Главная

Основное направление научной деятельности Анны Сергеевны Чайниковой – разработка высокотемпературных композиционных материалов нового поколения на основе стеклокерамических и керамических матриц различного назначения для применения в авиационной, космической технике, энергетике, химической промышленности, а также энергоэффективных технологий их получения.

В 2009 году награждена медалью Министерства образования и науки РФ «За лучшую научную студенческую работу».

За время своей трудовой деятельности в ВИАМе – с января 2014 года ? принимала участие в III Международной конференции стран СНГ «Золь-гель синтез и исследование неорганических соединений, гибридных функциональных материалов и дисперсных систем» («Золь-гель-2014», г. Суздаль) и II Всероссийской молодежной научно-технической конференции с международным участием «Инновации в материаловедении» («ИНМАТ-2015»). Была награждена дипломами за лучший устный доклад.

Заняла второе место на Открытом конкурсе научных работ молодых ученых и специалистов, приуроченном к 55-летию ГНЦ РФ ОАО «ОНПП Технология» им. А.Г. Ромашина. Лауреат Всероссийского конкурса «Инженер года-2014» по версии «Инженерное искусство молодых».

«Я просто влюбилась в стекло…»

Я родилась в городе Гусь-Хрустальный Владимирской области. Параллельно с общеобразовательной школой №13 закончила 10 классов местной музыкальной школы по классу фортепиано. Тогда я не думала, что моя жизнь будет посвящена химии, тем более – стеклу. Хотя наш город – это известный на весь мир стекольный центр. Только теперь возникают мысли: моя профессия – это судьба.

К выпускной поре я задумалась о получении более фундаментальной, чем музыкант, профессии. Я хорошо училась в школе, и меня привлекали технические науки. В общем, на семейном совете буквально за несколько вечеров было принято решение – ехать в Москву поступать в Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева (РХТУ).

Я успешно выдержала олимпиаду по химии. И вступительные экзамены шли гладко. Однако на математическом испытании у меня не получилось решить одну задачу. Если бы я ее решила – то попала бы на экономический факультет. Тогда это направление было очень модным, и я рассчитывала поступить именно туда. Заковыристую задачку я решила, но уже по дороге домой, продолжая обдумывать ее в метро. Экзаменационная комиссия об этом моем достижении знать не могла. Баллов на «экономику» не хватило. Но я была зачислена на кафедру химической технологии стекла и ситаллов факультета химической технологии силикатов РХТУ, которой в то время руководил выдающийся деятель науки, ведущий ученый в области физико-химии и технологии силикатных и тугоплавких материалов, академик Павел Джибраелович Саркисов. И об этом ни капли не жалею. Считаю, что это ? судьба!

Студенческая пора – это как отдельная маленькая жизнь. Все началось для меня не так безоблачно, но осталось ярким воспоминанием. На первой лабораторной работе по аналитической химии я так волновалась, что смогла приготовить раствор «марганцовки» только с четвертого раза, так как три раза разбивала колбу. Сначала она практически сразу вывалилась у меня из рук. Новую тару, уже прокипятив раствор, я донесла до раковины, поставила на холодный выложенный плиткой стол, и колба, видимо, от перепада температур лопнула. Третий раз в холодной воде в раковине колба перевернулась. В общем, когда все мои сокурсники заканчивали опыт – а он достаточно длительный, я только накипятила эту «марганцовку».

Часто с улыбкой вспоминается и практикум по органической химии. В помещении для лабораторных работ нас предупредили, что никогда нельзя закрывать пробками колбы во время проведения синтеза, ведь он в основном происходит в условиях нагревания: хотя бы одно отверстие должно оставаться открытым. Для наглядности предостережения попросили посмотреть наверх. Когда мы подняли головы – увидели, что весь потолок в черных пятнах копоти от взрывов. Это были результаты неудачных экспериментов наших предшественников, не послушавшихся преподавателя.

Когда на 4-м курсе началась специализация, я просто влюбилась в стекло, поняла, насколько разнообразен его «мир». На кафедре химической технологии стекла и ситаллов нам не просто читали лекции, а именно прививали любовь к этому материалу. Заместитель руководителя нашей кафедры Наталья Юрьевна Михайленко так вдохновенно преподносила предмет, что эта ее подача вызывала большой интерес, своего рода научное любопытство. Помню ее рассказы об оптоволоконных коммуникациях – о том, как из стекловолокна можно сделать кабель, который будет проложен по дну океана, и информационный сигнал по нему будет проходить в несколько раз быстрее, чем по обычным проводам. Запомнилась история про астрозеркала пятиметрового диаметра, выполненные из литийалюмосиликатных ситаллов. Они, как известно, обладают нулевым коэффициентом термического расширения и в процессе нагревания не меняют своих линейных размеров. Благодаря таким свойствам этот материал подходит для производства астрооптики. Нам очень много рассказывали про художественное стекло и хрусталь – свинецсодержащее стекло, художественные изделия, которые можно получить из этого стекла.

Тогда же у нас появилась и возможность, как говорится, «работать руками»: заниматься научно-исследовательской работой. Тут можно было проявить свою фантазию, экспериментировать с материалами. Это было для меня удивительное время познания. Продолжением научно-исследовательской работы стала магистерская диссертация. Студенты, обучающиеся на специалиста, могли по выбору делать расчетно-графическую работу (например, проектировать завод по производству листового стекла) или заниматься научными изысканиями. У нас – магистров, выбора не было. Мы должны были поставить и провести исследования по разработке какого-либо материала на основе стекла или стеклокерамики. Моей целью была разработка покрытий для защиты карбидокремниевых материалов от окисления при воздействии повышенных температур. В частности, я занималась изучением основ и отработкой методики получения защитных антиокислительных покрытий на основе стеклокерамики системы Y₂O₃-Al₂O₃-SiO₂ золь-гель методом. По итогам этой работы в 2009 году я окончила магистратуру РХТУ, защитив диссертацию «Низкотемпературный синтез стеклокристаллических материалов в иттрийалюмосиликатной системе». За данную работу в том же году была награждена медалью Министерства образования и науки РФ «За лучшую научную студенческую работу».

Затем я поступила в аспирантуру, где моим наставником стала и остается им по сей день профессор Людмила Алексеевна Орлова. Она по-прежнему подает мне идеи, дает советы и вообще играет большую роль в моей жизни. Именно она познакомила меня с ВИАМом. Людмила Алексеевна вела тематические работы, связанные с нашим институтом, а я в рамках этих работ занималась своей диссертацией «Композиционные материалы на основе алюмосиликатной стеклокерамики и дискретных наполнителей». Я принимала непосредственное участие в постановке задач исследований, проведении экспериментов и анализе полученных данных в рамках совместных работ РХТУ и ВИАМа. Разработала технологию композитов на основе высокотемпературной стронцийанортитовой стеклокерамики и неоксидных наполнителей (Si₃N₄, BN, TiC, углеродных нанотрубок, графена, детонационного наноалмаза). Полученные композиционные материалы наряду с высокими температурами эксплуатации характеризуются повышенной трещиностойкостью, микротвердостью, диэлектрическими свойствами, износостойкостью и пониженным коэффициентом трения и перспективны для применения при изготовлении износостойких деталей тормозных систем автомобилей, плунжеров или втулок насосов высокого давления, изделий радиотехнического назначения или деталей горячего тракта двигателей в авиационной технике.

Надолго запомнится мне стажировка в Германии, куда мы с коллегой отправились от кафедры во время обучения в аспирантуре благодаря студенческому обмену в рамках образованной у нас на кафедре «Международной лаборатории функциональных материалов на основе стекла им. П.Д. Саркисова». Мне удалось познакомиться с отличными от российских принципами образования, увидеть иной научный мир, иную среду. Надо сказать, что курирующий нас профессор Горной академии во Фрайберге, куда мы приехали получать опыт, прекрасно говорил по-русски, как и многие из преподавательского коллектива. Некоторые из них учились в СССР, многие изучали русский язык, проживая в ГДР.

Во время обучения в аспирантуре я была отмечена рядом различных дипломов за научные достижения среди молодых ученых и аспирантов. В 2012 году стала дипломантом 1-й степени и получила золотую медаль Всероссийского смотр-конкурса научно-технического творчества студентов вузов «Эврика-2012».

Защита моей кандидатской диссертации прошла успешно, и, соответственно, встал вопрос: куда пойти работать?

«Нет без явно усиленного трудолюбия ни талантов, ни гениев»

В январе 2014 года я пришла работать в ВИАМ. Это было последовательным продолжением моей кандидатской диссертации. Может быть, поэтому меня взяли сразу на ответственную должность старшего научного сотрудника в лабораторию «Технологические покрытия и керамоподобные материалы» (сейчас она называется лаборатория «Керамические композиционные материалы, антиокислительные покрытия и жаростойкие эмали»). Несмотря на научный опыт, полученный мною в университете, не скажу, что мне было легко начать работать в ВИАМе. Но, благодаря тому, что с детства меня приучили к упорству в достижении целей, я справилась. Вернее сказать, умею справляться с собой. Стремление к самосовершенствованию, трудолюбие, воспитанные во мне мамой – учителем английского языка, сейчас очень помогают. Помогает и выработанная за годы учебы в музыкальной школе усидчивость. За это хочется сказать большое спасибо замечательному преподавателю – Шаблий Татьяне Викторовне. Мое профессиональное кредо очень точно описано Менделеевым: «Нет без явно усиленного трудолюбия ни талантов, ни гениев».

Но при всех трудностях, в ВИАМе я не почувствовала себя чужой – здесь работает много моих сокурсников и других выпускников РХТУ им. Менделеева. В институте вообще трудится очень много молодых специалистов. В ВИАМе отлажена система наставничества, потому что сохранен костяк представителей старой советской школы. У этих людей есть грандиозный опыт, большой багаж знаний. А у нас, молодых, огромное желание эти знания перенимать. Сохранение такой уникальной атмосферы между старшими и молодыми сотрудниками – это несомненная заслуга Генерального директора ВИАМ, академика РАН Евгения Николаевича Каблова, который не только способствует притоку молодежи в науку, но и бережно относится к местным «старожилам».

Мне нравится серьезный подход руководства ВИАМа к развитию института и его сотрудников. Поэтому у меня есть желание работать не только над текущими разработками, но и думать о каком-то научном заделе на будущее. Я уже не представляю себя ни в каком другом амплуа, кроме как в профессии ученого. В будущем хотелось бы защитить докторскую диссертацию. А пока, помимо «работы руками», очень много приходится читать профессиональной литературы, изучать иностранные источники, чтобы быть в курсе научных достижений по своей специальности. Ученые обмениваются информацией в основном с помощью публикаций, но о передовых разработках редко кто пишет открыто. А ВИАМ работает в очень высококонкурентной нише: в основном, это иностранные коллеги. Те же самые General Electric, фирма Snecma и другие. Поэтому нужно постоянно самосовершенствоваться и, как говорится, держать руку на пульсе.

В ВИАМе по достоинству ценят трудолюбие и желание работать. Это выражается не только в высоком материальном поощрении сотрудников. Важно, что ученым своевременно предоставляют возможность работать на самом современном оборудовании. А значит – двигаться вперед.

Создание материала высокопрочного и при этом не склонного к окислению будет технологическим прорывом

С февраля 2015 года я назначена на должность исполняющего обязанности начальника сектора «Высокотемпературные керамические и стеклокерамические композиционные материалы». Наш сектор занимается разработкой и внедрением в производство высокотемпературных композиционных материалов нового поколения на основе стекла, стеклокерамики и керамики различного назначения. Прежде всего, это высокотемпературные конструкционные материалы для изготовления элементов горячего тракта (ГТД) авиационных двигателей. Керамика и стеклокерамика – это уникальные материалы, которые характеризуются очень малым весом, значительно меньшим, чем металлы, и при этом выдерживают значительно более высокие температуры, чем, например, полимеры. Их применение в авиации может позволить снизить требования к охлаждению деталей, снизить вес летательных аппаратов, поэтому данные материалы являются очень перспективными.

Но и керамика, и стеклокерамика имеют один очень существенный минус – они весьма хрупки. Поэтому все разработки в этой области направлены на устранение этого недостатка. В лаборатории мы решаем эту задачу путем их армирования различными наполнителями: дискретными частицами или же непрерывными волокнами. Создаем высокотемпературные композиционные материалы с высокой прочностью и трещиностойкостью. Однако есть нюансы: в целом, все эти керамические материалы основаны на неоксидных матрицах или неоксидных наполнителях, которые склонны к окислению. И если удастся создать такой материал, который будет одновременно не склонен к окислению, но в то же время высокопрочен, то это будет просто прорыв! Ведь тот, кому удастся создать такой материал, совершит новый виток не только в развитии материаловедения, но и в самой технологии производства летательных аппаратов! Поэтому масштабы изысканий очень значимы не только в пределах России, но и для всего человечества. Много конструкторских бюро и разработчиков авиационной техники следят за такими разработками. Это будущее двигателестроения: для камер сгорания, для горячего тракта двигателя – то есть для самого сердца самолета.

Еще одно из направлений, которому посвящена моя работа в лаборатории, – золь-гель технология. Это метод, который позволяет получать материалы при значительно меньших температурах синтеза, сложной формы и с нанокристаллической структурой. Посредством данной технологии можно придать материалам новые свойства. При этом материалы с одним и тем же составом – полученные традиционным способом или при применении золь-гель технологии ? будут иметь различные свойства. Например, традиционная технология получения стеклокерамики заключается в том, что берется шихта – смесь разнородных компонентов, перемешивается и термообрабатывается при высокой температуре порядка 1600 градусов Цельсия. Так называемая «варка стекла» с последующим формованием и кристаллизацией. А золь-гель технология основана на методе растворов. Мы сначала готовим раствор, в котором потом происходят процессы гидролиза и поликонденсации, посредством чего раствор переходит в гель, который мы затем сушим и термообрабатываем при значительно меньших температурах. Таким образом, мы получаем порошок и материал на его основе, имеющие нанокристаллическую структуру. Такой материал обладает, например, более высокими прочностью и трещиностойкостью, чем традиционный. Можно получить разные желаемые свойства, но они буду выгодно отличаться от традиционных материалов.

«С использованием нового высокотемпературного оборудования в ВИАМе уже разработан уникальный материал…»

В наших исследованиях очень большую роль играет аппаратура, с помощью которой мы разрабатываем технологии и исследуем материалы. И, к счастью, как я говорила выше, ВИАМ предоставляет нам возможность работать на самом современном оборудовании. Так, весь мир науки в области керамических материалов стремится к повышению температур. Если прежняя температура эксплуатации материалов в наших исследованиях достигала 1500, максимум 1600 градусов Цельсия, то сейчас предел поднялся до 2000 градусов и выше. Чтобы разрабатывать современные материалы, без соответствующей базы не обойтись.

Для нашей лаборатории недавно была закуплена уникальная установка для спекания в искровой плазме, выполненная по заказу ВИАМа. Современный метод спекания в этой машине позволяет генерировать очень высокие скорости нагрева-охлаждения. Прежним – методом горячего прессования, для создания образца нужно было потратить сутки: на его термообработку, на остывание пресса. На новом оборудовании мы получаем образец при температуре до 2200 градусов Цельсия за два-три часа. Представляете, насколько производительность повышается! Кроме того, с помощью этой установки можно создавать новые материалы, которые нельзя получить другими методами, или достичь повышения уровня свойств уже разработанных материалов.

Не так давно были также закуплены высокотемпературные дилатометр и прибор дифференциально сканирующей калориметрии. Эти приборы одновременно позволяют разрабатывать технологию получения – исследовать процессы, которые происходят во время синтеза материала, и определять их эксплуатационные свойства: термический коэффициент линейного расширения и термоустойчивость до температур 2000-2400 градусов Цельсия. Теперь мы можем исследовать свойства и осуществлять процесс синтеза высокотемпературных материалов при таких сверхвысоких температурах. Практически все, что хотим, мы можем реализовывать благодаря имеющемуся в нашем распоряжении оборудованию.

Конечно, для меня как молодого специалиста очень важны внимание и помощь старших «по цеху». Хотелось бы отметить этих людей. Это начальник НИО «Неметаллические материалы, металлические композиционные материалы и теплозащита» Денис Вячеславович Гращенков, заместитель начальника нашей лаборатории Юлия Евгеньевна Лебедева и начальник нашей лаборатории Мария Леонидовна Ваганова. Это очень активные, деятельные специалисты. Под их руководством разрабатываются уникальные материалы, работающие на сверхвысоких температурах, о которых мы еще услышим восторженные отклики производственников.

Кумиров у меня нет, но хотелось бы еще упомянуть людей, чей пример вдохновляет меня на научные подвиги. Это предыдущий заведующий нашей университетской кафедрой – Павел Джибраелович Саркисов, к сожалению, уже ушедший из жизни. Нынешний глава кафедры химической технологии стекла и ситаллов РХТУ – Владимир Николаевич Сигаев. И, конечно, примером для подражания для меня является Генеральный директор ВИАМ Евгений Николаевич Каблов.

Все эти люди знают важную формулу эффективного ученого: «Труд, труд и только труд».

Со стороны может показаться, что кроме работы у меня ни на что не хватает времени. Но время всегда можно найти. Люблю читать, в последнее время предпочтение отдаю классике: читаю в метро Сомерсета Моэма – «Бремя страстей человеческих». Люблю русский рок и пешие походы. По вечерам и выходным выезжаю на велосипеде. Недавно начала осваивать горные лыжи. Но, конечно, основное свое время я посвящаю науке. Я со своими коллегами мечтаю вернуть былую мощь нашему авиационному производству, чтобы Россия была всегда конкурентоспособной, чтобы нашему Отечеству аплодировали на всех авиационных выставках и от восторга «открывали рот», видя, как летают русские самолеты.

Основные публикации Анны Чайниковой:

1. Чайникова А.С., Орлова Л.А., Попович Н.В., Лебедева Ю.Е., Солнцев С. Ст. Sr-анортитовая стеклокерамика,  армированная частицами нитрида кремния, с повышенной трещиностойкостью // Журнал прикладной химии. 2015. Т. 88. №. 1. С. 108-116.

2. Чайникова А.С., Орлова Л.А., Попович Н.В., Лебедева Ю.Е., Солнцев С.Ст. Функциональные композиты на основе стекло/стеклокристаллических матриц и дискретных наполнителей: свойства и области применения // Авиационные материалы и технологии. 2014. №S6. С. 52-58.

3. Чайникова А.С., Воропаева М.В., Алексеева Л.А., Орлова Л.А., Самсонов В.И. Современное состояние разработок в области радиопрозрачных кордиеритовых ситаллов // Авиационные материалы и технологии. 2014. №S6. С. 45-51.

4. Чайникова А.С., Орлова Л.А., Попович Н.В., Лебедева Ю.Е., Солнцев С.Ст. Дисперсноупрочненные композиты на основе стекло/стеклокристаллических матриц: свойства и области применения // Авиационные материалы и технологии. 2014. №3. С. 45-54.

5. Чайникова А.С., Орлова Л.А., Попович Н.В., Лебедева Ю.Е.,Солнцев С.Ст. Тенденции развития технологии композиционных материалов на основе стекло/стеклокристаллических матриц и дискретных наполнителей // Журнал прикладной химии. 2014. Т. 87. №9. С. 1204-1213. (Chainikova A.S., Orlova L.A., Popovich N.V., Lebedeva Yu.E., Solntsev S.St. Tendencies in the Development of the Technology of Composite Materials Based on Glass/Glass-Ceramic Matrices and Discrete Fillers // Russian Journal of Applied Chemistry. 2014. V. 87. №9, Р. 1201-1209).

6. Лебедева Ю.Е., Попович Н.В., Орлова Л.А. , Чайникова А.С., Солнцев С.Ст. Исследование реологических свойств растворов при золь-гель синтезе материалов в системе Y₂O₃ –Al₂O₃–SiO₂ // Журнал прикладной химии. №11. 2014. Т.87. С. 1583-1588. (Lebedeva Yu.E., Popovich  N.V., Orlova L.A., Chainikova A.S., Solntsev S.St.  Study of rheological properties of solutions in sol-gel synthesis of materials in the Y₂O₃–Al₂O₃–SiO₂ system //Russian Journal of applied chemistry. 2014. V. 87. №11. P. 1625-1629).

7. Лебедева Ю.Е., Попович Н.В., Орлова Л.А. , Чайникова А.С. Золь-гель синтез материалов различного функционального назначения в системе Y₂O₃–Al₂O₃–SiO₂ // Стекло и керамика. 2014. №11. С. 26-31.

8. Орлова Л.А., Чайникова А.С., Попович Н.В., Лебедева Ю.Е. Композиты на основе алюмосиликатной стеклокерамики с дискретными наполнителями // Стекло и керамика. 2013. №4. С. 41-47. (Orlova L.A., Chainikova A.S., Popovich N.V., Lebedeva Yu.E. Composites based on aluminum-silicate glass ceramic with discrete fillers // Glass and Ceramics. 2013. V. 70. №3-4. P. 149-154).

9. Саркисов П.Д., Мешалкин В.П., Орлова Л.А., Чайникова А.С., Попович Н.В. Керамо- и стеклокерамоматричные нанокомпозиты, армированные углеродными нанотрубками // Химическая технология. 2013. №5. С. 336-349.

10. Лебедева Ю.Е., Гращенков Д.В., Попович Н.В., Орлова Л.А., Чайникова А.С. Разработка и исследование термостабильных покрытий, полученных золь-гель методом в системе Y₂O₃–Al₂O₃–SiO₂, для SiC-содержащих материалов //  Труды ВИАМ. 2013. №12. С. 3.

11. Орлова Л.А., Солнцев С.Ст., Чайникова А.С., Попович Н.В. Денисова В.С. Алюмосиликатные композиты с неоксидными наполнителями // Новости материаловедения. Наука и техника. 2013. №1. С. 3.

12. Саркисов П.Д., Палеари А., Чайникова А.С., Орлова Л.А., Попович Н.В., Филиппов В.В. Композиты на основе алюмосиликатной стеклокерамики: синтез и свойства // Доклады академии наук. 2012. Т. 446. №5. С. 544-546. (Academician Sarkisov P.D.†, Paleari A., Chainikova A. S., Orlova L. A., Popovich N. V., Filippov V. V. Composites Based on Aluminosilicate Glass Ceramics: Synthesis and Properties // Doklady Chemistry. 2012. V. 446. P. 2. P. 220-222).

13. Саркисов П.Д., Орлова Л.А., Попович Н.В., Брунч Р., Чайникова А.С., Клинкмюллер К., Щеголева Н.Е. Процессы спекания и кристаллизации при получении стронцийанортитовой стеклокерамики // Стекло и керамика. 2012. №9. С. 28-36. (Sarkisov P.D., Orlova L.A., Popovich N.V., Bruntsch R, Chainikova A.S., Klinkmueller K., Shchegoleva N.E. Sintering and crystallization during the production of strontium-anortite glass ceramic // Glass and Ceramics 2013. V69. №9-10. P. 306-312).

14. Спиридонов Ю.А., Сербин В.В., Чайникова А.С., Клименко Н.Н. Воздействие кавитации на высокотемпературные силикатные расплавы // Стекло и керамика. 2012. №8. С. 14-16. (Spiridonov Yu.A., Serbin V.V., Chainikova A.S., Klimenko N.N. Effect of cavitation on high-temperature silicate malts // Glass and Ceraics. 2012. V. 69. №7-8. P. 259-261).

15. Орлова Л.А., Степко А.А., Чайникова А.С., Винокуров Е.Г. Патент РФ RU 2518612 от 12.03.2013 «Способ получения покрытий на основе диоксида кремния».

16. Орлова Л.А., Чайникова А.С., Винокуров Е.Г., Попович Н.В. Патент РФ RU 2534229 от 19.02.2013 «Композит на основе алюмосиликатной стеклокерамики и способ его получения».

Интервью провела и подготовила для публикации Светлана Офитова.