В стенах Межвузовского студенческого кампуса Уфы ученые молодежной лаборатории Уфимского университета науки и технологий совершили прорыв в области медицинского материаловедения. Ими создана инновационная стратегия подбора составов биоразлагаемых сплавов, предназначенных для создания имплантов нового поколения. Разработанный подход позволяет находить оптимальный баланс ключевых характеристик материала, а именно его высокой прочности и необходимой скорости коррозии (биодеградации).
Разработка подобных материалов традиционно сталкивается с серьезной проблемой бесконечного перебора вариантов, так называемого метода «проб и ошибок». Сложность заключается в огромном количестве переменных: составы могут включать различные комбинации магния, цинка, лития, меди, серебра и других элементов, а также варьироваться в зависимости от технологий обработки. Исчерпывающий анализ всех возможных сочетаний классическими экспериментальными методами или компьютерным моделированием требует колоссальных временных и материальных затрат.
Как пояснила руководитель лаборатории «Металлы и сплавы при экстремальных воздействиях» Евразийского НОЦ, доктор физико-математических наук Елена Корзникова, решение было найдено благодаря современным технологиям. Исследователи сформировали обширную базу экспериментальных данных, на основе которой обучили нейросеть. Разработанная модель способна подбирать перспективные составы под заданные медицинские требования. Далее в дело вступает алгоритм многоцелевой оптимизации, который одновременно анализирует два главных параметра: скорость разрушения материала в организме и его прочностные характеристики. Система перебирает огромное множество вариантов, отсеивая те, где улучшение одного показателя неизбежно ведет к ухудшению другого. Результатом работы становится набор оптимальных «компромиссных» решений, которые служат фундаментом для выбора идеального состава под конкретный тип импланта.
По словам авторов проекта, предложенный метод позволяет с высокой точностью прогнозировать наилучшие составы биосплава в зависимости от необходимых механических и коррозионных свойств. Это открывает новые горизонты для создания совершенных биоимплантов. Более того, универсальность метода позволяет применять его далеко за пределами медицины — для решения сложных задач оптимизации характеристик материалов, используемых в энергетической, промышленной и нефтегазовой сферах.
Председатель Госкомитета РБ по науке и высшему образованию Светлана Мустафина подчеркнула, что уфимская школа материаловедения традиционно славится своими инновациями. Она отметила, что молодые ученые Уфимского университета науки и технологий успешно продолжают эту линию, разрабатывая перспективные технологии и материалы с выдающимися физико-механическими свойствами, находя востребованные промышленностью решения.
Напомним, что по поручению Президента России Владимира Путина в стране формируется сеть из 25 современных кампусов к 2030 году. Реализацией проекта занимаются Правительство РФ и Минобрнауки России. В настоящее время в рамках национального проекта «Молодежь и дети» ведется проектирование и строительство 24 таких студенческих городков, а к 2036 году их число планируется увеличить до 40.
Межвузовский кампус Уфы представляет собой многофункциональное пространство. Он рассчитан на проживание 4,3 тысячи студентов и включает в себя учебно-научный комплекс, лаборатории, деловые зоны, магазины и благоустроенные скверы. Все эти объекты комфортной городской среды будут доступны не только студентам, но и всем жителям и гостям столицы Башкортостана.