Разработка предоставляет возможность изучать поведение керамических, металлических и стеклянных материалов в контролируемых условиях и при температурах до 1400 °C
ВятГУ
Главная цель метода дилатометрии заключается в том, чтобы выяснить, как изменяются размеры объекта под воздействием температуры, давления, ионизирующего излучения и других факторов.
Специалисты Института химии и экологии ВятГУ в рамках стратегического технологического проекта «Материалы и технологии электрохимической энергетики» программы развития университета на 2025-2036 годы разработали опытный образец высокотемпературного дилатометра. В состав команды разработчиков вошли: доцент кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических производств, к.х.н. Владимир Воротников, младший научный сотрудник центра компетенций «Полимерные материалы» Алексей Иванов, инженер центра компетенций «Полимерные материалы» Марк Бобро и инженеры-лаборанты кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических производств Анатолий Дувакин и Степан Чикишев.
Большинство дилатометров функционируют в диапазоне от комнатной температуры до 900 °C. Эта разработка дает возможность исследовать материалы до 1400 °C. Одновременно, расширенный температурный диапазон предъявляет более высокие требования к используемым конструкционным материалам дилатометра. Знания нашей команды в области материаловедения и приборостроения позволили создать надежную конструкцию устройства и удобный пользовательский интерфейс, – отметил руководитель научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы Владимир Воротников.
Ключевым элементом конструкции прибора является высокоточный щуп, который фиксирует изменения размеров объекта при нагреве и охлаждении. В практическом применении прибор работает следующим образом: образец керамики, металла или стекла помещается в ячейку, которая затем вводится в высокотемпературную камеру. В процессе нагрева или охлаждения материал изменяет свои геометрические размеры, которые с точностью до нанометров фиксируются с помощью датчика изменения длины и передаются в цифровом формате на ПК. Результатом эксперимента является зависимость изменения длины образца от температуры и времени.
Эксперимент, который в среднем занимает около суток, не требует постоянного присутствия оператора. Система полностью автоматизирована и способна самостоятельно выявлять и устранять неисправности, например, связанные с кратковременной потерей питания.
В случае потери сигнала с какого-либо устройства, система перезагрузит дилатометр, восстановит соединение и вновь начнет сбор данных, гарантируя целостность исследования, – объяснил разработчик ПО Алексей Иванов.
Значимость метода дилатометрии заключается в способности непосредственно оценивать следующие характеристики материалов: коэффициент термического расширения, фазовые переходы, температурные точки размягчения различных соединений. Эта разработка может быть использована для аттестации свойств материалов, применяемых в разнообразных сферах: аэрокосмической индустрии, строительстве, электрохимической энергетике, электронике и даже стоматологии.
Высокотемпературный дилатометр является второй разработкой ученых ВятГУ в рамках стратегического технологического проекта. В 2025 году исследователи представили высокотемпературный микроскоп для изучения спекаемости материалов.
Опытный образец высокотемпературного дилатометра был передан заказчику – филиалу Петербургского института ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра – Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова (Филиал НИЦ «Курчатовский институт»-ПИЯФ-ИХС), откалиброван и готов к эксплуатации.
Наталья Тюрнина, к.х.н., заместитель директора по внебюджетной деятельности, инфраструктуре и популяризации науки филиала НИЦ «Курчатовский институт»-ПИЯФ-ИХС, подчеркнула:
ИсточникМы рады быть сопричастны к разработке отечественного исследовательского оборудования и использовать опытный образец высокотемпературного дилатометра, который органично дополняет опытный кварцевый дилатометр, также созданный нашими коллегами, и позволит углубить знания о исследуемых нами оксидных системах в широком температурном диапазоне.
