Выступая на Петербургском международном экономическом форуме, президент Владимир Путин отметил важность укрепления технологической независимости страны. Она также является одной из главных задач Десятилетия науки и технологий, объявленного президентом.
Благодаря национальному проекту «Наука и университеты» в России действуют Центры компетенций Национальной технологической инициативы (НТИ). Это сеть из 21 инженерно-образовательного консорциума на базе российских университетов и научных организаций. Они созданы, чтобы осуществлять трансфер научных достижений в реальный сектор экономики.
Центры компетенций НТИ ведут исследовательскую и образовательную деятельность в партнёрстве с крупнейшими технологическими компаниями. В 2021 году совокупное число участников этих консорциумов составило 771 организацию. В этом году начали работу пять новых Центров компетенций НТИ по различным направлениям: бионическая инженерия в медицине, развитие водородных технологий, молекулярная инженерия, технологии доверенного взаимодействия, технологии моделирования и разработки новых функциональных материалов с заданными свойствами.
Рассказываем о некоторых.
«Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества»
На базе МГТУ им. Баумана по нацпроекту «Наука и университеты» работает Центр компетенций НТИ «Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества». Его цель — создание цифрового подхода к «быстрому» и «сквозному» проектированию, разработке, испытанию и применению новых материалов и веществ.
Созданное учёными этого Центра программное обеспечение прошло экспертизу, было запатентовано и включено в реестр российского софта. Технология предназначена для хранения больших объёмов данных, их централизованной защиты, интеллектуального анализа, а также доступа к этим данным по специальным файловым протоколам.
Разработанное инженерами решение будет востребовано во всех отраслях, где приходится иметь дело с большим потоком информации — например, в банковском секторе, медицине, образовании, ЖКХ и пр.
«Фотоника»
Специалисты Центра компетенций НТИ «Фотоника» при Пермском государственном национальном исследовательском университете занимаются серийным изготовлением новых типов оптических волокон, способных выдерживать высокие температуры и ионизирующее излучение. Системы и датчики на основе этой технологии позволят уменьшить риски чрезвычайных ситуаций на атомных электростанциях и моментально реагировать на изменение состояния их узлов. Кроме того, разработка сможет заменить классические медные провода и датчики, используемые на АЭС.
«Оптическое волокно — своего рода нервная система фотонных технологий. Благодаря ему можно передавать всю необходимую информацию в анализаторы сигналов и другую технику, — говорит руководитель проекта Центра компетенций НТИ “Фотоника” Ирина Азанова. — Однако чтобы установить оптическое волокно на объектах повышенной опасности, нужно изменить состав стекла, сделав его устойчивым к радиации, и нанести на него специальное покрытие. Использование нашей разработки позволит встроить оптические волокна в работу атомных электростанций для мониторинга состояния их узлов».
Новые волокна способны выдерживать температуры до 600 °С и ионизирующее излучение высокой дозы. Учёные отмечают, что это оптоволокно может передавать информацию об изменениях в любых условиях, даже во время аварии. Оно измеряет несколько параметров, с его помощью возможно контролировать температуру вокруг реактора АЭС или смещение строительных конструкций. Кроме того, сигнал идёт без потери и не искажается. Всё это позволяет ускорить принятие решения в случае чрезвычайной ситуации.
«Разрабатываемое оптоволокно является только частью большой системы мониторинга. Но если оно не будет создано, все остальные компоненты станут бесполезны, так как сигнал не будет доходить до приборов», — объясняет Ирина Азанова.
Проект не имеет аналогов в России. Работы по нему закончатся в 2024 году, а реализован он будет на одном из предприятий Пермского края. Кроме использования на АЭС, технология найдёт применение в медицине и телекоммуникациях.
«Водород как основа низкоуглеродной экономики»
Учёные Центра компетенций НТИ «Водород как основа низкоуглеродной экономики» оптимизировали реактор для энергоустановки на водородных топливных элементах. Подобные устройства можно будет использовать в северных регионах страны, чтобы обеспечить энергией изолированные объекты — например, вышки сотовой связи. Исследователи планируют к 2026 году получить прототип энергоустановки на полностью российской элементной базе.
«В настоящее время есть запрос на использование в топливных элементах таких традиционных энергоносителей, как дизельное топливо, — рассказывает старший научный сотрудник Института катализа СО РАН, кандидат химических наук Дмитрий Потёмкин. — В этом варианте для питания топливных элементов требуются промежуточные устройства — конвертеры дизельного топлива в водородсодержащую смесь, состоящую из водорода и угарного газа. Процесс преобразования происходит в присутствии катализатора. Мы изучили, как влияет геометрия каталитического блока и организация газовых потоков в реакторе на эффективность процесса конверсии дизельного топлива».
Эффективность этого процесса выше, чем при использовании стандартных дизель-генераторов, где энергия химических связей сначала преобразовывается в тепловую, затем в механическую и только потом — в электрическую. Применение таких энергоустановок позволит уменьшить объёмы завоза дизельного топлива. Кроме того, оно будет более экологичным за счёт снижения потребления дизельного топлива.