Сверхпрочные ткани толщиной в миллиметр, бесконечно перерабатываемый пластик, композиты с возможностью регенерации, золото со свойствами пластмассы. Ученые-материаловеды постоянно ищут способы улучшить существующие материалы или придумать новые, с еще лучшими свойствами. Передовые разработки применяются во всех отраслях промышленности – от производства зубных имплантов и контактных линз до самолетостроения. Ключевую роль в этой науке играет точное и комплексное понимание особенностей материалов: твёрдость, упругость, стойкость к царапанию, коэффициент восстановления, трещиностойкость и другие показатели.
Делать эти исследования студентов Санкт-Петербургского горного университета учат в рамках программы дополнительной профессиональной компетенции «Практические навыки и опыт контроля физико-механических свойств материалов на установке Nanoscan 4D».
Курс занимает 72 часа и рассчитан на студентов специальностей «Приборостроение», «Материаловедение», «Машиностроение». При обучении используется нанотвердомер Nanoscan 4D Plus. Он позволяет оценить целый комплекс характеристик материалов с помощью метода инструментального индентирования. С его помощью можно исследовать однослойные и многослойные покрытия, полимерные плёнки и многофазные сплавы, мягкие и вспененные полимеры, лакокрасочные покрытия, и даже компоненты для аэрокосмической промышленности.
- На наших занятиях мы проходим полный цикл базовой работы с устройством: настройка, калибровка и испытания - выбор оптимальной нагрузки для конкретного материала, определение его физико-механических свойств. Причем мы изучаем не только измерительные процедуры, но и основные физические принципы, положенные в основу методик измерений и на основе которых функционирует измерительный комплекс. Рассматриваются правила проведения испытаний: какие параметры измерительного цикла используются для различных материалов, как температура и условия измерения влияют на результаты, - объясняет Кирилл Доронин, преподаватель, аспирант кафедры метрологии, приборостроения и управления качеством.
Студенты демонстрируют, как происходит процедура испытаний. Сначала нужно правильно ввести исходные данные - нагрузку, время выдержки и другие параметры. После чего исследуемый образец, размещенный на рабочем столике под микроскопом перемещается к измерительному блоку и прибор сам, в автономном режиме, производит все измерения. Внутри установлены камеры, и можно дистанционно наблюдать за процессом. Для получения первичных результатов достаточно 10-15 минут. Чем больше требуется провести измерений, тем больше нужно времени. Затем все данные обрабатываются на персональном компьютере в автоматическом режиме, с возможностью фиксации графиков и формирования отчетов с результатами.
- Сейчас мы проводим индентирование с заданным усилием вдавливания и получаем отпечаток определенной глубины. Из значений приложенной нагрузки и глубины внедрения индентора строится график, по которому определяется твердость и модуль упругости материала. Наша задача – освоить управление этим измерительным комплексом, понять принцип его работы и методы, которые применяются, какие методики лежат в основе работы прибора, и на каких физических законах основаны измерения, - комментирует Мария Гриценко, студентка 2 курса кафедры метрологии, приборостроения и управления качеством.
- NanoScan 4D активно используются на нашей кафедре, в том числе при выполнении дипломных работ. Таким образом, уже на втором курсе мы можем получить представление о том, как устроено это устройство. Мы уже перешли к построению графиков, которые нам демонстрировали на теоретических занятиях. Очень интересно наблюдать за процессом работы, самостоятельно пробовать управлять установкой, - добавляет ее однокурсник Дмитрий Миронов.
Материаловедение в целом и контроль физико-механических свойств материалов в частности, - очень перспективная развивающаяся отрасль, «непаханое поле», где все еще много нерешенных задач, отмечают специалисты. Так что параллельно студенты участвуют еще и в исследовательской деятельности.
- Мы сотрудничаем с разными подразделениями университета, которые предоставляют нам образцы материалов для анализа. И изучаем свойства новых материалов. Чаще всего это покрытия и модифицированные слои или новые сплавы, например, конструкционные стали нового состава, легированные сплавы, - уточняет Кирилл Доронин.
Полученные в результате прохождения ДПК навыки пригодятся как в работе в научно-исследовательских центрах, так и на производстве.
- Измерение изменений свойств материалов является методом поиска дефектов и оценки качества, применимым к различным материалам и ситуациям. Например, проверку прочности в местах соединений полиэтиленовых труб. Если мы измерим твердость самой трубы и твердость шва, и выясним, что эти показатели совпадают, значит, стык выполнен качественно, и в эксплуатации проблем не возникнет. Если показатели значительно отличаются, это может свидетельствовать о проблемах при дальнейшей эксплуатации, - объясняет Дмитрий Миронов.
Также молодые люди получают практические навыки работы со сложным лабораторным оборудованием, для которого зачастую отсутствуют стандартизированные руководства и методики.
- Это особенно актуально, учитывая, что их будущая профессиональная деятельность будет ориентирована на создание подобных приборов, а также на разработку инструкций и методик их использования, - резюмирует Доронин.
Всего в Санкт-Петербургском горном университете императрицы Екатерины II реализуется 425 программ дополнительных профессиональных компетенций и 61 рабочая профессия. Они охватывают как инженерно-технические, так и цифровые компетенции, учитывают внедрение цифровых решений в традиционные отрасли. За период обучения студенты осваивают не менее 8-ми дополнительных профессиональных компетенций и приобретут не менее 2-х рабочих специальностей. Это позволяет не только получать фундаментальные знания по основной специальности, но и быть востребованными специалистами с широким спектром прикладных навыков.
Как и зачем студентов Горного университета учат профессии огранщика камней Долгое время самым большим алмазом в мире считался 3000-каратный «Куллинан», найденный в Трансваале (ЮАР) 120 лет назад и потрясший современников своими размерами. Огранку сокровища король Эдуард VII, которому камень был подарен на день рождения, поручил опытному голландскому ювелиру Йозефу Ашеру, который «собаку съел» на алмазах. Мастер с двумя помощниками несколько месяцев изучали диковину на предмет трещин, пятен и иных дефектов. Специально для работы с камнем были разработаны особый нож и держатель. На огранку «Куллинана» ушло восемь месяцев. Прочитать