Физики КФУ займутся проблемой разработки уникальных материалов с заданными свойствами для медицин, энергетики, машино-и авиастроения
Группа ученых Института физики Казанского федерального университета будет работать под проектом «Теоретические, симуляционные и экспериментальные исследования физико-механических особенностей аморфообразующих систем с неоднородными локальными вязкоупругими свойствами» под руководством заведующего кафедрой вычислительной физики Анатолия Мокшина.
Аморфные материалы - это твердые тела с неупорядоченной структурой, получаемые при существенно неравновесных условиях, например, при сверхбыстром охлаждении или сжатии соответствующих жидкостей. К настоящему времени установлено, что способностью аморфизоваться обладают практически все известные системы, включая обычную воду, а также металлические сплавы, что еще некоторое время назад представлялось невероятной экзотикой. Так, оказалось, например, что аморфные металлические сплавы обладают выдающимися физико-механическими свойствами: твердостью, прочностью, пластичностью, электронной проводимостью, устойчивостью к коррозии и др. Это во многом обусловлено их специфической неупорядоченной структурой. По этой причине они сразу же были отнесены к так называемым перспективным материалам.
Каким образом неупорядоченная структура определяет те или иные свойства аморфных материалов? Можно ли управлять аморфизацией материалов? Можно ли предсказывать оптимальный состав материала, который имел бы требуемые физико-механические свойства? Поиск ответов на эти и другие вопросы будет осуществляться в рамках проекта.
«Сочетание квантовой механики и статистической физики с современными информационными технологиями, связанными, например, с алгоритмами машинного обучения и big data, позволяет решать ряд физических и материаловедческих задач совершенно новым образом, – говорит Анатолий Мокшин. - Так, например, в настоящее время можно определить многие физические свойства материала, зная изначально лишь его химический состав. Более того, существует возможность выяснить, может ли то или иное соединение, если соотношение между его компонентами неизвестно, обладать требуемыми физическими свойствами. Можно рассчитать свойства материала даже при экстремально высоких температурах и давлениях, которые в настоящее время невозможно достичь на имеющемся экспериментальном оборудовании. Отчасти именно такой подход будет использоваться при реализации нашего проекта».
Как рассказал Анатолий Васильевич, в рамках проекта будут определяться физико-механические свойства ряда аморфообразующих систем, применение которых представляется весьма перспективным. Это биосовместимые материалы, которые столь необходимы современной медицине, а также высокоплотные аморфные металлические сплавы, которые могут использоваться при изготовлении деталей, например, космических аппаратов. Кроме того, проект нацелен на решение фундаментальной задачи, связанной с исследованием структурных трансформаций и процессов на микроскопическом уровне в жидкостях и аморфных материалах.
