МИСИС

НИТУ МИСИС запускает Центр освоения цифровых технологий в строительстве

от

Центр станет площадкой для подготовки специалистов в области цифровизации строительной и горнорудной отраслей, внедрения современных ИТ-решений и развития практико-ориентированного инженерного образования.

«Ежегодно выпускники Университета МИСИС трудоустраиваются в ведущие компании страны, в том числе сферы городского строительства. Центр освоения цифровых технологий, созданный в нашем вузе совместно с АО «Трансинжстрой», станет площадкой для подготовки специалистов в области цифровизации строительной отрасли, внедрения современных ИТ-решений и развития практико-ориентированного инженерного образования», — рассказала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.

Центр объединит образовательные программы, отраслевую экспертизу и современные цифровые инструменты, востребованные в строительной отрасли. В арсенале более чем 20 специализированных программных решений, а также роботизированные комплексы, включая робособаку и гуманоидного робота. Образовательные программы будут реализовываться при участии практикующих экспертов и представителей ведущих компаний отрасли.

«Наша кафедра развивает современные подходы в строительстве уникальных объектов и внедрении цифровых технологий, реализуя совместно с партнёрами инновационные проекты. Мы стремимся не только соответствовать современным требованиям отрасли, но и предвосхищать её будущие запросы, готовя специалистов к новым технологическим вызовам», — отметил проф., д.т.н. Александр Панкратенко, заведующий кафедрой строительства подземных сооружений и горных предприятий НИТУ МИСИС.

«Для УК «Эльга» участие в создании центра — это стратегическая инвестиция в развитие отраслевых компетенций и подготовку специалистов для реализации масштабных инфраструктурных проектов. Компания активно внедряет цифровые модели объектов, технологии искусственного интеллекта, автоматизации и роботизированные решения, что позволяет повышать производительность и обеспечивать высокое качество продукции», — сказал к.т.н. Александр Исаев, генеральный директор УК «Эльга».

Особое внимание центр будет уделять программам профессиональной переподготовки и повышения квалификации специалистов. Уже более пяти лет в МИСИС успешно реализуется обучение BIM-технологиям. Также разрабатываются новые образовательные программы, посвященные применению искусственного интеллекта и роботизированных систем в строительстве и промышленности.

«Для нашей компании участие в создании центра — это в первую очередь подготовка специалистов, обладающих практическими знаниями в области ИТ-решений, под наши высокие требования и стандарты. Новый центр позволит студентам еще на этапе учебы получить реальный опыт работы с цифровыми инструментами и технологиями, используемыми в нашей индустрии. Выпускники быстро адаптируются; они конкурентоспособны, так как обладают навыками, которые востребованы сегодня, и у них есть хороший шанс построить успешную карьеру в области строительства и проектирования», — сказал к.т.н. Алексей Машин, генеральный директор АО «Трансинжстрой».

В ближайшее время будут подведены итоги второго потока обучения строителей, освоивших применение цифровых решений на этапе строительства. Уже открыт набор на следующий поток программы профессиональной переподготовки по BIM-технологиям.

Увеличить срок службы электропроводящих компонентов поможет новая технология нанесения защитных покрытий

от

Метод увеличивает прочность соединения покрытий с подложкой на 17%.

Одна из фундаментальных проблем поверхностной инженерии — создание адгезионно-прочного покрытия на изделии с подложкой, у которой значительно отличается линейный коэффициент теплового расширения (ЛКТР). Разница в ЛКТР приводит к термическим напряжениям, которые могут вызвать отслоение покрытия в процессе его осаждения.

В конструкциях токосъёмников, используемых в промышленности и быту для передачи электроэнергии и сигналов, зачастую применяются трущиеся пары «металл-металл» — в частности, из меди, золота и платины. Главный недостаток золота и платины — высокая стоимость. Кроме того, все перечисленные металлы подвержены износу в зоне контакта двух токопроводящих элементов. Процесс сопровождается локальным перегревом, что в итоге приводит к адгезионному схватыванию и вырыванию материала проводящего элемента. Чтобы защитить изделие от механического износа, на поверхность наносятся тонкие керамико-металлические покрытия, которые отличаются высокой твёрдостью и электропроводностью на уровне чистой меди. Однако такие покрытия имеют плохое сцепление с подложкой из чистой меди, у которой ЛКТР отличается, что приводит к неравномерному осаждению.

«Причина в том, что медь и покрытие на основе нитрида титана характеризуются большой разницей ЛКТР и по-разному реагируют на изменение температуры: они расширяются и сжимаются в процессе осаждения с разной скоростью. В результате это приводит к несплошности покрытия. Такие покрытия не могут использоваться в качестве защитных», — объясняет к.т.н. Дмитрий Белов, ведущий инженер научного проекта кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ МИСИС.

Существующие подходы, такие как увеличение шероховатости поверхности и применение промежуточных слоёв, не всегда обеспечивают стабильный результат и могут ухудшать эксплуатационные характеристики изделий. Исследователи НИТУ МИСИС предложили два альтернативных решения этой задачи и сравнили их эффективность.

Первый способ — изменить состав защитного покрытия так, чтобы оно реагировало при нагреве почти так же как и сам металл подложки, увеличив содержание металлической компоненты в составе покрытия. Это позволяет снизить разницу ЛКТР покрытия и подложки. Однако в таком случае покрытие становится более пластичным и менее износостойким.

Второй способ заключается в предварительной обработке медной подложки с помощью энергетического воздействия мощного импульсного пучка ионов титана. В результате тонкий приповерхностный слой изменяется на уровне структуры: формируется переходная зона, обеспечивающая более прочное сцепление покрытия с основой, где образуются «точки роста» будущего покрытия. С подробными результатами исследования можно ознакомиться в научном журнале Materials Letters (Q2).

«Анализ микроструктуры и распределения элементов подтвердил формирование модифицированного приповерхностного слоя толщиной до нескольких десятков нанометров, в котором титан частично растворяется в меди. Это способствует улучшению диффузионного взаимодействия между покрытием и подложкой», — сказал к.т.н. Александр Демиров, старший преподаватель кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ МИСИС.

В перспективе предложенный подход позволит значительно увеличить срок службы электропроводящих компонентов, подверженных постоянному трению и нагреву. Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (№ 24-23-20166).

В МИСИС разработан сплав для литых деталей с балансом прочности и теплопроводности

от

«Коллектив исследователей Университета науки и технологий МИСИС — лидера в области материаловедения в стране — разработал и запатентовал инновационный сплав на основе алюминия, в котором сочетаются такие механические свойства, как прочность, пластичность, теплопроводность и устойчивость к коррозии. Вариации соотношения добавок — скандия и циркония — позволяют проектировать материалы с заданными свойствами под конкретные задачи», — рассказала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.

Современная электроника и электротранспорт требуют материалов, которые при малом весе эффективно отводят тепло. Новые тенденции в автомобилестроении предполагают получение одной большой детали сложной формы методом литья вместо набора мелких частей, требующих сборки, что значительно ускоряет производство. Эту технологию уже успешно применяет компания Tesla для изготовления алюминиевых деталей массой до 150 кг на установках Giga Press. В этом случае традиционные литейные сплавы неприменимы, поскольку не обеспечивают высокой теплопроводности.

За основу исследователи взяли алюминиевый сплав с добавками цинка и кальция. Ранее он уже показал хорошие результаты: высокую проводимость тепла, устойчивость к коррозии и пригодность для технологии литья. Из него можно получать детали сложной формы в больших объёмах, но его прочность оставалась сравнительно низкой, что ограничивало применение.

«Чтобы решить эту проблему, мы добавили в сплав небольшое количество скандия и циркония — элементов, способных увеличивать прочность материала без снижения теплопроводности. В ходе эксперимента мы варьировали их соотношение и изучали, как это влияет на свойства материала», — сказала аспирантка кафедры литейных технологий и художественной обработки материалов (ЛТиХОМ) НИТУ МИСИС Анастасия Лыскович.

«Сложность разработки материала одновременно технологичного для изготовления деталей методом литья и обладающего высокой теплопроводностью заключается в том, что, как правило, все литейные сплавы содержат большое количество добавок, которые её снижают. В предлагаемом сплаве литейные свойства обеспечивают кальций и цинк, которые практически не влияют на способность алюминия отводить тепло. За высокие механические свойства отвечают скандий и цирконий, добавляемые в очень небольшом количестве и эффективно упрочняющие алюминиевый сплав в ходе термической обработки», — отметил д.т.н. Андрей Колтыгин, заведующий кафедрой ЛТиХОМ, директор инжинирингового центра литейных технологий и материалов НИТУ МИСИС.

Выяснилось, что увеличение доли циркония немного снижает прочность и теплопроводность, но делает материал более пластичным, заметно повышает его устойчивость к коррозии и снижает стоимость.

Полученные результаты открывают возможности для создания новых алюминиевых сплавов для электроники, энергетики и транспорта — там, где требуется изделия сложной формы, которое должно одновременно эффективно отводить тепло и выдерживать механические нагрузки.

Подробности исследования опубликованы в научных журналах Materials (Q2) и Transactions of Nonferrous Metals Society of China (Q1). Работа проведена при поддержке Российского научного фонда (проект № 24-29-00682).

Учёные в 3 раза увеличили термическую стабильность перовскитных солнечных элементов

от

Российские учёные повысили устойчивость перовскитных солнечных элементов к нагреву, внедрив в материал специальные органические молекулы (TPA-Py), которые стабилизируют его структуру. Время эффективной работы устройств при высокой температуре 80°С увеличилось с 260 до 700+ часов. Это важный шаг к созданию доступных и долговечных солнечных панелей нового поколения.

«В Университете МИСИС по госпрограмме «Приоритет-2030» реализуется стратегический технологический проект «Энергия материалов»: научный коллектив под руководством молодого талантливого доктора технических наук Данилы Саранина разрабатывает технологии и материалы для альтернативной энергетики, ведёт изыскания в области увеличения срока эксплуатации и коэффициента полезного действия солнечных элементов нового поколения. Исследователи повысили устойчивость перовскита к нагреву с помощью добавления в структуру материала трифениламин-пиридиновых молекул: благодаря этому время эффективной работы устройств увеличилось почти в 3 раза. Предложенный метод может стать одним из ключевых для последующего масштабирования солнечных панелей», — рассказала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.

На сегодняшний день перовскитные солнечные элементы значительно превосходит кремниевые аналоги по эффективности в пасмурную погоду или при искусственном освещении. Однако широкое внедрение таких панелей пока ограничено, так как под воздействием негативных факторов окружающей среды тонкие плёнки быстро разрушаются.

Одна из актуальных задач учёных-материаловедов — увеличить срок службы перовскитных модулей при высокой температуре, которая значительно ускоряет коррозию металлических контактов и образование структурных дефектов. Существующие методы стабилизации — например, поверхностная пассивация — часто работают только в мягких, близких к комнатной температуре условиях, но оказываются недостаточно эффективными при стандартных рабочих температурах солнечных панелей — 80-100°C.

Для решения этой проблемы учёные НИТУ МИСИС совместно с коллегами из Института синтетических полимерных материалов РАН предложили эффективный способ защитить перовскитный модуль от разрушения при нагреве. Исследователи добавили в материал специальные органические молекулы, которые формируют тонкие плёнки непосредственно в структуре перовскита. Они стабилизируют материал изнутри, защищая интерфейсы между слоями устройства, и замедляют возникновение дефектов.

«Добавленные нами трифениламин-пиридиновые молекулы устроены так, что одна их часть отдаёт электроны, а другая — притягивает. Благодаря этому они хорошо взаимодействуют с перовскитом и создают внутри материала небольшие электрические поля, которые меняют энергитические уровни на границах кристаллов. Это снижает потери энергии и повышает выходное напряжение до 1,14 В. Молекулы увеличивают энергию активации диффузии критических дефектов, что увеличило время эффективной работы солнечного элемента более чем в 3 раза при температуре 80°С», — рассказала инженер лаборатории перспективной солнечной энергетики НИТУ МИСИС Екатерина Ильичева.

Новые молекулы блокируют перемещение ионов внутри материала — один из главных факторов разрушения/распада перовскитов со временем. Благодаря этому срок стабильной работы при температуре 80°C увеличился почти в три раза. С подробностями исследования можно ознакомиться в журнале Solar RRL (Q1).

«Термическая деградация оставалась главным барьером на пути коммерциализации перовскитных солнечных элементов. Наша стратегия объёмной пассивации с помощью молекулы TPA-Py не только сохраняет высокую эффективность, но и радикально повышает устойчивость устройств к реальным условиям эксплуатации», — объяснил инженер научного проекта лаборатории перспективной солнечной энергетики НИТУ МИСИС Лев Лучников.

Работа выполнена в рамках стратегического технологического проекта НИТУ МИСИС «Энергия материалов» по программе «Приоритет-2030», а также поддержана грантом РНФ № 22-19-00812-P

AI в HR: нейросеть научили определять лидерский потенциал соискателя по видеоинтервью

от

Система объединяет технологии компьютерного зрения и больших языковых моделей (LLM) для комплексного анализа видеоинтервью, обеспечивая объективную и интерпретируемую оценку лидерских качеств соискателей на руководящие должности.

Рекрутеры нередко подвержены когнитивным искажениям, которые могут привести к необъективному восприятию и оценке информации о кандидате. Для решения этой задачи учёные разработали интерпретируемый мультимодальный метод оценки лидерского потенциала кандидатов с помощью когнитивной видеоаналитики. Подход позволяет анализировать речь, мимику и поведение, а затем рассчитывать индекс лидерского потенциала.

«Когнитивная видеоаналитика — перспективный инструмент для оценки кандидатов на собеседованиях. Разработанная нами система позволяет получить объективную картину личностных качеств соискателя, анализируя поведенческие паттерны и вербальные ответы. Это принципиально новый подход, который сочетает достижения в области ИИ с фундаментальными исследованиями в психологии личности», — рассказала профессор Института компьютерных наук НИТУ МИСИС Ирина Шошина.

Полученные показатели объединены в три группы: профессионально-когнитивная компетентность, наблюдаемое лидерское поведение и личностная предрасположенность к лидерству. На их основе рассчитывали интегральный показатель — Top Potential Score, отражающий управленческий потенциал кандидата. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Big Data And Cognitive Computing (Q1).

«Мы доказали, что система способна эффективно различать кандидатов с высоким управленческим потенциалом: все представители топ-менеджмента были отнесены к верхним 20% рейтинга», — поделилась Ирина Шошина.

Разработка не заменяет экспертов, но дополняет их работу, обеспечивая структурированную и прозрачную оценку кандидатов. Предложенный подход актуален для решения задач корпоративного подбора персонала, формирования внутреннего кадрового резерва и систем оценки управленческого потенциала.

Предложен новый способ производства сложных форм для изготовления металлических деталей

от

Разработка открывает новые возможности для производства деталей сложной геометрии. Подход на основе холодного напыления может найти применение в аэрокосмической отрасли, энергетике и машиностроении.

Многие сложные металлические детали получают из порошков. Для этого используют технологию горячего изостатического прессования: порошок помещают в герметичную металлическую оболочку — форму, которую затем сжимают и нагревают под высоким давлением. В результате частицы спекаются, образуя плотный материал.

«Форма — ключевой элемент этого процесса. Она должна быть прочной, герметичной, пластичной при высоких температурах и при этом легко удаляться после обработки. Обычно такие оболочки делают из металлических заготовок, сваривая их между собой. Однако этот способ не подходит для сложных форм. Альтернативой может быть 3D-печать, но она дорогостоящая и ограничена размерами оборудования», — сказал директор Института технологий НИТУ МИСИС Андрей Травянов.

Учёные НИТУ МИСИС и Лионского университета предложили другой подход — использовать холодное напыление. Это технология, при которой металлический порошок с высокой скоростью наносится на поверхность и формирует плотное покрытие. Такой способ позволяет создавать толстые слои металла без значительных внутренних напряжений.

Сначала создаётся модель будущей детали, например, из алюминия. Затем на неё наносят слой стали с помощью холодного напыления. После этого алюминиевую основу удаляют, и остаётся металлическая оболочка нужной формы. Чтобы укрепить временное покрытие, ученые провели термическую обработку. В результате свойства материала значительно улучшились: прочность выросла примерно в 4 раза, а способность к деформации — с 1% до 20%. После исследователи собрали полноценную капсулу, заполнили её порошком никелевого сплава и провели прессование. Оболочка выдержала весь процесс: трещины не образовывались, соединения остались прочными. Подробности исследования опубликованы в научном журнале Journal of Thermal Spray Technology (Q2).

«Мы продемонстрировали возможность создания оболочек сложной формы без сварки и дорогостоящей печати. В перспективе технология может найти применение не только для порошков, но и в аддитивном производстве. Например, она может использоваться для уплотнения деталей, полученных холодным напылением, что открывает новые возможности для создания прочных металлических изделий сложной формы», — отметил к.т.н. Максим Хомутов, старший научный сотрудник лаборатории гибридных аддитивных технологий НИТУ МИСИС.

Учёные усовершенствовали термостойкую керамику для экстремальных условий применения

от

Российские учёные создали сверхпрочный материал, способный выдерживать экстремальные нагрузки и высокие температуры. Для его получения использовали недорогой, быстрый и эффективный метод производства керамики с улучшенными свойствами.

«Университет МИСИС – лидер в области материаловедения в России: наши разработки традиционно востребованы в высокотехнологичных и наукоёмких отраслях экономики. Коллектив исследователей под руководством молодого талантливого учёного Дмитрия Московских создал керамический композит, способный выдерживать экстремальные нагрузки в агрессивной среде. Его главное преимущество – сочетание высокой прочности и улучшенной трещиностойкости. Новый материал перспективен для применения в аэрокосмической сфере, металлургии, машиностроении, энергетике», – рассказала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.

Из карбидной и боридной керамики делают прочные защитные покрытия, твердосплавные инструменты, элементы ракетных двигателей, компоненты для ядерных реакторов и многое другое. Однако у этих материалов есть недостаток — они плохо поглощают энергию удара, оставаясь хрупкими. Даже самые современные тугоплавкие керамики не лишены этого изъяна.

Учёные Университета МИСИС и Института структурной макрокинетики и проблем материаловедения имени А. Г. Мержанова РАН (ИСМАН) реализовали новую технологию получения двухфазной высокоэнтропийной карбид-боридной керамики. Благодаря этой методике можно создавать керамический композит, в котором два разных типа твёрдых фаз равномерно распределяются на микроуровне.

«Секрет прочности кроется в механизме разрушения. В обычной керамике трещины идут прямо сквозь зёрна материала. В новом композите они вынуждены огибать частицы и идти по границам зерён. Так путь разрушения становится длиннее и сложнее, что значительно повышает вязкость керамики», — объяснил Дмитрий Московских, директор НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ МИСИС.

Исследователям удалось синтезировать материал за один этап с использованием методов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и искрового плазменного спекания. Полученные образцы показали повышенную плотность и однородность структуры, улучшенную твёрдость — 22 ГПа и ударную вязкость — 5,6 МПа. Для сравнения, у однофазного высокоэнтропийного композита показатели равны 18,8 ГПа и 4,2 МПа соответственно. С подробностями работы можно ознакомиться в журнале Materials Science and Engineering: A (Q1).

«Наш метод позволяет получать улучшенную керамику с минимальными усилиями. Он сокращает время и экономит средства за счёт совмещения стадий синтеза в одном технологическом цикле, а также благодаря самораспространяющейся реакции, которая минимизирует внешние энергозатраты», — отметил к.т.н. Сергей Володько, ведущий эксперт НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ МИСИС.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 23-79-10217). Синтез порошков проводился в рамках государственного задания № 125021201988-9 ИСМАН.

Учёные НИТУ МИСИС приблизили создание мощных магнитов без редкоземельных элементов

от

Одним из перспективных кандидатов в качестве альтернативы редкоземельным магнитам в ряде применений считается сплав на основе марганца и алюминия. Его магнитные свойства связаны с так называемой τ-фазой. Однако она нестабильна: легко разрушается при изменении температуры или условий обработки.

Учёные НИТУ МИСИС выяснили, как на поведение такого сплава влияет добавление небольшого количества ванадия и разные режимы охлаждения — от обычной закалки до сверхбыстрого охлаждения расплава на вращающемся медном диске. В работе были рассмотрены сплавы с различным содержанием марганца в диапазоне 51–55%.

«Состав и режим охлаждения позволяют точнее управлять структурой материала. Мы выяснили, что добавление ванадия делает магнитную τ-фазу менее устойчивой: она формируется в более узком диапазоне составов и разрушается при более низкой температуре. Однако при сверхбыстрой закалке ванадий помогает получить эту фазу без дополнительной термообработки», — сказал к.т.н. Михаил Горшенков, доцент кафедры физического материаловедения, ведущий научный сотрудник центра инфраструктурного взаимодействия и партнерства MegaScience НИТУ МИСИС.

Лучший результат получен для сплава на основе марганца, алюминия и ванадия (Mn₅₃Al₄₄V₃). В литом образце после закалки и отжига доля магнитной фазы превышала 90%. В тонких металлических лента, полученных при сверхбыстром охлаждении, высокая доля этой фазы образовывалась без дополнительной термообработки, что в перспективе позволит упростить технологию получения требуемой ферромагнитной фазы с малым размером зерна. Исследователи также отмечали небольшой рост намагниченности ферромагнитной фазы.

«Ещё одним интересным результатом является обнаружение гистерезиса температуры Кюри: температура фазового перехода ферромагнетик-парамагнетик при нагреве образца оказалась более чем на 100 ℃ выше, чем при охлаждении. При этом изменения кристаллической структуры материала не наблюдалось. Такой эффект нехарактерен для большинства ферромагнетиков и не наблюдался ранее на изучаемых нами сплавах. Мы предполагаем, что наблюдаемый эффект может быть связан с протеканием магнитного фазового перехода по механизму первого рода. Сейчас мы изучаем этот эффект, так как он может быть полезен для производства различных датчиков», — сказала Анастасия Фортуна, ассистент кафедры физического материаловедения, НИТУ МИСИС.

Подробные результаты опубликованы в научном журнале Journal of Magnetism and Magnetic Materials (Q2). Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда, проект № 23-13-00161.

В МИСИС создали алюминиевый композит для 3D-печати в атомной и аэрокосмической отрасли

от

Исследователи НИТУ МИСИС разработали композитный материал нового поколения для 3D-печати, который одновременно обладает прочностью, пластичностью и радиационной стойкостью.

Алюминиевые сплавы — один из главных материалов в современной промышленности благодаря балансу лёгкости и прочности. Однако в чистом виде они не способны выдержать ни экстремальные механические нагрузки, ни радиационное облучение, поэтому не могут применяться для производства деталей самолётов, спутников, ядерных реакторов. Чтобы улучшить характеристики алюминиевых сплавов, учёные добавляют в их матрицу частицы тугоплавких соединений. Например, карбид вольфрама (WC) используют для повышения твёрдости, термоустойчивости и поглощения радиации. Тем не менее практическое применение подобных композитов в аддитивном производстве сопряжено с рядом технологических трудностей. Нерешённой проблемой остаётся равномерное распределение наночастиц в металлической матрице, из-за чего в процессе 3D-печати под воздействием высоких температур они формируют нежелательные фазы и ухудшают эксплуатационные свойства изделий. Также нанодобавки меняют структуру порошков, из-за чего последние теряют сыпучесть и перестают нормально подаваться в 3D-принтер.

Учёные НИТУ МИСИС разработали двухэтапную технологию, позволяющую преодолеть эти ограничения. Используя метод низкоэнергетического планетарного шарового измельчения, исследователи изготовили порошок алюминиевого композита (силумина) с добавлением наночастиц WC, сохранив сыпучесть и оптимальную плотность материала.

«Материаловедческие решения Университета науки и технологий МИСИС на протяжении многих лет успешно применяются в различных высокотехнологичных отраслях. Коллектив исследователей под руководством молодого талантливого учёного Дмитрия Московских разработал инновационный композит на основе алюминия, сочетающий высокую прочность и пластичность. Новый материал открывает возможности для аддитивного производства деталей сложной геометрии, используемых в аэрокосмической и атомной промышленности», — отметила ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.

«Мы установили, что оптимальное количество карбида вольфрама в композите — 1% от общей массы. В таком виде прочность материала при растяжении составила около 400 мегапаскалей при удлинении на 4%, что сопоставимо с лучшими аналогами на основе силумина, — рассказал к.т.н. Дмитрий Московских, директор НИЦ „Конструкционные керамические наноматериалы“ НИТУ МИСИС. — Также на текущем этапе исследования образец проходит испытания облучением высокоэнергетическими частицами — ионами криптона с энергией 147 мегаэлектронвольт при плотности потока 5,6×1015 ион/см2, что соответствует экстремальным условиям длительного облучения. Теоретически добавка карбида вольфрама должна повышать радиационную стойкость композита, что делает его перспективным для применения в атомной отрасли и космическом машиностроении», — добавил учёный.

На втором технологическом этапе исследователи изучили фазовую эволюцию материала при 3D-печати и влияние полученной структуры на эксплуатационные характеристики образцов. С подробными результатами можно ознакомиться в журнале The International Journal of Advanced Manufacturing Technology (Q1).

«Мы выявили, что в материале образуются новые фазы — метастабильный β-вольфрам и интерметаллид алюминия и вольфрама, которые усиливают сплав своими свойствами, — объяснил к.т.н. Андрей Непапушев, старший научный сотрудник НИЦ „Конструкционные керамические наноматериалы“ НИТУ МИСИС. — В итоге у нас получилось объединить несколько важных функциональных параметров: малый вес, повышенную прочность и устойчивость к ионизирующему излучению. Такое сочетание в композите, пригодном для аддитивного производства, — это серьёзный шаг вперёд для новых применений в космической и атомной отрасли», — добавил он.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 19-79-30025).

Физики МИСИС усовершенствовали моделирование квантовых магнитных материалов

от

Учёные Университета МИСИС предложили новые способы моделирования запутанных многочастичных квантовых систем с большим числом состояний. Ранее считалось, что вычислительной мощности классических компьютеров не хватит для подобных расчётов в случае больших систем. На помощь пришли квантовые процессоры и многоуровневые квантовые носители информации – кудиты.

Чтобы моделировать работу сложных структур, где одновременно взаимодействует множество частиц, необходимы квантовые вычисления. Они перспективны для создания сверхпроводников, новых типов электронных устройств, а также для изучения магнетизма и поведения материалов в экстремальных условиях. Один из наиболее часто используемых подходов в статистической физике для такой работы — модель Поттса, обобщение модели Изинга.

При увеличении в расчётах числа частиц и уровней, вычислительной мощности классических компьютеров не хватает, поэтому на помощь приходит квантовое моделирование. Но при кодировании с помощью двухуровневых квантовых систем, кубитов, неизбежно возникают дополнительные корреляции, что увеличивает вычислительные затраты.

Исследователи НИТУ МИСИС предложили новые способы моделирования систем, где взаимодействуют многоуровневые квантовые системы. Физики разработали новый квантовый алгоритм и два варианта разложения сложной квантовой динамики на набор простых операций, которые можно выполнить с помощью уже существующих кудитных квантовых процессоров. Один подход использует вентиль Мёльмера–Соренсена для ионных квантовых компьютеров и дополнительный вспомогательный уровень, а второй – вентиль на световом сдвиге. С подробностями работы можно ознакомиться в научном журнале Entropy (Q2).

«Мы показали, что использование многоуровневых квантовых систем позволяет напрямую и более эффективно моделировать сложные квантовые процессы без необходимости упрощать их до двухуровневых кубитных моделей. Оба предложенных нами подхода позволяют представить модель Поттса в виде последовательности операций, пригодных для квантовых процессоров на основе ионных ловушек», — рассказал инженер лаборатории квантовых информационных технологий НИТУ МИСИС Максим Гавреев.

Учёные предложили конкретные схемы как для одиночных кудитов, так и для взаимодействующих пар. Используя метод Сузуки–Троттера, они разложили динамику квантовой системы на набор простых логических элементов — квантовых вентилей, которые последовательно преобразуют состояния системы по заданным правилам, что позволяет воспроизводить её динамику на реальных квантовых устройствах. Также подход позволяет выявлять динамические квантовые фазовые переходы — резкие изменения в поведении системы со временем.

«Наши результаты открывают путь к более компактной и точной реализации квантовых симуляций на существующих платформах, что особенно значимо для развития квантовых технологий в ближайшие годы. Важно отметить, что мы предложили оригинальный квантовый алгоритм на основе кудитов», — отметил к.ф.-м.н. Алексей Фёдоров, директор Института физики и квантовой инженерии НИТУ МИСИС.

Исследование выполнено в рамках стратегического технологического проекта НИТУ МИСИС «Квантовый интернет» по программе Минобрнауки России «Приоритет-2030». При поддержке гранта РНФ № 24-71-00084 был разработан новый подход к выбору кудитных операций.

Пользовательское соглашение

Опубликовать