От хлеба и подшипников до электробайков и квантовой памяти

Создать отечественный электромобиль или двигатель вертолета, реактор размером с папку формата А4, микрочипы для современных систем телекоммуникаций и даже приборы для прогнозирования качества зерна и муки — о своих разработках «Ъ-Науке» рассказали представители российских технических и инженерных вузов—участников программы Минобрнауки России «Приоритет 2030» (нацпроект «Наука и университеты»).

Сергей Михайлов, проректор по научной и инновационной деятельности Казанского национального исследовательского технического университета им. А. Н. Туполева—КАИ:

— В Казанском квантовом центре на базе КНИТУ—КАИ совместно с МГТУ им. Н. Э. Баумана разработано устройство микроволновой квантовой памяти на многорезонаторной системе и реализовано на чипе из восьми сверхпроводящих резонаторов.

В рамках стратегического проекта «Авиатех — драйвер научных знаний, элитного образования и промышленных технологий» проработан проект совместно с «Вертолетами России» по созданию современных технологий и оборудования для горячего ремонта поврежденных конструкций из композиционных материалов взамен импортного. Исследователи вуза проводят работы в части создания компонентов для двигателей ПД-8, ПД-35 — в частности, компрессорной составляющей двигателя-вентилятора, входного устройства, системы защиты.

В ходе реализации проекта «Инновационные композитные конструкции, материалы и технологии» и решения задач по разработке гибридных композит-металлических конструкций несколько подразделений университета работают над созданием технологии получения гибридной конструкции на примере лопасти тягового винта. На данном этапе отработана технология совмещения металлических и углеродных волокон, проведены опытные работы. Учеными разработан цифровой двойник, спроектирована и изготовлена лопасть по принципам генеративного дизайна.

Имеется также ряд контрактов по созданию и отработке технологического оснащения новых изделий для АО «Уральский завод гражданской авиации».

Пабло Итурралде, директор Передовой инженерной школы электротранспорта Московского политеха:

— Совместно с компанией IY Engineering вуз создал производственную базу для модификации и разработки спорткаров. В ней работают магистры и выпускники Московского политеха. Один из проектов, созданных в этой лаборатории,— Marussia GT. Автомобиль занял третье место в четырехчасовой гонке на выносливость Russian Endurance Challenge в классе GT PRO 24 июля.

Наша команда работает над созданием первого предсерийного прототипа Smart-шаттла и его грузовой версией. Занимаемся электрификацией квадроцикла компании Stells, а также готовим электробайк MIG R2 к испытаниям на асфальте.

Московский политех разрабатывает универсальный носитель агрегатов автомобиля совместно с «Автотор-Холдингом». Работа ведется по стратегическому проекту вуза «Доступный электромобиль». Уже произведены математическое моделирование, разработка цифрового двойника и виртуальные испытания. Спроектированы лаборатории по исследованию и проведению испытаний электротранспорта. Запуск запланирован в 2022 году.

Илья Воротынцев, и. о. ректора РХТУ:

— Одним из результатов, достигнутых нашими инженерами, стала разработка концепта технологичных композиционных материалов на основе специальных полимеров — витримеров. Их используют в качестве матрицы, скрепляющей высокопрочные углеродные или стеклянные волокна между собой. Сейчас композитные отходы либо сжигают при очень высоких температурах, либо растворяют в агрессивных условиях — это энергоемкие и дорогие технологии. Изобретение ученых РХТУ позволит многократно перерабатывать композиты, что изменит существующую сегодня концепцию вторичной переработки материалов, сделает ее более экологичной и экономически выгодной. К нашим витримерам уже проявила интерес госкорпорация «Росатом», которая планирует использовать их для изготовления лопастей ветрогенераторов.

Еще одним успехом для нас стало то, что РХТУ выбран одним из победителей проекта «Передовые инженерные школы» (ПИШ), где мы будем обучать студентов и вести исследования и разработки в области химического оборудования в тесном сотрудничестве с российскими высокотехнологичными компаниями. Например, совместно с компаниями «Титан» и «Юматекс» мы реализуем проект «Проточные реакторы». Подобное оборудование сегодня активно внедряется глобальными компаниями. Наш проект позволит получить собственный проточный реактор размером с папку формата А4 (объем 20 мл), который работает с минимальными отходами и затратами и с максимальными безопасностью и эффективностью. Он нужен для того, чтобы в ближайшем будущем заменить большой химический завод несколькими контейнерами, в которых производится столько же продукции, но практически без отходов.

Замира Мингалеева, доктор технических наук, профессор кафедры технологии пищевых производств Казанского национального исследовательского технологического университета (КНИТУ):

— В КНИТУ создана учебно-исследовательская лаборатория оценки качества зерна и муки. Оборудование в ней уникально для Республики Татарстан. Наши приборы позволяют определить хлебопекарные достоинства и целевое назначение партий муки, оценивать влияние технологических добавок и разрабатывать режимы их применения для направленного изменения свойств теста. Это позволяет спрогнозировать, как оно поведет себя во время технологического процесса и какой хлеб из него получится. Еще одним направлением исследований, которое стало возможным осуществить благодаря появлению лаборатории, является изучение процесса клейстеризации крахмала и факторов, оказывающих на него влияние. Результаты, полученные в лаборатории, будут интересны для специалистов хлебопекарной промышленности, мукомолов и селекционеров новых сортов зерна. Открыть ее удалось в рамках стратегического проекта КНИТУ «Технологическая элита», поддержанного грантом по программе Минобрнауки России «Приоритет 2030». Созданная лаборатория решает одновременно две основные задачи — расширение исследовательской базы для студентов и сотрудников КНИТУ, а также проведение переподготовки и повышения квалификации работников предприятий под патронажем минсельхозпрода Республики Татарстан, Ассоциации фермеров и сельскохозяйственных потребительских кооперативов региона.

Руслан Палей, руководитель передовой инженерной школы КНИТУ «Промхимтех»:

— Передовую инженерную школу «Промхимтех» в КНИТУ мы создаем с такими технологическими гигантами, как «СИБУР Холдинг», «Газпром» и «Аммоний», а также с IT-компаниями — РТСИМ и «Системные решения».

Мы берем на себя задачу импортозамещения и обеспечения наших партнеров востребованными продуктами малотоннажной химии, наладив их производство в России: это антиоксиданты и стабилизаторы для полимеров, катализаторы полимеризации, минеральные удобрения, ингибиторы для защиты оборудования и трубопроводов, широкая линейка ПАВ, эмульгаторы, деэмульгаторы, реагенты для бурения и интенсификации добычи нефти, высшие альфа-олефины и так далее — всего порядка 250 индивидуальных продуктов. На базе КНИТУ будет создано 18 новых лабораторий.

Виктор Шелудько, ректор Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета ЛЭТИ:

— Флагманский стратегический проект ЛЭТИ «Наногетероструктурная электроника, фотоника и радиофотоника» направлен на разработку новой компонентной базы, позволяющей решить проблемы отставания в области кремниевой электроники без перехода к сверхмалым топологическим нормам с возможностью обеспечивать требуемые характеристики элементов и устройств, используемых в современных системах телекоммуникаций, навигации и радиолокации.

В вузе сосредоточены ключевые компетенции, позволяющие проводить весь спектр разработок. Но необходим и доступ к современной технологической базе. Для этого созданы консорциумы с участием предприятий микроэлектронной промышленности.

На сегодняшний день получен ряд предварительных технологических и конструкторских результатов. Изготовлены первые опытные образцы, в том числе на основе пленок нитрида кремния в партнерстве с «ОКБ Планета».

Новая компонентная база будет востребована в системах телекоммуникации, сенсорных системах, беспилотном транспорте, интернете вещей, системах квантовых вычислений. Она позволит добиться беспрецедентного увеличения количества каналов, скорости передачи и обработки информации, повышения безопасности передачи данных.

Владимир Синицин, заместитель заведующего НИЛ технической самодиагностики и самоконтроля приборов и систем ЮУрГУ, кандидат технических наук:

— «Интеллектуальное производство» — это один из стратегических проектов Южно-Уральского государственного университета, направленный на обеспечение цифровой трансформации и повышение конкурентоспособности металлургических и машиностроительных предприятий Урала и России за счет внедрения систем управления состоянием технологических процессов, изделий и оборудования, основанных на алгоритмах и методах искусственного интеллекта. Например, наши ученые уже разработали и выполнили пилотное внедрение метода технической диагностики низкоскоростных подшипниковых узлов на основе интеллектуального анализа данных от прототипа инновационного беспроводного самодиагностирующегося мультисенсорного датчика температуры, который позволяет обнаруживать развивающиеся дефекты подшипников в условиях повышенной вибрации при нестационарных режимах работы машины. Это существенно расширяет возможности диагностики в сравнении с существующими методами. Пилотное внедрение такой системы диагностики выполнено на ролике изгибо-растяжной машины (ИРМ) листопрокатного стана листопрокатного цеха АО «Магнитогорский металлургический комбинат».