готовая синяя крышка для смартфона. В этом процессе использовали красители, как и в случае с другими яркими цветами. Но добиться «природной» палитры можно и без вспомогательных элементов: в сплавах алюминия могут присутствовать ионы меди — сам собой получится серый цвет, из-за магния — коричневый с зеленоватым оттенком.
Без потери качества
Сферы применения алюминия сегодня очень обширны. Пластичный, дешевый и удобный в обработке материал используют в машиностроении, авиационной и автомобильной отраслях, в электротехнической и химической промышленности. Изделия из легкого металла мы запускаем в космос, ставим на плиту, строим с помощью него здания. И, конечно, пускаем в ход для производства современных гаджетов.
Защитить алюминиевые изделия от повреждений и максимально обеспечить им отличные декоративные свойства — вот что стало насущной проблемой. Наши ученые вопрос решили. У истоков разработки новой технологии стоял кандидат технических наук Александр Паршуто. Перспективный молодой ученый с головой погрузился в работу, чтобы довести метод до совершенства. Результат не заставил себя ждать: метод приглянулся крупным зарубежным компаниям с мировым именем.
— Один контракт на исследовательскую работу уже подписан, второй — на подходе, — старший научный сотрудник лаборатории раскрывает карты. — Думаю, будут и другие предложения. Сейчас все производители стараются переходить на более дешевые и простые в обработке металлические сплавы, но при этом не хотят снижать качество своей продукции.
Это сейчас такой ажиотаж на дешевый алюминий, а раньше этот металл был дороже серебра и золота. До того как его стали получать промышленным способом, он невероятно ценился. В 1860-е годы каждая уважающая себя модница непременно должна была иметь хотя бы одно украшение из алюминия. Но в XIX веке мало кто знал о минусах легкого металла…
Был интересный случай: модницы нацепили на себя алюминиевые украшения и, гордо подняв голову, пошли на бал. Там зажгли свечи, начались жаркие танцы — барышни обливались потом, из-за чего металл вмиг почернел. Поэтому бижутерию не принято делать из алюминия, но прогресс ситуацию исправил.
— Сейчас с использованием новой технологии высоковольтного оксидирования таких проблем не будет, — Александр Паршуто объясняет и указывает на металлические детали. — Это корпуса наручных часов. Обычно их делают из латуни или нержавейки, но алюминий проще обрабатывать, да и сам материал дешевле. Часы из легкого металла прошли все испытания, две свежие партии уже красуются на прилавках.
Море умных идей
Высокая пластичность алюминия — очень весомый аргумент в производстве фольги и шелестящей обертки. У Физико-технического института НАН здесь есть разработка — единственная установка в нашей стране, которая производит полимерные материалы с металлическим покрытием. Блестящая упаковка — для цветов, кофе и многого другого — изготавливается в рулонах, причем весь процесс экологически чистый.
Анна Жукова, заведующая отделением маркетинга и международных связей института, продолжает список свежих идей, которые уже внедрили:
— Наши ученые осваивают технологию электронно-лучевой 3D-печати. Подобной машины, которая производит высококачественные изделия из металлов и сплавов без применения традиционных методов, в стране больше нет. Рабочая камера принтера — 40 кубических метров. Там металлическая проволока плавится, наслаивается, и рождаются крупногабаритные детали. Причем в 2—3 раза быстрее, чем с этим справляется стандартный порошковый металлургический принтер. Цена тоже сильно разнится — проволока и производство из нее обходится намного дешевле, чем преобразование мелких гранул.
Технологии металлургической печати используются в промышленности, даже в таких высокотехнологичных отраслях, как авиационная и космическая, в медицине. С помощью аддитивных технологий изготавливаются имплантаты для применения в травматологии, ортопедии и челюстно-лицевой хирургии.