С конца 70-х годов в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова велись фундаментальные исследования в области химии и физики интеркалированных соединений графита. Исследования принесли значимые результаты, после чего было принято решение о создании отраслевой научно-исследовательской лаборатории Химии новых углеродных материалов под руководством молодого ученого Виктора Авдеева. Однако в сложные для страны 90-е годы финансирование науки прекратилось, и ученым пришлось искать новые возможности для развития передового направления.  Виктор Васильевич собрал команду ученых и инженеров и основал Научно-производственный центр «УНИХИМТЕК» – первое в МГУ малое государственное предприятие. Каких успехов добились специалисты? И каковы главные направления современного материаловедения? Рассказывает Виктор Васильевич Авдеев.

Д.х.н. Виктор Васильевич Авдеев. Фото- Николай Мохначев

Виктор Васильевич Авдеев – доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой химической технологии и новых материалов химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. Успешный технопредприниматель, Председатель Совета директоров НПО УНИХИМТЕК, один из основателей Института новых углеродных материалов и технологий.

Каковы ключевые тенденции в науке о материалах?

– Возможно, прозвучит банально, но я искренне разделяю точку зрения, что XXI век – это век композитов. А для России – это век развития химии. Перед нами стоит задача уйти от определения сырьевой державы, к чему мы и стремимся.

Вернемся к композитам. Прежде всего, мы фокусируемся на неметаллические композиты. Но, между тем, «Дружба» таких композитов и металлов неизбежна, неотвратима. На нашей кафедре мы как раз работаем с неметаллическими композитными материалами, в основном – углеродными. Помимо этого, развивается направление армированных волокнами полимерных композитов.

У всех на слуху – графен и мультиграфеновые структуры. Когда мы только начали развивать эту тему 40 лет назад, эти структуры называли терморасщепленным графитом. Как известно, графит способен увеличиваться в объеме, вспениваться в несколько сотен раз. Представьте миллиметровую таблетку. Если провести интеркалирование между слоями графита, то есть внедрить туда те или иные вещества, а потом нагреть, то миллиметровая таблетка становится метровой «змейкой». В производственных масштабах получается некий порошок, пух, кубический метр которого весит около 1 килограмма. Для сравнения: кубометр воздуха весит 1,4 килограмма при нормальных условиях. Вот настолько может быть расщеплен графит. Поэтому иногда его называют черным снегом.

Сегодня мультиграфен применяется в целом ряде направлений. В том числе, благодаря упругости материала, его используют в производстве уплотнений. Фактически он сравним с резиной, только более стоек к температуре и агрессивным средам. При деформации графен восстанавливается. При этом свойства упругости сохраняются даже при температуре до 500 градусов Цельсия в обычных условиях и до 2000 градусов в инертной среде, или в вакууме.

Надо сказать, что в последние годы российские ученые совершили настоящую революцию в области уплотнительной техники. В профессиональной среде есть такое понятие как линейная скорость вращения вала по уплотнению. В советское время добивались величины 8 метров в секунду. Благодаря мультиграфену, мы довели ее до 50 метров в секунду. Проще говоря, в разы увеличили производительность насоса и уменьшили его материалоемкость.

При поддержке Минобрнауки мы выполнили целый ряд НИОКРов и построили завод для производства нескольких тысяч тонн в год материалов на основе терморасширенного графита или мультиграфеновых структур. Большой объем продукции завода пойдет на экспорт, конечно, обеспечиваются потребности и России.

Помимо этого, графен применяется в качестве теплопроводника. Согласно научным публикациям, теплопроводность графена в 12 раз выше, чем у серебра. Сам по себе графен можно рассматривать и как модельный объект, абстракцию. Потому что одна чешуйка графита – это и есть графен. Но, тем не менее, материалы на основе графена имеют теплопроводность в 1,5-2 раза выше, чем у меди и серебра. Это свойство используется в том числе для создания климатических панелей, которые могут и отапливать, и кондиционировать помещения.

Идеальная кристаллическая структура графена представляет собой гексагональную кристаллическую решётку

Идеальная кристаллическая структура графена представляет собой гексагональную кристаллическую решётку

Источник: Wikipedia

И, конечно, графен – великолепный адсорбент. 1 грамм такого порошка впитывает в себя до 80 грамм нефтепродуктов и органики. Когда произошел разлив топлива в Норильске, к ликвидации последствий присоединились и сотрудники нашего факультета, используя в работе мультиграфеновые структуры.

Не могу не упомянуть еще одно направление, которое бурно развивается и на кафедре в университете, и в «Унихимтеке» под руководством Алексея Кепмана: производство углепластиков конструкционного назначения. Все мы слышим историю о создании российских самолетов МС-21. В какой-то момент американским компаниям запретили поставлять материалы в Россию из-за санкций, что могло остановить проект создания воздушного судна. К счастью, мы в МГУ уже работали над подобными материалами, и у нас уже было готовое предложение для нужд программы МС-21. И сейчас мы продолжаем поставлять углепластики, которые повсеместно используются в авиастроении.

Если говорить о дне сегодняшнем, то наблюдается возвращение к материалам для химических источников тока и водородной энергетики. Это направление развивалось в нашей лаборатории еще в 80-е годы прошлого века, но в связи с кризисом пришлось от него отказаться. Сейчас к этой сфере на уровне правительства обозначен большой интерес, что не может не радовать. В целом в области материаловедения и химии Россия постепенно возвращает многие лидирующие позиции, что очень приятно.

МС-21 («Магистральный самолёт XXI века») − российский среднемагистральный узкофюзеляжный пассажирский самолёт.

МС-21 («Магистральный самолёт XXI века») − российский среднемагистральный узкофюзеляжный пассажирский самолёт.

Источник: Wikipedia

Вы много говорили о производстве. Насколько оно значимо, когда мы говорим о связке науки, образования и конечных технологий?

– На этот счет у меня есть очень твердая активная позиция. Я считаю, что в нашей стране роль университетов недооценена. Вспомните первые университеты, так называемые университеты первого поколения. Они давали образование. Какое? Прежде всего, богословское. Затем постепенно пришла эпоха точных наук, когда были созданы ремесленные университеты «гумбольдтовского» типа, где уделялось внимание практическому опыту. Процесс образования воспринимался как подготовка элиты. Знания передавались из рук в руки, то есть от профессора к ученику. И хотя первый в России Московский университет был создан относительно поздно, в XVIII веке, он с самого начала стал гумбольдтовским или ремесленным университетом. В чем его уникальность? В единстве науки и образования.

Далее, уже в веке ХХ, произошла революция, которая началась в США в конце 70-х годов. Университетам стали навязывать роль превращения знаний в инновации и прибыль. Благодаря чему университеты постепенно сошли с бюджетной иглы. Возникла так называемая идеология университетов третьего поколения, при которой университеты научились превращать знания в деньги, активно участвуя в социально-экономическом развитии регионов и стран.

Наука усложняется, поэтому сегодня получение знаний – это дорогое удовольствие. Необходимо развивать инфраструктуру исследований и разработок, закупать дорогостоящие приборы, финансировать проекты.

Расскажу о нашем опыте. Еще в 80-е годы мы создали целый ряд новых материалов. Это привело к тому, что нам предложили создать отраслевую лабораторию, в которой мы бы могли знания превратить в конкретные решения для предприятий оборонного комплекса и народного хозяйства. Так, научно-исследовательская лаборатория Химии новых углеродных материалов стала четвертой и последней в МГУ отраслевой лабораторией. После развала Советского Союза финансирование прекратилось. К счастью, еще в 90-м году при советской власти нам удалось создать малое государственное предприятие №1 в Московском университете – «Унихимтек», сокращение от «Университетские химические технологии». По сути мы зарабатывали себе право заниматься наукой.

Когда в нашу страну пришла идеология университетов третьего поколения, наука фундаментальная и прикладная стали неотъемлемой частью высокотехнологичного бизнеса. Сегодня наука и образование – это инструменты для лучшей жизни, для новых открытий, которые меняют мир. Отрадно, что на Химфаке мы не единственные. Таких предпринимательских групп несколько. И очень многие ученые доводят исследования до практического применения, до создания пилотных производств. Надеюсь, что из этого выльются и промышленные производства.

А в чем вы видите миссию современных университетов?

– Как мне кажется, задача университетов – выдвигать стратегические идеи и решать сложные задачи. И роль университета фактически зависит от того, идеи какого уровня выдвигают научные сотрудники и какие компетенции развиваются.

Московский государственный университет очень значим для нашей страны. Эдакий «законодатель мод», чьи идеи подхватывают и другие вузы. Сейчас, как мне кажется, отличное время, чтобы активнее развивать региональные университеты, которые могут взять на себя ответственность за лидерство в той или иной научной и инновационной сфере.

Не менее важная миссия университетов – подготовка кадров, команды, которая сможет реализовать прорывные идеи. Сегодня знания так быстро ассимилируются, поэтому важно не то, сколько знаний ты добыл, а насколько быстро ими сумели воспользоваться национальные компании.

Мир меняется. А знания быстро устаревают, их объем экспоненциально растет. Именно поэтому университеты мира, университеты третьего поколения идут не столько по пути передачи знаний, а по пути использования знаний своими научными группами и технологическими командами.

Третья миссия университетов основана на доведении созданных технологий до бизнеса и промышленного сектора. Каждая из задач так или иначе нацелена на пользу обществу, на улучшение качества жизни, на увеличение количества рабочих мест, на развитие регионов.

Насколько стремительно меняется образовательная компонента материаловедения?

– Если говорить об образовании, то я просто счастлив, что сам закончил химфак. В следующем году нашему выпуску будет 50 лет. Я горжусь тем, что родной химфак сохранил уникальную способность готовить элиту – специалистов мирового уровня. Сегодня сильная команда факультета во главе с деканом Степаном Николаевичем Калмыковым эти традиции продолжает и развивает на новом уровне.

Тем не менее, мы планируем менять структуру образования, чтобы была возможность привлекать талантливую молодежь из регионов. Возможно, стоит объединить усилия разных кафедр и создавать общие программы для подготовки будущих высококвалифицированных специалистов. На это делается упор при создании новых эксклюзивных программ магистратуры, которые не только выпускают специалистов, но и готовят их к аспирантуре. Нам важно, чтобы люди оставались в химии и были успешными, могли зарабатывать, закупать оборудование, развивать технологии, качественно жить интересной жизнью химика. А она, безусловно, интересная.

Расскажите об истории вашей кафедры. Чего удалось достичь за эти годы?

– Напомню, что в 90-е годы в силу тех обстоятельств, о которых я уже рассказывал, мы оставались отраслевой лабораторией. В то время, чтобы тебе платили зарплату, нужно было приносить контракты. И когда мы двинулись в этом направлении – разрабатывали решения для разных организаций, министерств и так далее, то столкнулись с непониманием многих университетских коллег. Нам говорили, что «торг в храме науки неуместен», а наука не должна гнаться за прибылью. Меня всегда утешало несколько обстоятельств, которые придавали уверенности, что мы выбрали правильный путь. Во-первых, мы никогда не оставляли фундаментальную науку и все время участвовали в подготовке специалистов. Во-вторых, когда я стал заведующим кафедры, то еще раз обратился к ее истории и убедился, что мы верны ее традициям. Как оказалось, кафедра была учреждена накануне первого 50-летнего юбилея Московского университета. Накануне юбилея император Александр I утвердил новый устав Московского университета, в котором говорилось о создании 15 кафедр, среди которых была и наша, которая называлась «кафедрой технологий и наук, относящихся к торговле и фабрикам». Чем, собственно, мы традиционно занимались: строили заводы, создавали новые материалы, предлагали технологии, продавали услуги, развивали научную и технологическую базу.

В 1968 году для развития исследований низкоплотных углеродных материалов по инициативе ряда министерств и ведомств СССР в МГУ имени М.В. Ломоносова была создана отраслевая научно-исследовательская лаборатория Химии новых углеродных материалов под руководством молодого ученого Виктора Авдеева. Основной задачей лаборатории было создание низкоплотных высокотемпературных углеродных материалов для защиты от лазерного и радиационного воздействия космических и наземных объектов

В 1968 году для развития исследований низкоплотных углеродных материалов по инициативе ряда министерств и ведомств СССР в МГУ имени М.В. Ломоносова была создана отраслевая научно-исследовательская лаборатория Химии новых углеродных материалов под руководством молодого ученого Виктора Авдеева. Основной задачей лаборатории было создание низкоплотных высокотемпературных углеродных материалов для защиты от лазерного и радиационного воздействия космических и наземных объектов

Источник: Сайт Группы компаний УНИХИМТЕК

Второе важное обстоятельство связано с теми, кем были наши учителя. Лекции мне читал академик Семён Исаакович Вольфкович – отец индустрии минеральных удобрений Советского Союза. Моим научным руководителем в аспирантуре был академик Леонид Федорович Верещагин – создатель советских алмазов. В свое время он построил несколько заводов по производству алмазов. Это же гиганты науки. Это они нас учили, читали лекции. Поэтому мы не можем отступать от традиций.

При этом мы пошли дальше, создали институт, предприятие «Унихимтек», где можем сразу реализовывать все идеи. Я очень благодарен, что в университете нас всячески поддерживают, как и на факультете.

Важен и междисциплинарный подход. Мы активно сотрудничаем с коллегами-математиками. Виктор Антонович Садовничий, наш ректор, был научным руководителем проекта, который завершился строительством завода. Подобное мероприятие требует многочисленных расчетов. Поэтому без математики и без физики не может обойтись ни одна современная технологическая область.

Как на вашей кафедре поддерживают молодых ученых? Есть ли возможность у студентов реализовывать собственные проекты?

– Конечно. Мы стараемся донести до них специфику так называемого инновационного цикла. Наука – вещь дорогая, особенно химия. В принципе любая экспериментальная наука требует уникального оборудования. Поэтому на кафедре мы объясняем студентам, насколько важно понимать, кому нужны их идеи, кому нужна их работа, и кто в итоге заплатит за право заниматься наукой. То есть, кто будет заказчиком их материалов и услуг. Инновационный цикл предполагает путь от идеи к фундаментальным и далее прикладным исследованиям, технологии, промышленному производству и заказчику. Последнее звено – ключевое. Зная, кто и в чем может быть потенциальным заказчиком, вы сильно сократите количество направлений исследований и выберите среди них наиболее востребованное.

Возвращаясь к вашему первому вопросу, подчеркну, чем дальше мы уйдем от сырьевой страны, тем мы станем богаче. И химия здесь – это главный инструмент достижения этой цели. Потому что химия нужна всем. Новые материалы нужны всем.

Подводя итог, хотел бы еще раз обратиться к молодым химикам в начале карьеры: углерод, водород, кислород – это те элементы, на которых базируется жизнь. Занимайтесь любым из этих элементов, и вы станете очень успешными. Настоящая беспроигрышная лотерея.