Первые открытия, подарившие человечеству лазер, были сделаны больше 100 лет назад. И хотя еще не так давно он представлялся чем-то необыкновенным, сейчас лазерные устройства уже не кажутся сверхъестественными и ассоциируются не с фантастическими мечами из «Звездных войн», а с лазерной терапией в медицине и световыми эффектами в шоу-бизнесе.
Трудно найти область, где не применяется это важнейшее изобретение XX века: наука и медицина, промышленность и вооружение, космонавтика, информационные технологии и дизайн.
Лазерным лучом измеряют расстояние до звезд и режут камень, используют как пинцет и как прицел, как скальпель и как инструмент для реставрации произведения искусства, картин и скульптур. Мы все пользуемся им: в каждом магазине стоит устройство для считывания штрих-код, в офисах – принтеры. Хирурги с помощью чудесного луча делают самые тонкие и сложные операции.
Лазером с успехом режут и «сваривают» не только нежную плоть человека, но и самые прочные материалы. Для работы с металлами и было создано новое направление в Тверском государственном техническом университете: в 2007 году здесь стали заниматься лазерными технологиями.
Именно за эти исследования звание лауреата XXI Всероссийского конкурса «Инженер года – 2020» получила Людмила Афанасьева, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры технологии металлов и материаловедения, автор более 100 научных публикаций и 8 патентов на изобретения.
Этот конкурс считается одним из самых престижных в профессии. В этом году на предварительном этапе в нем участвовали более 70 тысяч человек из разных регионов России. В Тверской области лучшими инженерами признаны 39 специалистов предприятий и научных организаций, 19 из них стали лауреатами конкурса. Это закономерно, ведь Верхневолжье является одним из центров развития отечественной науки и высшего образования.
В Тверской области ученых поддерживают, выделяют гранты, проводят конкурсы. В прошлом году по инициативе губернатора Игоря Рудени система поддержки и стимулирования научных сотрудников значительно расширилась.
Важно, что при этом были учтены предложения самих ученых, в частности у нас впервые появилась ежегодная региональная премия для коллективов исследователей, молодых ученых, студентов и аспирантов за выдающиеся достижения в области науки и техники. Премия присуждается за перспективные разработки в приоритетных для региона направлениях – развитии промышленности, сельского хозяйства, медицины, цифровизации экономики и социальной сферы, системы госуправления. Для молодых ученых разработана специальная ипотечная программа.
Как закаляется сталь
Вместе с лауреатом конкурса Людмилой Афанасьевой в техническом университете трудятся другие представители инженерного корпуса Тверской области – сотрудники кафедры «Технология металлов и материаловедение», которую возглавляет Дмитрий Барчуков. О себе лауреат конкурса рассказывает так:
– Я окончила физический факультет Тверского госуниверситета, работала научным сотрудником лаборатории магнитоэлектроники. Мой научный руководитель, Ростислав Михайлович Гречишкин, – выдающийся ученый мирового уровня и просто прекрасный человек. Он обладал энциклопедическими знаниями и привил мне любовь к научным исследованиям. В 1995 году я пришла на работу в Тверской технический университет. Исследования структуры материала с помощью микроскопии, все базовые знания, которые я получила в ТвГУ, очень пригодились мне в техническом университете. Стала читать студентам «Материаловедение», объяснять, что такое термообработка, как упрочняются стали, какие для этого есть современные способы.
Студенты вместе с преподавателем изучали влияние лазерного излучения на вещество с точки зрения материаловедения: какие оптимальные режимы обработки назначить, чтобы получить лучший комплекс свойств материала.
— Представьте себе многоканальный лазер, – объясняет Людмила Афанасьева, – его излучение скомпоновано из нескольких десятков лучей, которые можно направить на обрабатываемую поверхность. Лазерный луч выгодно отличается от известных технологических средств обработки поверхностей благодаря своим уникальным характеристикам – высокой интенсивности и плотности потока энергии.
Лазерные технологии очень перспективные. Чем они замечательны? Как известно, больше 70 процентов механизмов выходит из строя из-за того, что их детали трутся и изнашиваются. А если контактные поверхности обработать лазером, то этот механизм прослужит уже не два года, а шесть лет.
Процесс лазерной закалки выглядит так: участок поверхности детали нагревается с помощью излучения до сверхкритических температур. Когда действие лазера прекращается, деталь моментально остывает за счет проникновения тепла вовнутрь. Она становится более прочной, причем без необходимости выполнения трудоемких доводочных работ.
Как рассказала Людмила Афанасьева, лазерные технологии экономически выгодно применять во всех отраслях, где надо сделать детали более прочными или отремонтировать изношенные – в самолето- и ракетостроении, космической технике, машиностроении, автомобилестроении, железнодорожном транспорте и т.д. Как уже было сказано, используются лазерные комплексы в 3D-печати. Это очень перспективно, особенно, если производство мелкосерийное. Например, при изготовлении подводных лодок, космических кораблей. Когда штампуют миллионы одинаковых деталей, прибегают к традиционным технологиям. А для штучных, очень сложных изделий оптимальный вариант – изготавливать детали послойным синтезом по компьютерной 3D-модели.
– Лазер – локомотив развития современной инновационной экономики, – уверена Людмила Афанасьева. – Он ведет к прогрессу.
С 2007 года технический университет тесно сотрудничает с Тверским вагоностроительным заводом, они вместе проводят исследования по направлению газолазерной резки. Новые технологии вполне можно внедрить на многих предприятиях Твери: это и вагон завод, и «Тверьстекло», и полиграфкомбинат, и многие другие. Везде, где во время работы трутся и изнашиваются поверхности деталей, уместно использование лазерной резки, наплавки, сварки, закалки металла.
Именно о развитии научно-производственных отношений шла речь на одной из встреч ученых с губернатором, которая прошла в прошлом году накануне Дня российской науки. Там было решено создать площадку для общения ученых тверских вузов с представителями областных министерств и ведомств, на которых научные предложения будут детально прорабатываться для дальнейшего практического применения в регионе.
Марина Бурцева
Читайте также на нашем портале: «Наука в Тверской области: ставка на цифровые технологии и поддержка рублем».
