Принимаю условия соглашения и даю своё согласие на обработку персональных данных и cookies.

Человек Наук. Инженер-химик — о конкуренции современных ученых с советским прошлым

4 декабря 2017, 14:47
Человек Наук. Инженер-химик — о конкуренции современных ученых с советским прошлым
Фото: Сергей Логинов для 66.RU
От инженера УрФУ Романа Шишкина зависит развитие российской электроники. В лаборатории УрФУ он работает над получением чистейшего нитрида алюминия — материала, который позволит увеличить мощность смартфонов, ноутбуков и даже девайсов на МКС, благодаря высокой теплопроводности. Продукт, который выпускают российские производители сейчас, — некачественный и потому не может тягаться с зарубежными аналогами. Метод, придуманный в лаборатории, Роман оттачивает уже семь лет и потратит еще столько же до внедрения в производство. Рассказываем о научном импортозамещении в совместном проекте 66.RU и УрФУ «Человек Наук».

Роман Шишкин — ведущий инженер лаборатории материаловедения и технологии материалов. Он разрабатывает технологию получения нитрида алюминия. Это керамический материал, который хорошо проводит тепло и совсем не проводит электричество.

Нитрид алюминия используют в электронике для изготовления корпусов и подложек интегральных схем, транзисторов. Алюмонитрид может спасти ноутбуки, которые шумят и «виснут» из-за перегрева внутренних деталей. Электронные платы помещают на прокладку из керамического материала, и он отводит тепло от горячей поверхности.

Еще одна область применения продукта — в светодиодах. Использование разработки екатеринбургских ученых снизит стоимость уличных фонарей. Количество светящихся элементов можно уменьшить, увеличив их мощность. Излишек тепла, который они будут выделять, отведет алюмонитрид. Тогда стоимость светильников понизится на 15–20%.

Фото: Сергей Логинов для 66.RU

Токарь Виктор Сумин и инженер Роман Шишкин в небольшом токарном цехе рядом с лабораторией.

В промышленности есть несколько способов получения вещества, каждый из которых имеет серьезные недостатки. Роман Шишкин пытается отточить до совершенства новую технологию, которая позволит производить продукт без примесей и из доступного сырья. Ему помогают четыре специалиста.

Фото: Сергей Логинов для 66.RU

Виктор Иванович считает, что в случае успеха университетской разработки, екатеринбургские ученые совершат революцию в промышленности.

Мы поговорили с Романом о президентской стипендии в 4 тысячи рублей, нагревании в микроволновке металлической посуды, перспективах науки и немного о патриотизме. Затем вычеркнули свои вопросы и вот что получилось.

О самом замечательном материале

Есть такое замечательное соединение — нитрид алюминия. Это соединение азота и алюминия. Оно выглядит как белый или светло-серый порошок. Его кристаллическая структура (то, как атомы азота и алюминия расположены в пространстве) — шестигранная призма. У него высокая теплопроводность (по сравнению с керамикой и металлами) и низкий коэффициент термического расширения (КТР). Чем выше значение КТР, тем больше материал расширяется при нагревании. Кроме того, нитрид алюминия не проводит электричество.

По данным японской компании, производящей нитрид алюминия, 60% выпускаемого в мире продукта используется в теплорассеивании. Его производят достаточно много — в 2015 году выпустили 1 тыс. тонн. И объемы только растут. Прогнозируют, что производство будет расти на 5% ежегодно — это связано с развитием электроники.

Использование нитрида алюминия может исключить нагревание смартфонов. Перед точным производством два пути — можно уменьшить рабочую температуру телефона благодаря использованию алюмонитрида или оставить температуру на том же уровне, увеличив мощность процессора — несмотря на то, что он будет греться сильнее, алюмонитрид отведет излишки тепла.

Фото: Сергей Логинов для 66.RU

Нитрид алюминия широко применяется в светодиодной технике.

Проблема только в методах получения. У нас в стране есть старая технология — самораспространяющийся высокотемпературный синтез. Он выглядит как горение термита. Это разработка Советского Союза. Производство дешевое, быстрое, замечательно масштабируется. Недостаток состоит в том, что продукт получается очень грязный. Если в нитриде алюминия будут даже небольшое количество примесей, то теплопроводность резко упадет. А именно за нее он и ценится.

Выходит, есть дилемма — либо очень дорогой порошок нитрида алюминия (от 1 тыс. долларов за 1 кг) с хорошими характеристиками, либо по приемлемой стоимости и непригодный для работы. Следовательно, необходимо удешевить производство и повысить качество продукта, и тут появилась идея.

Роскомнадзор убил Telegram-бота 66.RU.
Подписывайтесь на резервный канал.