Разработка новых материалов – сложносоставная задача, имеющая свои особенности. Несколько секретов, в том числе про исследование нано-порошковых материалов, раскрывает руководитель группы компаний SNDGroup кандидат физико-математических наук Ольга Квашенкина.
Целеполагание
Первые вопросы, которые встают перед стартом работ с инновационными материалами, касаются целей того, чего мы хотим достигнуть. Для чего именно создаем материалы? Зачем?
Так, например, при создании фольги SmartFoil, состоящей из нескольких тысяч нанослоев алюминия и никеля, мы стремились получить универсальный и принципиально новый способ пайки для производства электроники. Чтобы, скажем, сборка интегральных схем, процессоров и полупроводниковых приборов проходила быстрее и экономичнее.
Конечно, глубинные фундаментальные исследования не имеют прямой взаимосвязи с производством. Они проводятся для изучения какого-либо направления физических явлений. Получить на их основе практический результат ученые надеются, но не ставят его во главу угла. А вот работа с уже намеченным материалом предполагает четкое практическое целеполагание.
Эксперты нашей компании, обладающие знаниями химии и физики, исследуют новые материалы, изучают взаимодействие их элементов на атомарном уровне с другими элементами таблицы Менделеева. При этом отлично знают, какие из свойств им нужно получить для дальнейшего использования.
Масштабирование
Довольно часто на старте разработки нового материала мы решаем вопрос дальнейшего масштабирования производства. Одно дело, когда материал создан в лаборатории, «в пробирке». В малом объеме он обладает отличным качеством и четко демонстрирует все нужные свойства. Но при этом стоимость производства единицы такого материала крайне высока.
А что будет, когда произойдет внедрение инновации в ту или иную технологию, прибор или аппарат? Далеко не всегда это оказывается экономически целесообразным.
Поэтому, когда создаются новые материалы не на уровне фундаментальных исследований, а на уровне разработки продукта, когда составляется таблица TRL (в Шкале уровней технологической готовности – Technology Readiness Level – отмечаются этапы разработки новых технологий), всегда рассчитываются методы дальнейшего производства нового материала.
В SNDGroup мы много лет работали с наноматериалами в разном формате тонкопленочных материалов, растили их методами вакуумного напыления, писали научные статьи. Однако мы мало рассказывали про другое направление работы – исследование нано-порошковых материалов, нано-дисперсных материалов. Мы изучаем их как на уровне фундаментальных исследований, так и на уровне технологий.
В рамках одного из проектов мы создаем припойную пасту на основе наночастиц меди. Целеполагание – облегчить и ускорить процесс монтажа электроники, а самое главное, решить проблему теплоотводов для электроники.
Мы разрабатываем инновационную паяльную пасту в нашей химической лаборатории. На первых этапах получались определенного рода образцы. Однако потом оказалось, что их создание шло нетехнологичным способом. То есть мы могли синтезировать тот самый материал, но он получался только супердорогим, в пробирке. А его масштабирование не представлялось рентабельным.
Тогда мы привлекли к проекту новых специалистов, уже не из фундаментальных разделов науки, а экспертов отрасли. Они подсказали ряд простых шагов, которые на старте решили вопрос о масштабировании технологии производства наномедных паст в будущем.
Сейчас этот проект находится в активной разработке. Мы добились уже серьезных результатов. И в относительно скором времени надеемся вывести на рынок принципиально новый продукт – паяльные пасты на основе наномеди.