«Космические технологии»:
Рассказываем про 5 невероятных материалов будущего
Развитие электроники и покорение космоса, проекты в Арктике и национальная безопасность — решение этих и многих других задач, напрямую связанных с укреплением обороноспособности страны, зависит в том числе и от материалов нового поколения. Они помогают добиваться уникальных свойств, делать многое дешевле, снижать зависимость от внешних поставок и поддерживать технологический суверенитет.
Чтобы узнать о самых перспективных разработках, «Фонтанка» отправилась на Обуховский завод (входит в Концерн ВКО «Алмаз – Антей») — предприятие оборонной промышленности, где наука работает рядом с производством. Спойлер: это сложно, но очень интересно!
Чтобы узнать о самых перспективных разработках, «Фонтанка» отправилась на Обуховский завод (входит в Концерн ВКО «Алмаз – Антей») — предприятие оборонной промышленности, где наука работает рядом с производством. Спойлер: это сложно, но очень интересно!
Список «материалов будущего» нам помогли составить специалисты Научно-исследовательского института прикладного материаловедения (НИИПМ) в составе предприятия. Именно здесь создают и исследуют инновационные компоненты, а затем тестируют изделия из них — тот редкий случай, когда наука и производство сотрудничают настолько тесно. Так идеи быстрее превращаются в серийные решения, которые повышают надежность техники и работают на безопасность страны.
Любовь Нефёдова
«На сегодняшний день аналогичных примеров не существует, — говорит директор института Любовь Нефёдова. — В основном мы заняты разработкой технологий под задачи Концерна и предприятий оборонной промышленности, чтобы критически важные материалы и компоненты создавались в России. Но принимаем заявки и от сторонних предприятий».
Подробнее 
В 2016 году на территории Северо-Западного регионального центра Концерна ВКО «Алмаз — Антей» был создан Научно-исследовательский технологический центр аддитивных технологий и материалов, который затем вошел в состав НИИ прикладного материаловедения. Его целью стал выпуск изделий с помощью 3D-принтеров.
«Это было время, когда в нашей стране только зарождались аддитивные технологии. Где их можно применять, какие у них возможности — было не совсем понятно, — вспоминает директор НИИПМ Любовь Нефёдова. — На сегодняшний день наш центр является уникальным в Северо-Западном регионе. Он охватывает множество направлений и работает с самими разными материалами: полимерами, песчано-полимерными смесями, композитами, металлическими порошками и керамикой, 3D-печатью, которой в нашей стране мало кто занимается».
Это полный цикл аддитивного производства: от изготовления материалов до 3D-печати изделий и производства 3D-принтеров. Благодаря широким возможностям современного литейного производства Обуховского завода был заключен договор о сотрудничестве с Фондом развития промышленности Минпромторга. Одним словом, те направления, которые затронули в центре, оказались очень востребованы. Теперь аддитивное оборудование Обуховского завода работает в режиме 24/7, оно полностью задействовано в производстве — как для гражданской, так и для продукции двойного назначения.
В 2019 году на базе центра аддитивных технологий был создан Институт прикладного материаловедения — наподобие отраслевых институтов времён Советского Союза. Это уникальная возможность соединить науку с реальным производством.
«Это было время, когда в нашей стране только зарождались аддитивные технологии. Где их можно применять, какие у них возможности — было не совсем понятно, — вспоминает директор НИИПМ Любовь Нефёдова. — На сегодняшний день наш центр является уникальным в Северо-Западном регионе. Он охватывает множество направлений и работает с самими разными материалами: полимерами, песчано-полимерными смесями, композитами, металлическими порошками и керамикой, 3D-печатью, которой в нашей стране мало кто занимается».
Это полный цикл аддитивного производства: от изготовления материалов до 3D-печати изделий и производства 3D-принтеров. Благодаря широким возможностям современного литейного производства Обуховского завода был заключен договор о сотрудничестве с Фондом развития промышленности Минпромторга. Одним словом, те направления, которые затронули в центре, оказались очень востребованы. Теперь аддитивное оборудование Обуховского завода работает в режиме 24/7, оно полностью задействовано в производстве — как для гражданской, так и для продукции двойного назначения.
В 2019 году на базе центра аддитивных технологий был создан Институт прикладного материаловедения — наподобие отраслевых институтов времён Советского Союза. Это уникальная возможность соединить науку с реальным производством.
Для оборонного завода материалы — это не просто сырье: от них зависят надежность, ресурс и повторяемость параметров узлов, которые работают в самых жестких условиях эксплуатации. Поэтому разработки в НИИПМ изначально ориентированы на импортозамещение и доведение решений до внедрения — от опытной плавки или порошка до готового изделия и технологической оснастки.
Итак, ТОП-5 материалов для российской промышленности, созданных на Обуховском заводе.
Итак, ТОП-5 материалов для российской промышленности, созданных на Обуховском заводе.
01
«Обуховский чугун»
Обуховский завод создавался как сталелитейное предприятие — более 160 лет здесь работают с металлом. Однако современное оборудование требует использования более технологичных и стойких материалов. Для их производства предприятие экспериментирует, получая новые варианты. Так и появился особо прочный «Обуховский чугун».
В основе сплава — железо, углерод и специальные добавки (легирующие элементы в необходимом количестве). Благодаря этим компонентам, а также особой структуре «Обуховский чугун» практически не ржавеет и не поддается истиранию. Инновационная разработка началась с заявки петербургского Водоканала, которому для очистки воды понадобилась декантерная центрифуга из сверхпрочного материала. Оборудование пригодится и в других отраслях промышленности — химической, нефтяной и пищевой. Для предприятий оборонно-промышленного комплекса такие сплавы важны не меньше: они повышают ресурс оборудования и снижают риски простоя на критически важных участках производства.
«Прочитать» любой материал, как книгу, могут в Аналитической лаборатории НИИПМ.
«Прочитать» любой материал, как книгу, могут в Аналитической лаборатории НИИПМ.
Павел Каташев
«В лаборатории работают профессионалы своего дела — аспиранты ведущих вузов страны, кандидаты наук, которые обладают необходимыми компетенциями. Для проведения исследований и испытаний Аналитическая лаборатория оснащена парком передового оборудования исследовательского класса для изучения химического состава, структуры, физико-химических свойств материалов и изделий», — отмечает заместитель начальника Аналитической лаборатории Павел Каташев.
Лаборатория аккредитована* в соответствии с требованиями международного стандарта** — это значит, что ее результатам можно доверять.
Лаборатория аккредитована* в соответствии с требованиями международного стандарта** — это значит, что ее результатам можно доверять.
02
«Невский сплав»
Этот сплав железа и никеля с уникальным химическим составом обладает устойчивостью к температурным изменениям, так что он весьма востребован в промышленности. На Обуховском заводе гордятся, что смогли добиться нужных физико-механических свойств без использования дорогостоящих редкоземельных элементов, как в мировых аналогах.
Литейный сплав создавали для Роскосмоса: его применяют при производстве оборудования космической связи, включая высокоточную аппаратуру, от которой зависит устойчивость каналов связи и навигации. Но есть и понятный каждому житейский пример: при нагревании трамвайные рельсы расширяются, а при охлаждении сжимаются. Перепад температур, как в жаркую, так и в морозную погоду, может привести к деформации путей — и вот уже на дороге аварийная ситуация. В космосе условия экстремальные: температурные скачки еще больше, для высокоточного оборудования важен каждый микрон — здесь на помощь приходит «Невский сплав».
Интересный факт: название новинке литейного производства придумывали всем заводом! Чтобы определить победителя, даже объявляли конкурс.
На создание нового материала могут потребоваться месяцы, а то и годы.
Интересный факт: название новинке литейного производства придумывали всем заводом! Чтобы определить победителя, даже объявляли конкурс.
На создание нового материала могут потребоваться месяцы, а то и годы.
Павел Каташев
«Невозможно сделать это просто в лаборатории — это всегда работа огромного коллектива и больших компетенций, — объясняет Павел Каташев. — Мы проводим исследования, даем рекомендации с упором на имеющийся мировой опыт, в литейном цехе происходит отливка, в термическом — термическая обработка, образцы возвращаются к нам, проверяются, совместными усилиями вносятся корректировки и так далее, до тех пор, пока требуемые свойства не будут получены. Преимущество завода в том, что это производство полного цикла — от разработки до готового изделия».
03
Супердуплексная сталь
Потребность в этом сплаве высока, а вот производителей и поставщиков готовой продукции с его использованием достаточно мало. Созданный на Обуховском заводе материал — результат реинжиниринга, то есть изготовления аналога по имеющимся образцам. Сплав получил название Super Duplex 25Cr.
Главное его преимущество — повышенная устойчивость к коррозии в условиях низких температур. Оборудование из супердуплексной стали может работать в сложных климатических условиях: например, при добыче нефти и газа в Арктике. А для страны это еще и вопрос присутствия и безопасности в северных широтах, где надежность материалов напрямую влияет на устойчивость инфраструктуры.
Обуховский завод создал собственный атомайзер — устройство, которое превращает в порошки опытные металлы и сплавы. Металлические порошки используются в порошковой металлургии, а также для 3D-печати. Супердуплексная сталь также подходит для производства металлического порошка.
Главное его преимущество — повышенная устойчивость к коррозии в условиях низких температур. Оборудование из супердуплексной стали может работать в сложных климатических условиях: например, при добыче нефти и газа в Арктике. А для страны это еще и вопрос присутствия и безопасности в северных широтах, где надежность материалов напрямую влияет на устойчивость инфраструктуры.
Обуховский завод создал собственный атомайзер — устройство, которое превращает в порошки опытные металлы и сплавы. Металлические порошки используются в порошковой металлургии, а также для 3D-печати. Супердуплексная сталь также подходит для производства металлического порошка.
04
LTCC-керамика
low temperature co-fired ceramics — низкотемпературная совместно обжигаемая керамика; температура ее обжига ниже обычной — около 850°С. В представлении обывателя керамика применяется в быту, строительстве и украшает дом: например, фарфоровая посуда. Более продвинутые вспомнят изолятор на столбе. На самом деле, керамика — многогранный материал, чьи свойства оказались идеальными для производства электроники. Не зря говорят, что керамика — сердце прибора.
Керамические подложки и печатные платы, полученные методом LTCC, согласно новейшим многослойным технологиям, позволяют объединять все пассивные компоненты СВЧ-тракта, включая антенну, в единое комплексированное устройство. Использование трехмерной конструкции позволяет создавать миниатюрные структуры площадью всего 2-3 кв. миллиметра с высокой степенью интеграции и открывает широкие возможности для улучшения электродинамических, массогабаритных, климатических, экономических и других параметров.
Керамические подложки и печатные платы, полученные методом LTCC, согласно новейшим многослойным технологиям, позволяют объединять все пассивные компоненты СВЧ-тракта, включая антенну, в единое комплексированное устройство. Использование трехмерной конструкции позволяет создавать миниатюрные структуры площадью всего 2-3 кв. миллиметра с высокой степенью интеграции и открывает широкие возможности для улучшения электродинамических, массогабаритных, климатических, экономических и других параметров.
Этим изделиям «не жарко и не холодно» в прямом смысле этого слова: они не боятся воздействия температур, как тот же металл, а заодно прекрасно справляются с электромагнитной нагрузкой. Поэтому маленькие керамические платы незаменимы для мобильных телефонов, небольших медицинских приборов (скажем, глюкометров), пультов для телевизора и многих других видов микроэлектроники. В ответственной аппаратуре — от промышленной автоматики до оборонной электроники — такие изделия ценятся за стабильность параметров и стойкость к внешним воздействиям.
На Обуховском заводе активно развивается редкое направление — 3D-печать керамических материалов. Технология позволяет значительно быстрее относительно стандартных методов изготовить изделие любой формы. Однако процесс самой печати не дает конечное изделие, его необходимо термообработать. После температурного воздействия получившаяся деталь дает усадку, а для микроэлектроники даже незначительное расхождение с чертежом критично. Но в Лаборатории керамических и магнитных материалов научились это учитывать. Это особенно важно, когда нужно быстро изготовить прототип для испытаний и довести конструкцию до серии — в том числе в интересах оборонной отрасли.
На Обуховском заводе активно развивается редкое направление — 3D-печать керамических материалов. Технология позволяет значительно быстрее относительно стандартных методов изготовить изделие любой формы. Однако процесс самой печати не дает конечное изделие, его необходимо термообработать. После температурного воздействия получившаяся деталь дает усадку, а для микроэлектроники даже незначительное расхождение с чертежом критично. Но в Лаборатории керамических и магнитных материалов научились это учитывать. Это особенно важно, когда нужно быстро изготовить прототип для испытаний и довести конструкцию до серии — в том числе в интересах оборонной отрасли.
Анастасия Потешкина
«Когда мы начали осваивать 3D-печать керамикой, то изготовили первое изделие, не возлагая на него каких-либо надежд, — вспоминает заместитель начальника Лаборатории керамических и магнитных материалов Анастасия Потешкина. — Но испытания показали, что изделие выполняет все функции внутри прибора наравне с прототипами!
Наша деятельность связана с огромным наукоемким процессом: от разработки рецепта материала до проведения технологического этапа изготовления керамических листов. Для этого специальный состав (шликер) тонко наносится на пленку-носитель, чтобы получить гибкие листы (в таком «сыром» виде они могут храниться до двух лет). Толщина керамики при этом 0,05 мм, мы поддерживаем стабильность размеров в диапазоне 0,001 мм. Наша команда всегда искренне рада, когда изготовленные из нашего материала функциональные изделия реально работают в приборах. Это мотивирует и позволяет нам идти дальше!»
Наша деятельность связана с огромным наукоемким процессом: от разработки рецепта материала до проведения технологического этапа изготовления керамических листов. Для этого специальный состав (шликер) тонко наносится на пленку-носитель, чтобы получить гибкие листы (в таком «сыром» виде они могут храниться до двух лет). Толщина керамики при этом 0,05 мм, мы поддерживаем стабильность размеров в диапазоне 0,001 мм. Наша команда всегда искренне рада, когда изготовленные из нашего материала функциональные изделия реально работают в приборах. Это мотивирует и позволяет нам идти дальше!»
05
Феррит
Тоже керамический материал, но, как понятно из названия, в его составе есть железо. Получают это соединение смешиванием и обжигом оксида железа (проще говоря, ржавчины) с различными металлами, такими как стронций, барий, марганец, никель и цинк. Главное свойство ферритов — намагничиваться или притягиваться магнитом.
Магнит на школьной доске — это феррит. Но гораздо важнее его использование в трансформаторах, жестких дисках, вентиляторах, зарядных устройствах и т. д. В мобильном телефоне именно «магнит» из феррита отвечает за то, что одни сигналы уходят, а другие приходят — и вы можете слышать собеседника и говорить с ним. А в СВЧ-радиоэлектронике ферриты помогают управлять сигналом и помехоустойчивостью — то есть, обеспечивать надежную работу связи и радиотехнических систем.
Магнит на школьной доске — это феррит. Но гораздо важнее его использование в трансформаторах, жестких дисках, вентиляторах, зарядных устройствах и т. д. В мобильном телефоне именно «магнит» из феррита отвечает за то, что одни сигналы уходят, а другие приходят — и вы можете слышать собеседника и говорить с ним. А в СВЧ-радиоэлектронике ферриты помогают управлять сигналом и помехоустойчивостью — то есть, обеспечивать надежную работу связи и радиотехнических систем.
Лауреаты премии Президента РФ в области науки и инноваций для молодых ученых Кирилл Мартинсон (НИИПМ Обуховского завода) и Вадим Попков (ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН) работают в тесной связке с оборонным производством. Престижную награду они получили за разработку и внедрение технологии получения многокомпонентных ферритов и функциональной керамики на их основе, которые по характеристикам превосходят зарубежные аналоги и поддерживают технологическую независимость страны.
Их применение позволяет тонко настраивать состав и структуру ферритов и добиваться оптимального сочетания магнитных и электромагнитных свойств, повышая стабильность параметров и ресурс изделий. Эти технологии имеют ключевое значение для современной СВЧ-радиоэлектроники — в том числе для аппаратуры, от которой зависит безопасность страны и защита воздушно-космического пространства. Уже сегодня новые материалы и изделия на их основе проходят внедрение и производятся на российских предприятиях Концерна ВКО «Алмаз – Антей».
Их применение позволяет тонко настраивать состав и структуру ферритов и добиваться оптимального сочетания магнитных и электромагнитных свойств, повышая стабильность параметров и ресурс изделий. Эти технологии имеют ключевое значение для современной СВЧ-радиоэлектроники — в том числе для аппаратуры, от которой зависит безопасность страны и защита воздушно-космического пространства. Уже сегодня новые материалы и изделия на их основе проходят внедрение и производятся на российских предприятиях Концерна ВКО «Алмаз – Антей».
Михаил Подвязников
«Для нас наука — это часть оборонного контура: от новой марки сплава до СВЧ-керамики, которая становится сердцем приборов. Поддерживая молодых ученых и доводя разработки до серии на нашей площадке, мы укрепляем технологический суверенитет и делаем вклад в защиту Родины», — подчеркнул заместитель генерального директора Концерна ВКО «Алмаз – Антей» , генеральный директор НПО «Обуховский завод» Михаил Подвязников.
*ААЦ «Аналитика» аттестат аккредитации №AAC.Z.752
** ГОСТ ISO/IEC 17 025−2019
Реклама, АО «Концерн воздушно-космической обороны „Алмаз-Антей“», ИНН 7731084175
Автор: Анастасия Коренькова
Редактор / корректор: Елена Виноградова
Координатор: Елена Рожнова
Фото: пресс-служба АО «НПО «СЗРЦ Концерна ВКО «Алмаз-Антей» — Обуховский завод»
Другие источники фотографий: Сергей Николаев/«Фонтанка.ру», Neznam/IStock
Дизайнер: Кристина Жирикова
** ГОСТ ISO/IEC 17 025−2019
Реклама, АО «Концерн воздушно-космической обороны „Алмаз-Антей“», ИНН 7731084175
Автор: Анастасия Коренькова
Редактор / корректор: Елена Виноградова
Координатор: Елена Рожнова
Фото: пресс-служба АО «НПО «СЗРЦ Концерна ВКО «Алмаз-Антей» — Обуховский завод»
Другие источники фотографий: Сергей Николаев/«Фонтанка.ру», Neznam/IStock
Дизайнер: Кристина Жирикова
Спецпроекты «Фонтанки.ру»
Март 2026 г. © Фонтанка.ру
Просмотров: 16730